差分光学吸收光谱法精确测量煤矿瓦斯浓度

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第32卷第3期煤炭科学技术2004年3月差分光学吸收光谱法精确测量煤矿瓦斯浓度周孟然一，汪世美。(1．安徽理工大学电气工程系．安徽淮南232001；2．中国科学院安徽光学精密机械研究所．安徽合肥230031)摘要：差分吸收光谱技术被广泛应用于测量大气中微量元素的浓度，并利用最小二乘法来反演待测气体的浓度，该方法是利用激光器发出激光并接收，在传输中，由于瓦斯气体分子在一定波段对光有吸收特性，使光谱具有了瓦斯的特性，在通过与光源发出的光进行比较，反演瓦斯气体在矿井中的浓度。它能实现在线自动监测。关键词：差分光

2、学吸收光谱；瓦斯；在线监测中图分类号：TH744．12文献标识码：A文章编号：0253—2336(2004)03—0001—03AccuratelymeasurementofminegasdensitywithdiferentialopticalabsorptionspectrometryZH0UMeng．ran．WANGShi．mei(1．DepartmentofElearicEngineering，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan232001，China；2．AnhuiInstituteof

3、OpticalandFineMachinery．ChinaAcadem~ofScience，Hefei230031，China)Abstract：Thetechnologyofdifferentialopticalabsorptionspectrometryhasbeenwidelyappliedtomeasurethedensityofthemicroele-menuinatmosphere．Themethodistouselaserinstrumenttoemitandreceivethelaser．Duringthetransmission．du

4、etogasmoleculehassorptioncharacteristicstolightincertainwaveband，SOthespectrumhasgascharacteristics．Incomparisonwiththelightfromthelightsource，thegascanreversiblybecalculatedthedensityofthegasinmine．Thistechnologycanbeusedforanonlineautomonitoringandmeasurement．Keywords：differen

5、tialopticalabsorptionspectrometryTechnology；gas；onlinemonitoringandmeasurement随着煤矿开采技术手段的不断改进和开采规模自动调校功能的瓦斯浓度监测传感器，是预防瓦斯的扩大及开采深度的不断延伸，煤层瓦斯涌出量越事故的重要防线和保障措施。当作业区瓦斯接近爆来越大，高瓦斯矿井越来越多，安全上的隐患也越炸的临界点时，监测监控设备及时发出警报，从而来越多。瓦斯事故特别是重、特大瓦斯事故在煤矿采取果断措施做到防患于未然。事故中所占的比例也越来越高¨J。因此不把瓦斯通过对煤矿重大瓦斯煤尘爆炸

6、事故预防与监控事故控制住，就不能实现全国煤矿安全生产状况的技术的研究，开发出煤矿瓦斯灾害预测系统，可实稳定好转，也就无法保障煤炭工业的持续健康发现对高瓦斯突出危险性的矿井进行区域性预测和瓦展。斯灾害的超前预测。煤矿瓦斯监测是我国当前煤矿安全生产监督管使用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)理的重中之重J。建设一个系统的、全面的煤矿技术测量气体分子的吸收成为公认的高灵敏度测量瓦斯实时监测系统，可以对煤矿安全生产进行分级方法rI1叮渊谐二极管激光(TDL)研究气体管理及进行有效监管、预防和减少安全生产事故的分子的孤立吸收线的吸收时，二极管激光器一般的发生

7、。线宽可达10cm一，远小于气体分子的吸收线宽，开发瓦斯灾害实时监测技术及装备，研制具有二极管激光器具有很窄的线宽，可以获得很高的选1维普资讯http://www.cqvip.com第32卷第3期煤炭科学技术2004年3月择性及前所未有的分辨率。是一石英的角反射镜。整个仪器主要包括：激光光由于二极管激光器电流调制的特点，便于各种源、发射和接收系统、激光器的温度控制系统和电调制方式的运用，对气体分子的孤立吸收线进行检流控制系统、光学系统、锁相放大器及其数据采集测可以大大提高测量灵敏度。系统。系统框图如图1所示。本项目将率先在国内展开可调谐半导体激光吸收光

8、谱技术对煤矿瓦斯进行实时定量在线监测。目前，甲烷浓度的检测主要是气相色谱法(GC—FID)，由