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。     

红外一氧化碳检测中干扰因素分析及补偿方法研究

不同气体对红外光有着不同的吸收光谱。某种气体的特征光谱吸收强度与该气体的浓度相关,利用这一原理可以测量气体浓度。利用红外光谱吸收原理检测一氧化碳（CO）是一种先进的检测手段,目前国内外用于精确测量和标定气体浓度的传感器基本上都是采用红外技术。这种传感器可采用敞开式气室结构,不进行气体预处理,直接进行在线测量,容易实现自动连续监测。然而在传感器的实际研制中,必须考虑如下这些干扰因素的影响,     

基于红外吸收原理的气体检测

对红外吸收气体检测进行了原理介绍和优点分析。从消除发光光源功率不稳定和探测器灵敏度不稳定性的因素出发，设计了分时差的双光源和双探测器的气室结构。采用单片机作为智能处理，设计了气体检测系统的原理框图，并对系统进行了硬件和软件框图的设计。     

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%。     

基于金字塔分光镜的高性能可燃气体浓度探测器的研究

非分散红外型(NDIR)可燃气体浓度探测器能够对矿井中泄露的瓦斯气体进行有效的检测。防止在开采过程中出现瓦斯泄露,以保证煤矿的安全生产。为提高NDIR型可燃气体浓度探测器的检测精度、灵敏度和鲁棒性。基于金字塔分光镜矩阵对敏感元件内部光路结构进行了全新设计,采用多频点信号叠加技术对红外光源进行调制,设计了基于有线性调频Z变换(CZT)的4通道可燃气体浓度冗余算法,通过信号的特征频段做频谱细化分析,给出可燃气体浓度检测结果以及检测结果的可信度等级。实验表明,该探测器有效检测的浓度为10%～90%爆炸浓度下限(甲烷爆炸浓度下限为5%),检测结果可信度等级为0.014×10^-6;探测器对可燃气体的极限测量浓度可达到0.5×10^-6,检测结果可信度等级为0.01×10^-6;在探测器光学窗口被遮挡2/3的不利条件下,探测器仍能正常检测,且检测结果可信度仍能达到0.01×10^-6;在湿度为85%和粉尘质量浓度为100 mg/m³的极端环境下,探测器仍能进行有效检测,且检测结果可信度仍能在0....     

基于TDLAS的全量程激光CH_4检测气室设计与研究

为实现在线实时快速激光检测CH_4气体浓度,并保证传感器对分辨率的性能要求,通过分析不同气室长度对不同浓度CH_4气体对应的分辨率影响曲线,按照相同光程长度对应的分辨率值对应相乘,获得分辨率乘积效应值,得出气室光程长度设定在4～6 cm范围内能最大限度满足对分辨率的性能要求,开发了基于TDLAS技术的全量程激光CH_4传感器透射型测量气室,有效光程为5 cm,并综合考虑了气室结构的响应速度、防水防尘、温度压力补偿等因素,并详细阐述了测量气室的装调工艺。试验表明,该传感器在0～10%浓度范围内的测量误差小于±0.05%CH_4,在10%～100%浓度范围内的测量误差小于真值的±5%。     

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。     

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%.     

信号装置工作可靠性的提高

目前,检测空气中可燃气体用的信号装置都采用可燃气体热催化传感器,其主要优点是:可以简化信号装置的结构和电路,当可燃气体浓度不超过爆炸性下限的0.5和空气中不含引起催化活度下降的杂质时信号装置的工作高度可靠。根据现有测量空气中可燃气体浓度的装置的电路和结构分析结果,必须注意到,当可燃气体浓度超过爆炸性下限时,这些测量     

管道型红外甲烷传感器在负压抽采管路中的检测技术研究

为解决煤矿井下瓦斯抽采过程中负压抽采管路中的瓦斯气体自然扩散到气室难度大,且需要有效滤水滤尘,同时抽采管路的负压变化也会对红外甲烷传感器测量数据产生影响问题,研究新型专用气路装置将传感器气室与抽采管路连接,同时在气室中内置红外探测敏感元件和压力采集元件,对瓦斯浓度和压力数据进行采集并建立压力补偿算法模型,进行瓦斯浓度测量值修正。结果表明:传感器气路装置可实现负压抽采管路中的瓦斯气体自然扩散到气室,压力补偿算法模型可消除抽采管路中负压对瓦斯浓度测量数值造成的影响。