地鐵隧道瓦斯光纖傳感檢測系統(tǒng)的研制.pdf

1、瓦斯是發(fā)生在諸如煤礦、地下交通樞紐等領(lǐng)域的重大災(zāi)害的根源之一。地層中若存在瓦斯就會嚴重威脅地鐵隧道施工及后續(xù)運營安全。目前，國際國內(nèi)瓦斯檢測技術(shù)及監(jiān)測目標主要是針對煤礦，基本上沒有針對地鐵系統(tǒng)的。而地鐵樞紐瓦斯檢測與煤礦瓦斯檢測有很大的不同。實時準確地檢測地鐵隧道施工及運營期間的瓦斯?jié)舛葘ΡＵ习踩a(chǎn)具有十分重要的意義。
　　 本文基于氣體近紅外光譜吸收原理，研究設(shè)計國內(nèi)第一條針對地鐵隧道瓦斯光纖傳感檢測系統(tǒng)、進行了實驗，以達到

2、光纖瓦斯傳感器在地鐵隧道施工及運營應(yīng)用的目的。本文重點針對甲烷氣體的檢測進行了研究，并研制出四通道瓦斯光纖傳感器、光學(xué)探測器；分析計算杭州地鐵隧道瓦斯的分布狀況和濃度；設(shè)計了杭州地鐵隧道瓦斯檢測探頭布設(shè)、安裝等工程圖紙。實現(xiàn)對杭州地鐵隧道施工及運營期間瓦斯?jié)舛鹊膶崟r測量、超限時聲光報警等功能。
　　 本文的主要工作包括以下幾個方面：
　　 1)研究了基于光纖傳感的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)工作原理，采用波長調(diào)制技術(shù)和二

3、次諧波檢測技術(shù)以提高檢測靈敏度。
　　 2)在理論分析的基礎(chǔ)上，進行了光路和電路設(shè)計。在光路設(shè)計上，本文將檢測系統(tǒng)傳感器儀表部分和探頭部分設(shè)計為分離式，一臺傳感器儀表用光纖連接四個本質(zhì)安全的光學(xué)探頭；大大降低了成本。適合地鐵系統(tǒng)瓦斯長距離、多點檢測要求。在電路設(shè)計上，本文設(shè)計了一種基于模擬乘法器MLT04的鎖相解調(diào)電路，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。
　　 3)針對地鐵隧道環(huán)境