基于光谱吸收激光式甲烷传感器

针对甲烷传感器存在的"高浓度中毒"、零点漂移、响应时间慢、受高温高湿及其他气体影响使用寿命短等缺陷,在近红外光谱控制技术日益成熟的前提下,提出了一种基于光谱吸收原理的激光式甲烷传感器,传感器能够及时、准确地检测瓦斯气体的产生源、浓度,对于煤矿安全生产有着十分重要的意义。     

矿用激光甲烷传感器的稳定性试验及应用

为解决郭庄煤矿采煤工作面甲烷传感器频繁标定、稳定性差的问题,通过分析激光甲烷传感器的工作原理,对不同环境下传感器的稳定性进行试验分析,测试高温湿度下激光甲烷传感器的检测精度,通过与催化式甲烷传感器检测精度对比,结果表明:激光甲烷传感器的检测精度高、响应速度快,能实时检测工作面内甲烷气体浓度,保证矿井的安全高效生产。     

激光甲烷传感器在煤矿工作面的应用研究

为解决煤矿工作面传统甲烷传感器定期标定、稳定性及精度不够等问题,对激光甲烷传感器机理进行理论研究,研制国内领先的低功耗长距离激光甲烷传感器,并应用于内蒙某大型高瓦斯矿工作面瓦斯监测,解决甲烷传感器标校周期短、精度低、寿命短等问题。     

煤矿安全监控系统中无线激光甲烷传感器的研究与设计

对比分析甲烷传感器的检测原理,提出一种具有压力和温度补偿的无线激光甲烷传感器的设计方案,详细介绍传感器的甲烷检测原理、温度和压力补偿以及无线通信等关键模块的设计,并对无线传感器进行基本误差、响应时间、温度和压力影响等性能测试。结果表明,该无线激光甲烷传感器精度高、响应快、运行稳定可靠,可实时监测井下甲烷气体浓度,满足煤矿安全监控系统中瓦斯监测的应用。     

基于TDLAS的煤矿用激光甲烷传感器的设计

针对目前煤矿使用的甲烷传感器存在精度低、稳定性差、易受其他气体影响的问题,设计了一种基于谐波检测技术的激光甲烷传感器,并详细分析了TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)基本原理。对传感器的系统总体设计、激光器及控制电路、光电转换及前置放大电路、RS485电路、频率信号电路、系统软件设计进行了重点介绍。同时分别对催化甲烷传感器、红外甲烷传感器和激光甲烷传感器通入标准甲烷气样和柴油车尾气进行测量,结果表明激光甲烷传感器检测精度高、误差小、不受交叉气体的干扰,符合国家煤矿安全标准的各项要求,能进一步保障煤矿的安全生产。     

基于敏感膜折射率变化的光纤甲烷传感器

根据光波导理论,分析基于敏感膜折射率变化的光纤甲烷传感原理,设计并制作含笼形分子A的聚合物敏感膜的光纤甲烷传感器,通过甲烷传感实验评价传感性能,以现场瓦斯气体样品验证其有效性。数值计算表明,当敏感膜折射率n2介于1.441～1.447时,传感器归一化光功率随n2增加呈线性快速下降,适宜制作高灵敏度折射率型光纤甲烷传感器。实验发现,当甲烷浓度在0～27.0% (v/v)范围内,传感器信号随甲烷浓度增加呈线性增大,其斜率为0.007,相关系数R2＝0.963,该结果与数值计算结果相符;甲烷最低检出限2.80% (v/v),响应时间120s,且传感器对一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氧气、氮气等非甲烷类气体不产生响应,选择性良好;用于现场瓦斯气体样品中的甲烷检测时,其测量结果与气相色谱法一致,相对误差1.47%。     

矿用红外甲烷传感器的研制

阐述了矿用红外甲烷传感器的原理、性能、组成。提出了矿用红外甲烷传感器要解决的关键问题。     

光干涉甲烷传感器标校与非线性补偿研究

光干涉式甲烷传感器具有精度高、测量范围广、稳定性好,可靠性高与标校周期长等诸多优点。研究了光干涉式甲烷传感器有关影响气体折射率的因素,如温度和压强等;阐述了利用压力法对传感器标校的原理,通过试验找出传感器的特性曲线;设计了适用于光干涉甲烷传感器的特性非线性补偿算法,获得良好的实验效果。     

