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被动遥测矿井CO气体温度及浓度的正演研究

唐远河 王淑华 崔进 徐颖 梅屹峰 李存霞

被动遥测矿井CO气体温度及浓度的正演研究

唐远河, 王淑华, 崔进, 徐颖, 梅屹峰, 李存霞
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  • 为减少矿井瓦斯气体爆炸后的二次救援伤亡,我们设计了一套成像干涉光学系统,可以便携实时被动遥感探测瓦斯气体CO的温度和浓度. 该系统根据分子转动谱线测温和气体辐射光强与分子数密度的函数关系测浓度. 本文研究该系统的正演模式,依次对目标气体的辐射模型、气体的传输模型、滤波函数模型和CCD成像探测器模型等4种子模型进行研究后,得到正演公式. 根据所给相关参数和MATLAB编程,得到CO气体R11-R16的6条谱线的成像干涉正演图像. 曝光时间300 s时,正演图像最大信噪比为268,CO成像干涉图信号强度的电子计数最大值为1.5105,大于所选CCD探测器的400个电子计数暗噪声,而小于其满井电荷量1106. 正演结果表明该光学系统可达探测要求. 该系统探测CO气体的温度和浓度精度分别可达2 K和0.1%.
      通信作者: 唐远河, ltp1801@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61308006)、陕西自然科学基金(批准号:2016JM1011)和西安理工大学特色项目(批准号:2015TS012)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-27
  • 修回日期:  2016-05-18
  • 刊出日期:  2016-09-20

被动遥测矿井CO气体温度及浓度的正演研究

  • 1. 西安理工大学理学院, 西安 710048
  • 通信作者: 唐远河, ltp1801@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61308006)、陕西自然科学基金(批准号:2016JM1011)和西安理工大学特色项目(批准号:2015TS012)资助的课题.

摘要: 为减少矿井瓦斯气体爆炸后的二次救援伤亡,我们设计了一套成像干涉光学系统,可以便携实时被动遥感探测瓦斯气体CO的温度和浓度. 该系统根据分子转动谱线测温和气体辐射光强与分子数密度的函数关系测浓度. 本文研究该系统的正演模式,依次对目标气体的辐射模型、气体的传输模型、滤波函数模型和CCD成像探测器模型等4种子模型进行研究后,得到正演公式. 根据所给相关参数和MATLAB编程,得到CO气体R11-R16的6条谱线的成像干涉正演图像. 曝光时间300 s时,正演图像最大信噪比为268,CO成像干涉图信号强度的电子计数最大值为1.5105,大于所选CCD探测器的400个电子计数暗噪声,而小于其满井电荷量1106. 正演结果表明该光学系统可达探测要求. 该系统探测CO气体的温度和浓度精度分别可达2 K和0.1%.

English Abstract

参考文献 (18)

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