图书介绍

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煤矿瓦斯的激光光谱检测技术研究
  • 周孟然著 著
  • 出版社： 合肥：合肥工业大学出版社
  • ISBN：9787565006968
  • 出版时间：2012
  • 标注页数：229页
  • 文件大小：39MB
  • 文件页数：240页
  • 主题词：煤矿－瓦斯监测

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图书目录

第1章 绪论1

1.1煤矿安全生产的重要性1

1.2煤矿瓦斯监测技术的现状2

1.2.1国外瓦斯监测的现状3

1.2.2国内瓦斯监测的现状3

1.3光谱监测煤矿瓦斯的重要意义5

第2章 光谱学理论7

2.1光的发射和吸收8

2.1.1光传播的电磁理论9

2.1.2分子吸收与受激、自发发射12

2.1.3气体分子的吸收电磁理论15

2.1.4分子吸收线性与非线性的区别17

2.2原子光谱20

2.2.1原子吸收光谱分析方法的发展20

2.2.2原子的受迫振荡现象22

2.2.3原子对光谱的吸收与色散现象23

2.3光谱线的线形和宽度26

2.3.1自然线宽27

2.3.2多普勒展宽29

2.3.3压力展宽30

2.3.4谱线宽度扩展的均匀性31

2.3.5饱和展宽与渡越时间展宽31

2.3.6复合线形34

第3章 瓦斯的吸收特性35

3.1分子的一般性质35

3.1.1分子结构的对称性36

3.1.2分子点群38

3.2多原子型分子振动和转动光谱41

3.2.1多原子分子的核运动41

3.2.2多原子分子振动42

3.2.3多原子分子转动的类别44

3.2.4多原子分子的振转谱45

3.3甲烷气体对吸收谱线的选择46

3.3.1气体分子运动及其光谱46

3.3.2基频、泛频及相应组合频率的光谱47

3.3.3气体分子吸收线型数学分析48

3.3.4气体分子运动时吸收谱线强度52

3.3.5甲烷的特征吸收谱线54

第4章 光谱学检测仪器57

4.1近红外光谱57

4.2近红外光谱分析仪器的基本概述60

4.3近红外光谱仪器性能指标60

4.4近红外光谱仪器的基本结构及其含义63

4.5近红外光谱仪器的类型65

4.6近红外光谱的分析技术66

4.7常用的光谱类仪器70

4.7.1分光计70

4.7.2波长计73

第5章 光谱吸收型气体传感技术75

5.1气体浓度检测的光谱技术75

5.2光谱遥感测量原理76

5.3差分吸收检测技术77

5.4差分吸收激光雷达（DIAL）技术81

5.5傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术82

5.6激光诱导荧光（LIF）技术85

第6章 煤矿瓦斯气体光谱数据处理88

6.1光谱数据预处理88

6.1.1光谱数据的平滑88

6.1.2基线校正93

6.1.3求导93

6.1.4归一化处理93

6.1.5傅立叶变换94

6.2光谱的数据处理96

6.2.1主成分分析法（PCR）96

6.2.2偏最小二乘法97

6.2.3人工神经网络法（ANN）99

6.3甲烷（CH4）气体光谱的数据处理方法101

第7章 可调谐二极管激光吸收光谱检测系统在瓦斯研究中的应用104

7.1可调谐二极管激光光谱吸收原理104

7.1.1直接吸收光谱104

7.1.2调制光谱技术105

7.1.3吸收线选择105

7.1.4灵敏度与检测限106

7.1.5噪声压缩与检测灵敏度的提高106

7.2可调谐二极管激光吸收光谱实验装置107

7.2.1实验装置107

7.2.2实验仪器的选择和确定109

7.3实验系统组成和软件控制流程117

7.3.1实验系统构建117

7.3.2控制软件使用及扫描过程118

7.3.3扫描采样120

7.4实验结果分析124

第8章 神经网络在瓦斯浓度检测中的应用126

8.1神经网络的基本概念126

8.1.1神经元生物剖析126

8.1.2神经元及其信息传递的阀值特性128

8.1.3用数学模型表示神经元130

8.2神经网络的基本原理132

8.2.1神经网络的概念133

8.2.2人工神经网络中的几个特性135

8.2.3神经网络的学习方法136

8.2.4神经网络实际应用问题137

8.3基于神经网络的瓦斯浓度预测方法138

8.3.1 BP算法138

8.3.2时间序列基本理论143

8.3.3瓦斯浓度预警系统面临的主要问题144

8.3.4应用神经网络对瓦斯浓度进行预测的分析145

8.3.5 BP神经网络模型参数的设计148

8.3.6神经网络预测的仿真实验149

8.4 BP神经网络的FPGA实现158

8.4.1神经网络的硬件实现与模块的划分158

8.4.2瓦斯预警BP算法模块的实现160

8.4.3控制模块设计170

8.4.4实验结果分析171

第9章 双波长光纤传感网络在煤矿瓦斯监测系统中的构成172

9.1双波长测量及波长选取技术的原理172

9.1.1双波长测量技术172

9.1.2波长的选取技术174

9.2双波长光纤气体传感系统设计181

9.2.1光纤传感系统框图181

9.2.2激光器183

9.2.3单色器187

9.2.4斩光器187

9.2.5吸收池188

9.2.6接收装置190

9.3系统软件设计193

9.3.1软件使用方法193

9.3.2参数设置197

9.4实验结果分析203

9.4.1系统性能测试203

9.4.2对比测试218

9.4.3稳定性测试220

第10章 结论与展望224

10.1结论224

10.2展望225

参考文献226

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