开关稳压电源34063在甲烷传感器中的应用

主要阐述了内嵌于甲烷传感器内部的DC/DC转换器34063引脚功能、内部结构和工作原理,同时介绍了它在甲烷传感器中的应用,并且解决了对矿用传感器电源要求严格的问题。从开关电源的工作原理出发,探讨抑制电磁干扰的设计以及对辐射电磁干扰的抑制,从而进一步提高了甲烷传感器电源的性能。     

井下综采工作面上隅角甲烷传感器无线数据收发装置的设计及应用

本文以煤矿领域现阶段有线甲烷传感器信号传输技术为基础,介绍了一种采用无线433 MHz频率点对点的全新甲烷传感器信号传输方式,该套改进装置兼容并支持所有频率型有线甲烷传感器的无线信号传输。能有效的解决因上隅角特殊的地理及恶劣的环境条件下,甲烷传感器信号传输的稳定性及可靠性。     

基于嵌入式Atmega128新型甲烷传感器的研制

在分析了传统甲烷传感器电路设计不足之处的基础上,介绍了一种以嵌入式单片机At-mega128为核心的新型甲烷传感器的硬件设计和非线性补偿的软件设计。系统采用低功耗器件和低功耗设计方法,具有高精度、多功能、智能化程度高的特点,可推广应用到其它测试系统中。     

可调谐半导体激光吸收光谱式甲烷传感器温度补偿技术

随着可调谐半导体激光吸收光谱气体传感技术的发展,基于该技术的矿用甲烷传感器成为当前煤矿瓦斯监测领域的研究热点,相关产品已陆续投入煤矿现场应用,由于煤矿应用环境的复杂性,传感器测量准确性受环境温度的影响较大。针对这一问题,提出了一种基于分段插值和重心插值的自适应融合的迭代补偿算法,该方法首先取标定温度下浓度的值,计算传感器测量温度影响率,然后求出重心拉格朗日插值的不同温度下的插值函数,在此基础上再对被测浓度甲烷值进行分段插值得到新补偿温度影响率,由该新的补偿温度影响率得到补偿后的甲烷值,依此实现自适应的迭代对激光吸收光谱气体测试数据进行补偿,并进行了大量相关实验验证,在高瓦斯情况下,测量误差减小到1%,在低浓度瓦斯情况下,测量误差减小到0.01%;工程应用结果表明该补偿技术的应用有效的减小了传感器甲烷浓度测量的误差,为激光传感器在煤矿现场的正常运行提供可靠保障。     

远程光纤甲烷气体传感系统的噪声抑制方法

论述了远程光纤甲烷气体传感系统的可靠性设计方案，采用半导体激光器光源开关调制方式发送光信号，通过光缆下传到各个气体传感单元，气体传感单元的光信号再通过光缆上传，返回到控制中心，有效抑制了传感过程中的外界白噪声，保证光纤甲烷气体传感系统的可靠工作。     

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%。     

新载体及活性组分对瓦斯传感器抗毒性能的改善

针对瓦斯传感器在含硫气氛中容易中毒导致灵敏度下降问题,在载体中加入氧化铈,用纳米制备工艺制成CeO2-AL2O3纳米载体,利用共沉淀法制备Pt-Pd双金属纳米催化剂。通过对催化元件制成电桥的灵敏度和稳定性进行测试和分析,证明大大改善了瓦斯传感器的灵敏度和长期运行的稳定性。     

微型红外瓦斯浓度传感器的设计

设计了一种基于微镜阵与非色散红外瓦斯气体传感原理的长光程微型红外瓦斯气体浓度传感结构,该结构在有限面积内形成可靠光路,并可通过光纤网络连接和复用技术形成准分布式检测网络。该传感器不受外界电磁干扰,不会产生传感头催化剂中毒现象,具有较高的可靠性和稳定性等优点,适合井下长期监测和应急救援极端环境使用。     

风量比例法在甲烷传感器优化布置中的应用

为了对井下瓦斯进行及时、有效地监控,提出将节点风量覆盖法作为瓦斯传感器放置的理论依据.首先建立通风网络各节点的瓦斯比例矩阵以及风量覆盖矩阵,定义目标函数及约束条件,将问题转换为0-1规划问题,给定覆盖度具体数值,利用隐含枚举法求得最佳布点.以一小型矿井通风网络为研究对象,结果表明,在瓦斯安全监控过程中,通过合理确定瓦斯传感器的数量和覆盖度数值,应用恰当的0-1规划法求解通风网络,可以求得瓦斯传感器的宏观布点.     

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.