【摘 要】
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作为清洁能源的天然气是易燃易爆的介质,在使用过程中必须避免泄漏。传统的催化燃烧式燃气泄漏检测传感器内部集成电阻加热单元,易带来安全隐患,如何实现燃气泄漏传感器的本
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作为清洁能源的天然气是易燃易爆的介质,在使用过程中必须避免泄漏。传统的催化燃烧式燃气泄漏检测传感器内部集成电阻加热单元,易带来安全隐患,如何实现燃气泄漏传感器的本质安全是该领域的重点研究方向。本论文研究基于甲烷的催化燃烧效应,采用一种全光式加热模式,替代传统催化燃烧传感器的电阻加热方式。首先详细分析了不同种类催化剂催化燃烧的低温起燃特性,通过电加热的对比方式选择出一种低温起燃特性好的催化剂。论文利用光纤光栅温度传感器来检测低温催化燃烧所释放出的热量,并根据实际需要情况,优选不锈钢冶金粉末滤芯,通过大量的试验探索出适合催化燃烧的光热转换膜和带尾纤的半导体激光光源。设计了不同种类的光加热结构进行对比分析,选取出两种合适的光加热结构。对传感气室进行结构设计并实现。搭建光源系统平台,结合选取好的黑体结构和反射—吸收结构进行实际的光热系统温度数据测试与分析。两种结构在光源恒定输出功率情况下,黑体结构实际温升可达到123℃,完全满足所选催化剂的起燃温度。反射-吸收结构虽然实际温升达到76℃,但在增大光源输出功率的情况下,也可满足所选催化剂的起燃温度。通过分别对催化剂的验证性实验以及光加热温升的验证性实验,证实了光热催化燃气泄漏光纤传感器的可行性。基于光热催化的燃气泄漏光纤传感器,核心探头位置全光无电,在一定程度上保证了燃气泄漏的安全检测,在燃气泄漏监测领域具有良好的应用前景。
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