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半导体激光传感技术实验室 2013-05-10  信息来源: 本站

本实验室建设于2008年,经煤矿安全技术国家工程研究中心、安全生产技术支撑体系国家级实验室、瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室等资助,新建、改扩建设备19台套,于2011年7月建设完成,总投资170万元,实验室面积125㎡,配备实验人员7名,其中高级职称1人,硕士以上学历6人。
实验室主要设备(含重要参数)包括:
AQ2200-136可调谐光源模块:主要用于气体近红外吸收光谱(1480nm-1660nm)的测定。激光输出波长精度为±100pm,输出功率大于+7dBm(峰值功率)。
ExFo WA-7100光波长计:主要用于近红外(1270nm-1680nm)高精度光波长测定。激光输出波长精度为1pm。
LDC-3724B激光器驱动器:主要用于蝶形14脚封装半导体激光二极管电流驱动及温度控制。激光驱动电流输出范围为0-200mA/0-500mA,输出功率精度为0.02%,温度控制范围为-100℃-+199℃,温度控制精度为±0.1℃。
SR844锁相放大器:主要是对交变信号进行相敏检波的放大器。被测信号带宽要求为25kHz到200MHz。
AQ6370 光谱分析仪用于近红外光纤光谱信号分析,主要满足信道间隔50GHZ(0.4nm)以上的DWDM传输系统的测试需求。该设备可以测量600—1700nm的波长,同时波长分辨率可以达到20pm,波长精度为20pm。
WJ354 高性能数字存储示波器主要用于光电检测技术信号的分析。该设备的测量带宽为500MHz,有4个输入通道,垂直分辨率为8位,取样速率最大为2G/s, 内存长度可达到500kpts/CH。
KJ190-F测温主机采用光纤拉曼散射检测技术,主要用于快速准确检测光纤温度。该设备的温度测量分辨率0.1℃,精度1℃,最大测量距离4km,温度测量范围-40~120℃。
实验室技术水平:
随着实验室建设资金的到位,实验室购置了高精度的光谱分析仪、可调谐的宽带宽激光源、高精度的DFB激光器驱动仪器和锁相放大仪器。实验室能够方便、快捷地进行光学气体检测技术的研究;本实验室所搭建的光学气体检测平台,能够利用LABVIEW软件进行可视化的分析和数据检测和解析,该平台达到了国内先进水平。
分布式光纤测温平台可应用于带式输送机火灾监测的研究、高压电力电气设备的温度检测研究、电缆的温度检测研究以及煤矿井下采空区火灾检测研究等领域。该平台已达到国际先进水平。
实验室可以开展的实验研究:
1)在光纤传感气体检测领域,建立一套通用的、完善的、移植性好的气体检测实验平台:架构统一的激光器驱动与调制电路、光学前置放大电路和谐波检测电路,数据采集电路和气体浓度解析软件,能够开展对不同特征气体的检测研究。为光纤传感气体检测技术的推广、应用打下坚实的理论基础和实验基础。
2)在将分布式光纤测温技术应用于带式输送机火灾监测的同时,将光纤测温技术逐步开展到高压电力电气设备的温度监测研究、电缆的温度监测研究以及煤矿井下采空区火灾监测研究等领域。
实验室取得的成果:(含获奖、专利、论文、行业及以上的标准等)
(1)“十一五”国家科技支撑计划专题项目子课题“煤矿井下气体检测传感技术研究”
1)应用激光气体检测技术,与美国STEVENS大学合作开发出了目前世界首台低功率单台式激光甲烷传感器,经测试,各项性能指标均达到设计要求,较普通检测手段,技术优势明显。
2)在与STEVENS大学合作的基础上,自主研发了单点激光甲烷传感器,通过测量气室与参考气室的的一体化设计,实现了具备自校正功能的激光甲烷传感器,结合数字信号处理电路设计,使单点激光甲烷传感器的检测精度和稳定性得到了提高,并将逐步将该产品推向煤矿市场。
申请激光瓦斯检测仪(ZL200820097900.2)专利1项。在核心期刊《工矿自动化》发表《激光器驱动与锁相放大电路研究》论文一篇。
(2)“十一五”国家科技重大专项课题子课题“煤层气输送管网计量、安全监测关键技术及装备研究”
1)在国内首次提出利用分布式光纤测温技术解决采空区温度监测,实现了采空区区域测温,解决传统的测温方法在采空区内只能单点测温的缺陷。
2)设计了适用于煤矿的感温光缆,成功实现了对温度变化的可靠监测。
3)通过实验平台系统模拟火灾事故采集火灾样本数据。研究分析了各种传统温度预警算法;并利用采集的温度数据,对传统的火灾预警算法的参数进行了设置;同时利用样本数据训练了神经网络。将传统火灾预警算法提取的特征信号输入到神经网络中,得到了准确的火灾报警输出,避免了火灾误报问题。提出了托辊故障识别算法。
4)根据现场的实际需求,设计了相应的监测软件。软件具有界面操作简易性、功能多样性、配置可控性等优点。
5)本系统进行了系统产品性能试验,包括热传导性能试验、系统测温误差与定位试验、系统巡检响应时间测试试验、以及系统的预警功能测试,验证了温度预警与定位功能。
(3)申请矿用不锈钢膜内复合注塑防水箱体等专利4项。
 

 

 

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