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害的根源之一，瓦斯爆炸嚴重威脅到煤礦作業(yè)人員的生命安全，影響煤礦的正常生產(chǎn)。實時準確地監(jiān)測煤礦瓦斯氣體濃度對保障安全生產(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，進行工業(yè)化實驗，以達到光纖氣體傳感器在工業(yè)現(xiàn)場應用的目的。本文重點對甲烷氣體的檢測進行了研究，并研制出煤礦瓦斯光纖傳感檢測儀，實現(xiàn)了對煤礦井下采掘工作面、回風巷道、機電峒室等環(huán)境中瓦斯?jié)舛鹊倪B續(xù)測定，顯示瓦斯

2、瞬時濃度，輸出與被測瓦斯含量成正比的頻率量，實現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸迗缶裙δ堋１疚倪€對系統(tǒng)電路進行了本質安全設計和校驗，使之能夠用于危險的礦井現(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，實現(xiàn)了光纖氣體傳感器的實用化。 本文的主要工作主要包括以下幾個方面： 1）研究了可調諧半導體激光吸收光譜技術（TDLAS）工作原理，采用波長調制技術和諧波檢測技術提高檢測靈敏度，并在確定了氣體吸收峰的基礎上，選擇1665nm D

3、FB LD作為光源。 2）在理論分析的基礎上，本文進行了光路和電路的設計。在電路設計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，消除了因光纖傳輸延時和電路自身延時所產(chǎn)生的待測信號和參考信號相位差的影響，并直接由硬件獲得二次諧波幅值信息。 3）針對煤礦惡劣工作環(huán)境，對傳感器殼體和氣室的結構進行了專門的設計，在關鍵部分采取了防水防塵措施。根據(jù)國家標準GB3836.4—2000相關要求，對系統(tǒng)電路進