煤礦瓦斯光纖傳感檢測儀的研制.pdf

1、瓦斯是發(fā)生在煤礦中重大自然災(zāi)害的根源之一，瓦斯爆炸嚴(yán)重威脅到煤礦作業(yè)人員的生命安全，影響煤礦的正常生產(chǎn)。實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測煤礦瓦斯氣體濃度對(duì)保障安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。 本文基于氣體光譜吸收原理，研究開發(fā)光纖氣體傳感檢測儀，進(jìn)行工業(yè)化實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到光纖氣體傳感器在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的目的。本文重點(diǎn)對(duì)甲烷氣體的檢測進(jìn)行了研究，并研制出煤礦瓦斯光纖傳感檢測儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦井下采掘工作面、回風(fēng)巷道、機(jī)電峒室等環(huán)境中瓦斯?jié)舛鹊倪B續(xù)測定，顯示瓦斯

2、瞬時(shí)濃度，輸出與被測瓦斯含量成正比的頻率量，實(shí)現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸迗?bào)警等功能。本文還對(duì)系統(tǒng)電路進(jìn)行了本質(zhì)安全設(shè)計(jì)和校驗(yàn)，使之能夠用于危險(xiǎn)的礦井現(xiàn)場，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中，與各種煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)配套使用，實(shí)現(xiàn)了光纖氣體傳感器的實(shí)用化。 本文的主要工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1）研究了可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）工作原理，采用波長調(diào)制技術(shù)和諧波檢測技術(shù)提高檢測靈敏度，并在確定了氣體吸收峰的基礎(chǔ)上，選擇1665nm D

3、FB LD作為光源。 2）在理論分析的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了光路和電路的設(shè)計(jì)。在電路設(shè)計(jì)上采用四象限四通道模擬乘法器MTL04組成的鎖相放大電路來提取微弱信號(hào)，消除了因光纖傳輸延時(shí)和電路自身延時(shí)所產(chǎn)生的待測信號(hào)和參考信號(hào)相位差的影響，并直接由硬件獲得二次諧波幅值信息。 3）針對(duì)煤礦惡劣工作環(huán)境，對(duì)傳感器殼體和氣室的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)，在關(guān)鍵部分采取了防水防塵措施。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.4—2000相關(guān)要求，對(duì)系統(tǒng)電路進(jìn)