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时间:2019-02-06
《煤矿瓦斯多通道光纤传感检测仪的研究与开发》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要在我国,煤炭行业中的瓦斯灾害始终是煤矿安全生产的大敌,耳前已成为制约煤矿安全生产的主要矛盾。在煤矿开采过程中,安全方面的隐患正在逐渐增多,瓦斯事故,特别是重大、特大瓦斯事故在煤矿事故中占的比例逐年升高,不容忽视。因此,实时检测甲烷气体的产生源、泄露源及浓度,对工矿安全运行,人身安全及环境保护有着十分重要的作用。本课题是对光纤气体传感器的研究和进行系统实验,以达到光纤气体传感器在工业现场广泛应用的目的。重点对甲烷和乙炔气体的检测进行了研究,并研制出仪器仪表、传感器、数据分析处理显示系统,对煤矿井下采掘工作面
2、、回风巷道、机电峒室等有瓦斯爆炸气体环境中对瓦斯浓度进行连续测定,显示瓦斯瞬时浓度,超限报警,输出与被测瓦斯含量成正比的频率信号。对系统进行了本质安全防爆设计,能够用于矿井采掘现场,在煤矿安全防爆的监控中,与各种煤矿安全监测系统配套使用,实现了光纤气体传感器的实用化。本文设计的实验方案主要包括以下几个方面:11分析了气体光谱吸收的基本原理,并对可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDu岱)做了详细讲述。TDLAS的测量方法有两种,在实验的基础上比较了两种方法的测量精度的差别,选择了测量精度高的方法。劲利用HITRU
3、N数据库对测量气体的吸收峰进行了筛选,选择了吸收强度最强,气体之间相互影响小的吸收峰。并且在选择好波长和测量方法的基础上,对光源及光电二极管进行了选型。31在理论分析的基础上,本文进行了光路、电路和气室的设计。在电路设计上采用锁相放大器来提取微弱信号,最大限度的抑制噪声,提高系统的信噪比。41对系统进行本质安全防爆设计,能够更好的应用于矿并现场实时测量。51多通道同时在线实时测量的设计,大大降低了成本。酏依据双光源方法进行测量多种气体光纤气体传感器的研究。以检测甲烷和乙炔气体为例,对双光源方法的可行性、稳定性
4、和测量精度做了具体分析。关键词;光纤气体传感器,光谱吸收,可调谐半导体激光技术,本安特性ABSTRACTItisgascalamitythatimperilsthesafetyofminingindustryinourcountry.Ithasbeenthemostseriousmatterwhichrestrictsthedevelopmentoftheminingindustry.Inminingexploitation,hiddentroubleinsafetyhasincreasedgradually
5、.It啪notbeignoredthattheratioofgasaccidenttowholeminingaccidenthasincreasedgradually.So,detectingtheorigin,leakanddensityofmethane(themaincomponentofgas)intimeiscrucialtothesafetyofminingindustryandpersonalsecurityandsafety’Thisprojectistheexperimentfocusing
6、ollfiber-opticsensorandthewholesystem.sothatthesystem啪widelybeappliedintoindustrialfield.WelayemphasisonthedetectionofcrhandC2H2,anddeveloptheinstrumentanddataanalysissystem,whichcontinuouslydetectstheconcentrationofmethaneintheenvironmentofexcavatingworkin
7、gface,windlanewayandsoon.Besides,thesystemcandisplaytheinstantconcentration,alarmatthethresholdoflimitation,andthefrequencysignalisoutputwhichislineartomethaneconcentrationdetected.Ourdesigninfactisthesafetyandexplosiveavoidone.Thatiswhyitcanbeusedinmanydan
8、gerouscoalmines.Intheexplosiveavoidmonitoringsystem,thesystemcanbeusedwithothermonitoringsystems,whicharecompatible.Here,theexperimentincludesseveralschemesasfollows:1)Wedetailthespectrumabsorptiontheo
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