基于TDLAS的储粮二氧化碳激光检测系统研制

摘要：

储粮过程由微生物及害虫等组成的生物场与温度和湿度等构成的非生物场所造成的影响会降低粮食品质,影响粮食安全.储粮中二氧化碳浓度反应粮库生物场状况,是储粮生物场监测的重要指标.为实现储粮二氧化碳浓度高精度检测,该研究基于可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术高灵敏度和快速响应的特点研制了一套储粮二氧化碳浓度现场检测系统,并建立了二氧化碳激光光谱分析与数据处理方法.基于便携式要求,系统采用紧凑型设计,集二氧化碳浓度、温度及湿度检测功能于一体,同时实现弱信号调理、二氧化碳浓度计算及生成多参数云图、水势图显示等功能.整机尺寸338 mm×251 mm×88 mm,室温条件下功耗小于1.3 W.试验结果显示:该检测系统能够长时间稳定工作,人机交互功能鲁棒性较好,对储粮二氧化碳浓度检测的响应时间小于20 s,线性误差小于1.2％,检测重复性为0.4％,检测精度为10 mg/m3,检测范围为0～20000 mg/m3,温度的检测范围为-40～120℃,湿度检测范围为0％～100％.在实仓检测中,不同工况环境下针对不同储藏条件下的玉米,储粮二氧化碳浓度检测的响应时间为15～18 s,温度的检测范围为25.6～26.8℃,湿度检测范围为43％～47％.结合多参数云图以及水势图显示分析等人机交互功能,能够全面反映粮仓生物场安全状况,对减少粮食仓储过程中因虫害霉变等造成的经济损失具有重要意义.

关键词：温度、湿度、TDLAS、储粮、CO2浓度

所属期刊栏目：38

分类号：TH79(仪器、仪表)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;吉林省自然科学基金

在线出版日期：2023-02-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：250-256