化工企業(yè)安全生產中紅外氣體檢測技術的運用論文
摘要:紅外氣體檢測技術具有響應快、精度高和可靠性高等優(yōu)點，因此在化工企業(yè)監(jiān)測氣體泄漏方面具有廣泛的應用。本文闡述了紅外氣體檢測技術原理和常見應用，并介紹了一種基于單片機并結合非分散紅外技術的一氧化碳氣體監(jiān)測系統(tǒng)設計方案，該系統(tǒng)基于紅外光透過氣體強度會有比例減弱的原理，利用紅外傳感系統(tǒng)和單片機，監(jiān)測一氧化碳管道處的氣體泄漏情況，以確保企業(yè)的安全生產。
關鍵詞:紅外氣體檢測;一氧化碳;泄漏;非分散紅外技術
當前，紅外氣體檢測技術廣泛應用于化工企業(yè)的安全生產監(jiān)測，這項技術用來監(jiān)測化工企業(yè)在生產、儲存、轉運過程中是否有產品泄漏。紅外氣體檢測技術的特點是精度高、分辨率高和維護方便，并且相比半導體式和電化學式等氣體檢測方式，它還具有應用范圍廣、響應快、不容易被雜質干擾等特點。因此應用紅外氣體檢測技術解決監(jiān)測極性分子氣體泄漏與否，對確保化工企業(yè)的安全生產具有重大意義。本文剖析了紅外氣體檢測技術的原理，介紹了當前常見的紅外氣體檢測技術。詳細闡述了當前可以成熟應用的紅外光譜測量技術，并以一氧化碳檢測系統(tǒng)為例，分析了紅外檢測方法在化工企業(yè)安全生產中的應用。
1紅外氣體檢測基本原理
氣體分子中的電子的運動情況總是處于一個特定的狀態(tài)，每個特定的狀態(tài)都具有一定的能量，稱為能級，電子在受到某些特定波長的入射光激發(fā)的情況下，從低能級躍遷至高能級，此時入射光的強度會因而減弱。在特定情況下，如果以波長連續(xù)變化的入射光照射某種氣體分子，并記錄在各個波長入射光下的氣體分子吸光度，并且以入射光波長或波數(shù)為橫坐標，吸光強度或百分透過率為縱坐標，繪制成圖，便得到特定情況下該氣體分子的紅外吸收譜圖。由于每個氣體分子都有其特定的紅外吸收譜圖，因此可以利用這一特點來確定被檢測氣體的成分及濃度。以乙烯的氣體檢測為例，乙烯氣體在中紅外3．341微米、6．892微米和10．917微米附近存在三個基本吸收光譜，將特定波長的入射光通過扇形掃描器分成完全相同的兩束分別進入基本室和測試室，基本室充以非極性分子氣體(氧氣、氮氣等)，因此在基本室的氣體對入射的紅外線沒有吸收效果，而測試室如果含有非極性分子氣體乙烯氣體，入射的紅外線強度會相應的有所減弱，檢測通過基本室與測試室的兩束紅外線的強度差，可以測出是否有乙烯氣體以及乙烯氣體的濃度。
2紅外氣體檢測技術在一氧化碳運輸監(jiān)測系統(tǒng)中的應用
本文提出了一種基于單片機并結合非分散紅外氣體技術的一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在近管道處實現(xiàn)對區(qū)域實時監(jiān)測，一旦發(fā)生泄漏情況，可立即將報警信號和位置信號發(fā)送至中央控制室，以便及時搶修。整個系統(tǒng)工作流程如下:(1)激光器輸出一氧化碳特征波長的激光經功率放大器放大后照射到管道上;(2)管道泄露處的一氧化碳氣體吸收了一部分入射光，減弱后的入射光經管道面反射，再次被泄漏的`一氧化碳氣體吸收一部分;(3)被吸收兩次的反射光通過窄帶濾光片和螺紋透鏡聚集到探測器中，窄帶濾光片的作用是過濾特征吸收峰之外的其它干擾信號;(4)傳感器將光信號轉換成電信號傳輸至單片機，單片機處理數(shù)據并根據數(shù)據判斷是否有泄漏情況來決定是否向中控室發(fā)送報警信號。
3監(jiān)測系統(tǒng)的信號傳輸
對于短距離的信號傳輸，采用基于IEEE802．15．4標準的ZigBee技術進行無線通訊，它的主要特點是功耗低、成本低以及延時短，并且它的可靠性高，在物理層上采用了擴頻技術，MAC應用層采用CSMA機制，發(fā)送信號前監(jiān)聽信道，最大化提高抗干擾能力。中遠距離的信號傳輸采用基于ETSI標準的GPＲS移動通訊技術，它引入分組交換的傳輸模式，極大地提高了傳輸速率，相比較GSM的9．6kbps的訪問速度，GPＲS為更高的171．2kbps的訪問速度，這使得報警信號和位置信號能及時傳送到中控室，降低了險情發(fā)生的概率。
4結語
本文作者從原理和檢測方式上結合化工企業(yè)的實際情況，闡述了紅外氣體檢測技術在化工企業(yè)中乙烯氣體檢測的應用。采用可調諧激光的光譜技術和分區(qū)間線性插值的數(shù)據處理技術，克服空氣流動影響和光強波動影響，精確監(jiān)測一氧化碳管道運輸過程中的泄漏情況，給定了標準情況下的紅外氣體檢測系統(tǒng)激光器入射光的最佳波長為4．660微米，此處的紅外光吸收率為90．90%，滿足了一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)精確度上的需要，使得整個監(jiān)測系統(tǒng)能夠確保一氧化碳運輸過程的本質安全。因此，紅外氣體檢測技術是一種先進的、可靠的檢測方式，在化工企業(yè)中有著巨大的應用前景。
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