红外与热导双传感技术在瓦斯浓度检测中应用研究

矿井瓦斯气体成分复杂,为了能准确详细地掌握其各组分气体浓度的动态信息,介绍了红外传感和热导传感气体检测原理,提出运用红外传感技术和热导传感技术将红外传感器和热导传感器组成一种双传感器,对矿井瓦斯气体进行浓度检测,实时掌握井下各组分气体浓度信息,对提高瓦斯监测系统的检测性能有较大帮助.     

矿井多组分气体浓度检测技术研究

矿井瓦斯气体成分复杂,危害较大.为了能准确详细地掌握其各组分气体浓度的动态信息,介绍了红外传感和热导传感气体检测原理,提出运用红外传感技术和热导传感技术,对矿井瓦斯气体进行浓度检测,便于实时掌握井下各组分气体浓度信息,对提高瓦斯监测系统的检测性能有较大帮助.     

基于光谱吸收的煤矿瓦斯光纤传感气体的研究

针对煤矿井下环境中的瓦斯气体,根据瓦斯气体分子在一定的波段对光有吸收特性,使光谱具有了瓦斯的特性,通过对煤矿瓦斯气体吸收光谱的分析,提出了一种光纤传感瓦斯气体及其系统。该系统以分布反馈式LD作为光源,采用InGaAs PIN作为光电探测器,通过理论分析得到二次谐波信号与气体的浓度和初始光强有关,因此检测二次谐波信号就可以获得气体浓度信息。实验表明该系统具有很高的灵敏度,传感系统的灵敏度达到10×10-6,精确度和稳定性等性能均可满足煤矿瓦斯气体检测要求。     

煤矿瓦斯光谱信号探测的数据处理

介绍了红外吸收光谱法测量煤矿瓦斯气体的基本原理,给出了遥感报警系统的结构框图。当含有瓦斯信息的红外信号经扫描望远镜后,经傅里叶光谱仪得到红外干涉图信号,经放大、A/D变换,得到数字化的干涉图数据,提供给主计算机进行处理和识别。由于瓦斯气体分子在一定的红外波段对光有吸收特性,使光谱具有了瓦斯的特性,通过比较,反演出瓦斯气体在矿井中的浓度。该方法克服了传统方法如气相色谱法实时性差的缺点,实现了完全非接触在线自动监测,真实反映矿井瓦斯的浓度。     

瓦斯红外传感检测系统设计中关键技术分析

我国煤矿安全技术保障体系从总体上已基本形成,但还存在矿井瓦斯抽放规模和抽放效率仍然偏低、瓦斯监测仪器仪表和传感器的可靠性与快速反应能力不高等问题。文章探讨了瓦斯红外传感检测系统的设计与组成,论述了无线传感器节点的设计与瓦斯微弱信号的检测技术。测试与运行表明,该系统功能良好。     

高精度煤矿瓦斯红外监测系统

基于朗伯-比尔吸收定律,采用MEMS技术和集成化技术,设计了双通道补偿原理的MEMS红外瓦斯探测器。对红外瓦斯气体探测器的原理、红外探测的气室光路结构、系统的软硬件设计等作了详细的叙述。     

无线传感网络瓦斯监控系统设计

为了解决瓦斯监测节点部署制约开采进度和传统瓦斯传感器调校周期短的问题,采用JENIC5139模块架构了无线瓦斯传感器监控系统,该系统由红外瓦斯传感器节点、井下中心站和井上瓦斯监控计算机组成,通过红外瓦斯传感器实现瓦斯浓度的检测,基于无线传感网络的井下中间站实现检测数据的及时发送、瓦斯传感器的在线调校和参数动态设定,通过上位机不但可以随时了解瓦斯传感器的工作状态,还可以实现瓦斯传感器的动态调零、非线性动态修正.     

基于红外光谱吸收原理的红外瓦斯传感器的实验

针对目前传统瓦斯传感器的缺点，借鉴现有的红外气体分析器的设计思路，研制了基于红外光谱吸收原理的红外瓦斯传感器.它采用开腔气室结构及单光束双波长探测技术，在实验室里通过对不同浓度的甲烷气体进行测量得到了其浓度反演式.在实验测量中，当瓦斯浓度小于22%时，误差为0.1%；当瓦斯浓度超过22%时，误差小于1%.     

光纤瓦斯传感系统的研究

煤矿中瓦斯气体的浓度超限是引起煤矿瓦斯爆炸事故的主要原因。利用激光吸收光谱检测技术进行瓦斯传感系统监测的研究。介绍光纤瓦斯传感器的工作原理,采用平衡检测方法克服激光强度起伏引起对检测灵敏度的影响,有效提高系统检测灵敏度,并设计传感器系统结构。实验结果表明基于激光吸收光纤瓦斯传感系统具有很好的检测效果,可实现对煤矿中瓦斯气体实时检测。     

基于虚拟仪器的红外瓦斯传感系统研究

针对目前常用瓦斯检测元件存在的缺陷,利用红外传感原理将其应用到瓦斯监测系统,并利用虚拟仪器技术,将采集的信号进行解调及加工处理和计算,简化了设计使瓦斯浓度能在图形界面上显示并予保存,以便用于瓦斯突出、瓦数预测等工作。实验数据表明,该系统应用性能良好。     

