矿用光干涉式甲烷传感器的研究

针对传统甲烷传感器存在的问题,设计了一种基于线阵CCD及光干涉原理的甲烷传感器。该传感器以STC12C5A60S2单片机作为控制核心及处理单元,以光干涉原理和CCD光电转换为基础,实现了用光干涉方法对煤矿井下甲烷气体浓度准确、连续自动监测。     

光干涉式甲烷测定器在抽采瓦斯管路负压侧的应用

在抽采瓦斯管路的负压侧,用光干涉式甲烷测定器测量甲烷混合气体浓度存在很大难度,文章介绍了利用自动取气装置把抽采瓦斯管路中负压侧的混合气体送到光干涉式甲烷测定器内,根据光干涉式甲烷测定器的测量原理,观察光干涉条纹显示的读数位置,测量出混合气体的瓦斯浓度,该技术操作简便、实用,有很好的推广价值。     

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。     

光干涉甲烷检测器的光路改进与零点补偿

光干涉甲烷检测器具有稳定可靠性强、测量范围宽等优点,但现有设备都采用人工读数方式,自动化程度低,不能连接到煤矿监控系统。针对该问题,提出了一种基于测量干涉条纹光强的改进方法。通过改进光路设计,保证了甲烷体积分数与光强变化之间对应关系的惟一性。使用光电元件采集干涉条纹,根据干涉条纹的光强变化得到甲烷体积分数。针对光干涉甲烷检测器的零点受外界环境因素影响而发生漂移的问题,首先通过理论分析得到了外界气压与测量误差之间的关系模型,并使用该模型对外界气压变化进行补偿;然后由实验得到温度与测量误差之间的关系,采用线性插值方法建立温度补偿模型。最后通过精度实验、压强实验、温度实验和长期稳定性实验验证了所设计的补偿模型的有效性和系统的稳定性。     

光干涉型甲烷测定器检修方法

论述了对光干涉型甲烷测定器检修过程中干涉条纹的寻找及调整。     

对实现光干涉型甲烷测定器小型化、数字化途径的探讨——介绍一个不用光柵的莫尔条纹结构

<正> 一、光干涉型甲烷测定器干涉条纹的等距性目前普遍使用的光学瓦斯检定器就是属于光干涉型的,其光路图见图1。当平面镜     

圆柱度误差的非接触精密测量方法

根据夫朗和费单缝衍射原理,以激光作光源,采用线阵CCD拾取衍射条纹图像,用最小二乘数学模型计算圆柱度误差,实现圆柱度误差的非接触自动测量。通过对比测量和精度分析表明该方法测量精度高,测量装置结构简单,具有实用价值。     

回风隅角低氧对光干涉甲烷检测仪的影响及校正方法研究

针对回采工作面回风隅角多种甲烷检测设备检测结果不一致的问题,分别从设备本身和氧气浓度等方面进行实验室和现场研究。结果表明,便携式甲烷检测仪和在线式甲烷检测仪测定数据结果一致,不受氧气浓度变化的影响;随着氧气浓度的降低,光干涉甲烷检测仪显示的甲烷浓度值呈不断升高趋势。根据实验室数据,得到了光干涉甲烷检测仪在低氧时的校正公式,并对校正公式在现场进行了验证;分析了金达煤业煤层赋存和采动情况,得到回风隅角氧气浓度降低的原因,即10号煤层工作面回风隅角受本煤层及邻近层采空区回风、采空区遗煤自燃和注氮气防灭火措施的综合影响。据此,提出了加强回风隅角通风管理和光干涉甲烷检测仪读数校正等措施,降低氧气浓度对光干涉甲烷检测仪的测量影响,从而为解决此类问题、提高工作面瓦斯安全监测提供借鉴。     

利用VB实现光干涉式甲烷测定器检定装置性能优化

介绍了液体压力计原理及甲烷测定器的检测方法,分析了液体压力计原理的光干涉式甲烷测定器检定装置检定光干涉式甲烷测定器时,其测量结果受环境影响的因素。实现了在VB 6.0编程环境下使用数据库综合考虑各影响因素,对装置性能进行优化。     

带式输送机输送带纵向撕裂线激光辅助视觉检测方法

为了能够准确、及时地判断出带式输送机输送带纵向撕裂故障,提出线激光辅助视觉检测方法。将一字线激光发射器与CCD相机安装在带式输送机上方,输送带上物料的形状对线激光条纹起到调制的作用。当输送带发生纵向撕裂,表面物料形状因漏料发生变化时,其上的线激光条纹也随之发生变化,通过CCD相机采集线激光条纹,并对图像进行处理、拟合及故障特征提取,以极值点个数作为诊断判据,即可实现带式输送机输送带纵向撕裂故障的检测。通过试验表明,该方法可对带式输送机输送带纵向撕裂故障作出准确、有效的诊断。     

光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷检测报警仪在实际使用中的应用分析

通过光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷报警仪的对比分析,找出他们的不同特点,说明它们在煤矿甲烷浓度测定中发挥不同的重要作用。     

