化工企業(yè)安全生產(chǎn)中紅外氣體檢測技術(shù)的運用論文
摘要:紅外氣體檢測技術(shù)具有響應快、精度高和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因此在化工企業(yè)監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(shù)原理和常見(jiàn)應用，并介紹了一種基于單片機并結合非分散紅外技術(shù)的一氧化碳氣體監測系統設計方案，該系統基于紅外光透過(guò)氣體強度會(huì )有比例減弱的原理，利用紅外傳感系統和單片機，監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(chǎn)。
關(guān)鍵詞:紅外氣體檢測;一氧化碳;泄漏;非分散紅外技術(shù)
當前，紅外氣體檢測技術(shù)廣泛應用于化工企業(yè)的安全生產(chǎn)監測，這項技術(shù)用來(lái)監測化工企業(yè)在生產(chǎn)、儲存、轉運過(guò)程中是否有產(chǎn)品泄漏。紅外氣體檢測技術(shù)的特點(diǎn)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(xué)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(zhì)干擾等特點(diǎn)。因此應用紅外氣體檢測技術(shù)解決監測極性分子氣體泄漏與否，對確�；て髽I(yè)的安全生產(chǎn)具有重大意義。本文剖析了紅外氣體檢測技術(shù)的原理，介紹了當前常見(jiàn)的紅外氣體檢測技術(shù)。詳細闡述了當前可以成熟應用的紅外光譜測量技術(shù)，并以一氧化碳檢測系統為例，分析了紅外檢測方法在化工企業(yè)安全生產(chǎn)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(dòng)情況總是處于一個(gè)特定的狀態(tài)，每個(gè)特定的狀態(tài)都具有一定的能量，稱(chēng)為能級，電子在受到某些特定波長(cháng)的入射光激發(fā)的情況下，從低能級躍遷至高能級，此時(shí)入射光的強度會(huì )因而減弱。在特定情況下，如果以波長(cháng)連續變化的入射光照射某種氣體分子，并記錄在各個(gè)波長(cháng)入射光下的氣體分子吸光度，并且以入射光波長(cháng)或波數為橫坐標，吸光強度或百分透過(guò)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(gè)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(diǎn)來(lái)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(gè)基本吸收光譜，將特定波長(cháng)的入射光通過(guò)扇形掃描器分成完全相同的兩束分別進(jìn)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(xiàn)沒(méi)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(xiàn)強度會(huì )相應的有所減弱，檢測通過(guò)基本室與測試室的兩束紅外線(xiàn)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(shù)在一氧化碳運輸監測系統中的應用
本文提出了一種基于單片機并結合非分散紅外氣體技術(shù)的一氧化碳監測系統，該系統可以在近管道處實(shí)現對區域實(shí)時(shí)監測，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(shí)搶修。整個(gè)系統工作流程如下:(1)激光器輸出一氧化碳特征波長(cháng)的激光經(jīng)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(jīng)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(guò)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(guò)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，單片機處理數據并根據數據判斷是否有泄漏情況來(lái)決定是否向中控室發(fā)送報警信號。
3監測系統的信號傳輸
對于短距離的信號傳輸，采用基于IEEE802．15．4標準的ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊，它的主要特點(diǎn)是功耗低、成本低以及延時(shí)短，并且它的可靠性高，在物理層上采用了擴頻技術(shù)，MAC應用層采用CSMA機制，發(fā)送信號前監聽(tīng)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(dòng)通訊技術(shù)，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(fǎng)問(wèn)速度，GPＲS為更高的171．2kbps的訪(fǎng)問(wèn)速度，這使得報警信號和位置信號能及時(shí)傳送到中控室，降低了險情發(fā)生的概率。
4結語(yǔ)
本文作者從原理和檢測方式上結合化工企業(yè)的實(shí)際情況，闡述了紅外氣體檢測技術(shù)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(shù)和分區間線(xiàn)性插值的數據處理技術(shù)，克服空氣流動(dòng)影響和光強波動(dòng)影響，精確監測一氧化碳管道運輸過(guò)程中的泄漏情況，給定了標準情況下的紅外氣體檢測系統激光器入射光的最佳波長(cháng)為4．660微米，此處的紅外光吸收率為90．90%，滿(mǎn)足了一氧化碳監測系統精確度上的需要，使得整個(gè)監測系統能夠確保一氧化碳運輸過(guò)程的本質(zhì)安全。因此，紅外氣體檢測技術(shù)是一種先進(jìn)的、可靠的檢測方式，在化工企業(yè)中有著(zhù)巨大的應用前景。
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