基于光谱吸收煤矿瓦斯检测技术的研究

针对目前煤矿井下瓦斯浓度检测技术存在的不足,在红外光谱差分吸收检测模型的基础上设计了单波长双光路的瓦斯浓度检测仪。在实验室环境下测量不同瓦斯浓度下检测仪输出的电压值,得到二者之间的拟合曲线,对测量结果的分析可以看出该系统的测量误差<2.5%,甲烷浓度检测能力较宽,满足煤矿瓦斯浓度检测的要求。     

基于非分散红外(NDIR)原理的煤矿CH_4检测仪设计

非分散红外(NDIR)气体检测技术作为一种先进的气体分析技术逐渐发展起来。因其具有响应时间快、检测精度高、寿命长、性能稳定、检测范围宽和不受检测环境内其他气体干扰等特点,而被广泛应用于煤矿安全监控领域当中。对基于非分散红外(NDIR)原理的煤矿CH4检测仪设计进行分析,从非分散红外检测的理论基础、硬件结构、监测仪软件设计、试验和结果方面做出系统的论述。     

黑黑元件的研究

黑黑元件是用来检测空气中0～4%甲烷气体的载体催化元件。在白元件上浸渍对甲烷敏感程度低的化学物质,并与负载铂系金属催化剂的检测元件配对制成黑黑元件。将它安装在惠斯登电桥的一臂,通电、调电桥的中点为零,给元件通0～4%甲烷气体,检测元件的电阻发生变化,从而检测出空气中的甲烷浓度。由于检测元件、补偿元件在工作、储存时吸附同样的气体,并且在0～4%甲烷气体的环境中工作,检测元件、补偿元件对甲烷的敏感度都有下降的趋势,因此黑黑元件具有零点、灵敏度稳定性好,开机回零时间短,在生产过程中易配对等特点。     

双组分助催化剂瓦斯传感器催化元件的试验研究

由于瓦斯传感器催化元件高温下载体易烧结,活性下降及易毒化,因此尝试用稀土元素对瓦斯传感器催化元件进行改性,对掺杂稀土双组分催化剂的n-Ce-Zr-Al2O3和普通纳米催化剂n-Al2O3的比表面积、活性、稳定性进行试验,试验结果表明,掺杂Ce-Zr助催化剂的催化元件,其反应活性明显增强,在体积分数为1%的CH4下其工作温度比普通催化元件降低约40℃,反应的稳定性也明显增强。将此瓦斯催化元件接入测试模块进行误差测试,试验证明,体积分数为1%～5%的CH4下其最大测量误差约为3%,远小于国家标准,完全符合瓦斯检测要求。     

红外瓦斯传感器零点校正及温度补偿分析

针对红外瓦斯传感器探头经常受温度变化而影响测量的结果,设计采用了"交互式"的计算方法。在软件程序中实现对传感器的零点校正和温度补偿,使之提高瓦斯浓度检测精度,提高工作环境安全性。实验结果表明,测量准确性大大提高。     

基于LabVIEW的管道甲烷气体监测系统设计

为改善管道甲烷气体浓度超标带来的安全隐患,设计基于LabVIEW的管道甲烷气体监测系统。使用下位机子系统的红外光电传感器采集管道甲烷气体信号数据,将STM8处理器处理后的信号利用网络通信模块传递到上位机子系统,其通过LabVIEW编写的串口程序,在完成串行初始化和数据接收的基础上,数据处理模块采用小波变换方法消除信号中的噪声;根据除噪后的信号,管道甲烷气体浓度检测模块运用谐波检测方法获取管道甲烷气体浓度信息,并保存至数据存储模块;用户使用数据显示模块可以查看保存的信息,以此实现管道甲烷气体监测。实验结果表明,该系统具有良好的红外光电传感器零点稳定性和甲烷气体信号去噪能力,各监测点的甲烷气体浓度检测绝对误差最大仅为1.45%。     

基于DSP的红外差分吸收型瓦斯传感系统

针对目前传统瓦斯传感器的成本高、灵敏度低和稳定性差等问题,基于甲烷气体的近红外吸收光谱的特性,提出了运用高性能的微控制器(DSP)的方法来解决此问题,实现了对甲烷气体浓度高灵敏度、高稳定性和高精度的测量,对煤矿安全生产中的瓦斯事故预防意义重大.     

基于吸收光谱式瓦斯传感器的研究

煤矿中瓦斯气体的浓度是引起煤矿瓦斯爆炸事故的主要原因。本文利用吸收光谱检测技术进行甲烷传感器在线检测的研究,通过调整激光器的电流和温度达到气体特定的吸收光谱线,从而有效地避免其他气体造成的干扰,检测限可达到从ppm级到%的含量级。实验结果表明,基于吸收光谱式甲烷传感器可以方便,快速的检测煤矿中瓦斯浓度。     

激光甲烷气体传感器信号处理方法研究

甲烷气体浓度是煤矿安全生产的重要参数指标,精确检测甲烷浓度是保障煤矿安全生产的关键。设计了一套甲烷检测系统,采用DFB激光器作为光源,结合差分检测和谐波检测法对系统测量误差进行补偿。并提出一种新的气体浓度信号处理方法,以提高系统检测的稳定性。实验结果表明,当甲烷气体体积分数检测范围为0～5%时,检测的相对误差小于2%。