光谱吸收式甲烷气体浓度检测理论与方法

基于甲烷气体的近红外吸收光谱,研究了光谱吸收式甲烷气体浓度检测方法。通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,利用二次谐波与一次谐波的比值来消除由光源的不稳定和变化所引起的检测误差,并建立了谐波检测的数学模型,给出了甲烷气体谐波检测方案。     

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。     

瓦斯及有毒、易爆气体浓度检测仪的研究与开发

近年来，我国煤矿多次发生瓦斯爆炸事故，瓦斯浓度检测已成为煤炭行业安全生产的突出问题。煤气作为一种可燃性、有毒气体，也是矿井大气中的重要组分，具有极强的危害性。随着单片机技术的进步，便携式仪器得到了迅速发展，其智能水平也有了明显的提高，逐渐成为一类主流的测量仪器。本文阐述了多组分气体的测量原理、及其软件硬件实现，设计了一种能检测瓦斯、煤气浓度的实用仪器。该仪器作为便携式多功能仪器，采用可充电电池供电，显示气体浓度值，并具有声光报警功能。     

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%。     

基于小样本的煤层自然发火烷烃气体的光谱分析

针对煤层自然发火标志气体中烷烃气体吸收光谱交叠严重、定量分析时需要大量样本进行标定的问题,对甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷5种气体吸收光谱谱图进行研究,分析了谱线与气体浓度的非线性特性,得出吸收光谱部分谱线具有良好的线性度。采用改进的Tikhonov正则化方法进行了特征变量的提取,建立了分析模型,给出了5种烷烃的测试结果。采用Tensor 27光谱仪在光程为10 cm,扫描次数为8,光谱分辨率为1 cm-1情况下,只需20余组样本即可实现这些气体的高准确度在线分析,所有气体的分辨率优于2×10-6,满足煤层自然发火气体检测要求。     

用光干涉式甲烷测定器测定其他气体浓度的换算方法

本文从理论上推导了用光干涉式甲烷测定器测定其他气体浓度时的换算方法，并列举了一些气体指示率的计算值。     

煤矿灾害气体的傅里叶变换红外光谱定量方法

为提高煤矿灾害气体红外光谱定量分析的准确性,利用傅里叶变换红外光谱分析仪,对煤矿灾害气体的傅里叶变换红外光谱定量分析方法进行了研究,建立了针对煤矿灾害气体的傅里叶变化红外光谱定量计算模型与定量校正模型,利用支持向量机理论对煤矿灾害气体中烷烃类气体的图谱交叠问题进行了改进,在一定程度上初步满足了煤矿灾害气体定量检测的需求。结果表明:CH_4、i-C_4H_(10)、C_2H_4、C_3H_6、C_2H_2与CO定量分析结果的准确性相对较高,绝对偏差也较小;C_2H_6、C_3H_8、n-C_4H_(10)与CO_2定量分析结果的准确性相对较低,但其绝对偏差较小,因此以上10种煤矿灾害气体均可利用傅里叶变换红外光谱定量方法进行定量分析。     

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.     

甲烷标准气体的常压配气方法

本文简要分析甲烷标准气体常压配气方法、工艺流程及配制时的注意事项。     

粉尘浓度现场实时检测装置研究

为解决粉尘浓度现场实时检测问题，将电子称直接装于采样器中。空气采样后，直读粉尘浓度，并在理论上探讨了该种电子称应具有的灵敏度及各种影响因素此起的测量误差范围。     

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。     

基于光学的无动力粉尘浓度检测技术

现有粉尘浓度检测技术采用主动抽取的方式,功耗高、测量结果容易受环境因素影响。基于光学散射法的无动力粉尘浓度检测技术,设计了特有的光学检测机构,通过建立二维风速补偿算法模型,应用粉尘浓度PID自适应控制算法,实现了粉尘浓度传感器的低功耗、大量程、高精度、高可靠性。实验结果表明,无动力粉尘浓度检测技术有效克服了主动抽取式检测技术的缺点,提高了粉尘浓度检测精度。     

基于RS485现场总线的乳化液浓度在线检测

为了实现矿用乳化液浓度的在线检测,以及对检测数据的异地显示和管理,设计了乳化液浓度在线检测系统。系统采用超声波乳化液浓度仪,利用RS485串口总线进行远距离数据传输,阐述了系统的硬件电路设计和上、下位机软件设计。经过调试实验,达到了设计要求。     

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。     

无磁杜瓦频谱特性问题的研究

无磁杜瓦在超导技术应用中是一个不可或缺的工具,尽管它不是超导技术的主流研究课题,但在许多应用领域中由于它的缺陷却是妨碍推广应用的主要矛盾,频带窄就是一个阻碍成功应用的问题所在。本文作者通过研究采取切断无磁杜瓦中敷金属薄膜产生渦流的通路,使无磁杜瓦带宽变宽,研制出一种频带能满足地球物理勘查要求的新无磁杜瓦。     

水煤浆浓度快速测定的试验方法研究

用传统方法和美国丹佛分析仪器公司生产的IR - 10 0红外水分分析仪测定水煤浆浓度 ,以传统方法测得的浓度为标准 ,选择红外水分分析仪快速测定水煤浆浓度的适宜温度和时间。在试验过程中 ,研究了加热温度、样品初重、样品浓度等对测定时间的影响。并且探讨了用仪器的斜率设定功能自动控制加热时间的可行性 ,分析了平行测定结果。     

义城煤矿采空区瓦斯浓度分布规律研究

通过对义城煤矿 32 1 1回采工作面采空区瓦斯浓度分布的测定 ,初步查明了房柱式回采工作面采空区瓦斯浓度的分布规律 ,为今后采空区瓦斯抽放治理 ,防止采空区瓦斯事故的发生提供了科学的依据。