基于CCD测量原理的井下煤仓煤位测量模型研究

通过分析CCD测量的基本原理以及井下煤仓的工作环境,指出几种井下煤位CCD测量模型的不足,给出了一种改进的测量模型,并采用聚类分析方法改进Gauss-Laplachian算子图像分割算法,比较准确提取了粉尘干扰以及煤炭表面漫反射干扰影响下的辅助光源成像光斑。模型整体降低了测量装置的安装要求和参数标定要求,提高了测量装置的抗干扰能力和测量误差。实验数据分析表明,本文所提出的测量方法能满足物位测量的要求,且能适应井下煤仓环境。     

CCD技术在非接触检测中的应用

CCD电荷耦合器件是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。日前它已成为集光学、电子学、精密机械与计算机技术为一体的综合性技术。它被广泛应用于各种加工件的在线检测和高精度、高速度的非接触检测技术领域。CCD像传感器、光学系统、计算机数据采集和处理系统构成的CCD光电尺寸检测仪器的使用范围和优越性,是现有机械式、光学式和电磁式测量仪器都无法比拟的。     

煤层气井毛细管测压技术研究

介绍了毛细管测压的基本原理、技术现状以及煤层气井毛细管测压的关键问题,分析了煤层气井测试中可能遇到的问题及解决办法,探讨提高煤层气井毛细管测试技术的发展方向。针对煤层气井设计了环空移动型和同心固定型2种传压筒及测压系统,并给出了测压方案,从根本上解决了煤层气井流压变化测试难题,该测压系统在2.0 m高水柱压力下综合精度可达0.06%,较其他技术测压精度有显著提高。     

底抽巷可移动自卸式水力冲孔冲出煤量计量装置设计与应用

为准确计量水力冲孔冲出煤量,八矿组织设计了水力冲孔冲出煤量计量装置,并在己₁₅-15060运输巷底抽巷进行了试验。通过现场实验,发现初步设计的水力冲孔量煤装置存在煤渣拦截效率低、煤渣损失大、不易准确测量、巷道易积水等问题,对现有设备进行改进并重新设计,解决了水力冲孔量煤装置的准确性、适应性等问题,及减少作业现场积水,潮湿等现象。设备研制为水力冲孔效果评估及水力冲孔参数的优化提供重要参数。     

壁面热损失对超低热值煤层气热逆流氧化的影响

建立了超低热值煤层气热逆流氧化的数学模型,运用计算流体力学软件进行数值计算,得到不同壁面热损失条件下超低热值煤层气热逆流氧化的温度场、甲烷转化率、最低甲烷浓度及最大换向半周期,并将数值计算结果与实验结果进行了对比。结果表明:改善氧化装置保温性能,降低壁面热损失,可以提高氧化床整体温度场和拓宽高温区域,有利于甲烷的充分氧化和热量提取;降低氧化装置壁面热损失,可以提高甲烷转化率,且进气速度越小影响越明显;减少氧化装置壁面热损失,可以降低装置维持自运行所需的最低甲烷浓度,有利于氧化装置的稳定运行;随着壁面热损失的下降,氧化床最大换向半周期不断延长,在装置实际运行中,通过改善装置保温性能降低壁面热损失,可以适当延长装置换向时间,减少换向次数。     

乏风瓦斯蓄热氧化试验研究

自主研制出处理量为1 000 m3/h的逆流式乏风瓦斯蓄热氧化装置,并进行了加热启动、氧化性能及自热平衡等试验研究。结果表明:乏风瓦斯蓄热氧化装置能够有效氧化处理甲烷,在稳定的温度场下,乏风中甲烷体积分数的改变对甲烷氧化率的影响不明显,在甲烷体积分数为0.148%时,氧化率仍维持在96%以上;当乏风瓦斯处理量为1 000 m3/h、甲烷体积分数大于等于0.30%时,装置自维持运行状态良好;当燃烧室中心温度降低时,装置内高温区域变小,氧化反应区域变窄,甲烷氧化率降低,不利于氧化反应的进行。     

调气隙式消弧装置新型测控系统研制

为满足用户对自动化产品新增功能的需要,研制了调气隙式消弧装置的新型测控系统。从保证测量精确性和控制准确性两个方面入手,并考虑到用户的需要,选用嵌入式PC作为核心,进行了软硬件的设计;针对现场干扰严重的情况,采取了有效的抗干扰措施。模拟电网试验和挂网运行试验表明,装置的整体性能提高,满足配电网不断发展的需要。     

提升机制动系统监视装置的设计研究

为对提升机制动系统参数进行可靠、精确地检测,提出了矿井提升机制动系统参数监控装置的设计方案。该装置不仅具有测定制动系统压力和空动时间,及动态闸间隙监测等功能,而且数据采集准确可靠,具有实时性。高可靠性、高精度的制动系统监视装置与电控系统配合使用,将更好地加强提升机的安全性能。