负压下甲烷浓度非线性压力补偿模型

煤矿井下瓦斯抽采管道内的气体压力一般为负压,红外甲烷浓度传感器的测量原理决定了其在负压环境工作时,测值与真值的误差较大。为提高测量精度,在实验室开展了40~90 k Pa(绝对压力)不同负压环境下的甲烷浓度测量试验,并根据试验数据建立了适用于负压环境的非线性分段压力补偿模型。     

基于特征吸收光谱的甲烷气体浓度静态检测方法研究

根据甲烷气体的吸收光谱设计了井下甲烷实时检测系统。在分析甲烷气体对应的特征光谱吸收波长的基础上,采用静态傅里叶变换干涉具和线阵CCD探测器,在对干涉条纹进行傅里叶变换后得到光谱信息,从而求出各波长上的光强衰减量。通过仿真实验,计算了瓦斯浓度关于光源光强、出射光强的函数关系,选择了10mW的激光器。根据比尔-朗伯定理及浓度程长积公式,给出了甲烷浓度的表达式,检测系统的最小探测浓度为0.02%,可满足井下甲烷浓度0%～5%的范围及0.10%的精度要求。实验证明,采用傅里叶变换光谱分析法求解甲烷浓度可达到井下实时监测的要求。     

甲烷气体检测技术及其在煤矿中的应用

瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一,而甲烷是瓦斯的主要成分,因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导体激光光谱法的甲烷检测原理,探讨了不同原理的甲烷检测技术发展现状。在煤矿环境对甲烷检测技术的影响分析基础上,通过煤矿井下技术应用对比研究得出:催化燃烧法利用甲烷可燃性特征,适用于检测体积分数4%以下的甲烷,不适用于氧气浓度过低、甲烷浓度过高或存在含硫气体的井下环境;热导法利用含不同浓度甲烷的空气热导率的不同特征,适用于检测体积分数4%以上的甲烷,不适用于甲烷浓度低、二氧化碳浓度过高等井下环境;光干涉法利用含不同浓度甲烷的空气折射率的不同特征,适用于井下绝大部分环境,但不适用于二氧化碳浓度过高的井下环境;红外光谱法利用甲烷的气体选择性吸收的特征,适用于绝大部分井下环境,其中非分散红外光谱法受水蒸气、烷烃气体干扰,需进行算法优化以减小误差,而可调谐半导体激光光谱受其他气体干扰影响较小,但两者皆需采用补偿算法来减少受温湿度影响引起的误差。最后,对不同原理的甲烷检测方法进行了技术适用性综合对比分析,以期对煤矿甲烷检测技术的应用提供借鉴指导意义。     

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。     

不同原理甲烷检测仪测量准确度对比分析

甲烷检测仪的检测原理常用的有催化燃烧检测、红外检测、激光检测等。本文在相同实验条件下,采用相同浓度标气对不同种类的甲烷检测仪器进行试验,通过多次重复型测量,分析其离散型与准确度,可为矿井井下检测甲烷气体提供参考依据。     

双差分法检测瓦斯含量新技术的实验研究

针对煤矿井下环境复杂,难以提取瓦斯（甲烷）气体的微弱信号问题,根据红外光谱吸收原理,提出一种新的双差分瓦斯检测技术。它采用双光路双波长方法,先后两次射入不同波长的单色光,通过两次差分经过探测器得到光生电压。然后经AD7794芯片实现两路光信号相除得到输出,最后对不同浓度的甲烷气体通过不同长度的新型Ring-down腔气室进行测量得到其浓度反演式。实验结果表明,采用双差分检测技术,有效地提取了瓦斯气体微弱信号,解决了光路扰动问题,具有较高的精度和准确度,其误差为1%。     

煤矿爆炸性气体(瓦斯)的检测

本文从以测氧仪测氧气浓度间接测煤矿甲烷浓度出发，通过分析、计算证明，在井下大气中，爆炸性气体（甲烷）的浓度即使处在爆炸界限内，不用专门的气体检测装置检测，人们也是无法察觉的。因此，煤矿井下不经爆炸气体检测即动火或带电搬迁、检修电气设备，都存在引起瓦斯爆炸的危险。     

干涉型甲烷气体浓度光纤遥测技术研究

为解决甲烷气体浓度的遥测问题,采用通用的干涉型甲烷气体浓度计作为测头,将甲烷气体的体积浓度转为光程差,用由光纤率接的另一个干涉仪复现这一光程差,从而实现甲烷气体的浓度遥测。系统实验得到0．11％的甲烷气体浓度遥测精度,它相当于甲烷爆炸下限浓度的±2．2％。可用于防止甲烷气体爆炸的浓度检测。     

光纤传感器在煤矿安全监控系统中的应用

针对目前煤矿安全监控系统中传感器存在的一些检测精度低、稳定性差、可靠性差和易受电磁干扰等问题,将新颖的光纤传感技术应用于煤矿安全监控行业。重点讨论了光纤传感技术在煤矿安全监控中的几种应用方案,如井下环境温度检测,井下粉尘浓度检测,对甲烷等有害气体的监测等。研究结果表明,光纤传感本质安全、耐腐蚀、灵敏度高、使用寿命长,非常适用于煤矿生产环境参数检测,为改进煤矿安全监控系统提供了新颖的思路和切实可行的解决方案。     

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。