红外瓦斯传感器零点校正及温度补偿分析

针对红外瓦斯传感器探头经常受温度变化而影响测量的结果,设计采用了"交互式"的计算方法。在软件程序中实现对传感器的零点校正和温度补偿,使之提高瓦斯浓度检测精度,提高工作环境安全性。实验结果表明,测量准确性大大提高。     

霍尔传感器测量精度影响因素的研究

针对在现代工业生产中存在的测量方法落后,测量精度低、只能进行接触式测量、控制不精确等问题,提出将霍尔传感器应用于工业生产中,霍尔传感器是利用霍尔效应做成的对磁场敏感的传感器。介绍了霍尔传感器的工作原理、影响测量精度的原因及一般补偿措施,并提出了几点精确度提高的建议。     

非线性补偿在瓦斯自动探测仪中的应用

针对传感器易受温度影响表现出非线性而造成测量精度低的问题,采用催化燃烧式瓦斯气体传感器MC116和温度传感器DS18B20设计了瓦斯自动探测仪,利用处理器ATmega128L作为控制核心,在数据处理阶段加入了非线性补偿,大大提高了测量精度。周围环境中的瓦斯浓度和温度等信息会实时显示在液晶屏1602上,并备份到存储器K9F5608中,一旦瓦斯浓度超标就发出声光报警,提醒工作人员及时撤离,避免矿难事故发生。     

磁航向传感器的应用与分析

研究了磁航向传感器测量航向角的原理,分析了磁航向传感器在不同状态下的测量方法,对测量过程中的误差来源进行了分析,并采用椭圆假设法对测量数据进行了误差补偿,提高了测量精度。     

基于AVR单片机的煤矿传感器设计

在煤矿中传统使用的瓦斯传感器存在着测量精度低、稳定性差、无法自动预警等问题。文章介绍了一种AVR单片机的煤矿传感器的设计方案,在方案当中的传感器采用了多个瓦斯元件,并采用单片机作为控制核心,采用最小二乘数据融合算法,将多个瓦斯浓度的检测结果进行融合,实现了瓦斯检测反复测试和信息化处理功能,整个实验的结果表明,该瓦斯传感器具有测量精度高、反复测试良好、维护性能高等特点。     

非分光红外甲烷传感器的研制

矿用红外瓦斯传感器技术的难题是探测器输出信号微弱,光源电源波动、温度变化以及其它气体组分、水汽、灰尘等的干扰对测量精度会造成较大的影响.针对这些关键问题,讨论了数字化窄带滤波、双波长非分光测定技术等解决方案和相应的矿用传感器电路结构,提出了基于朗伯比尔定律的温度补偿方法.经试验测试,传感器的研制实现了预期的目标.测量精度优于±0.1%,响应时间小于20 s,其它技术指标和功能均符合矿用标准.     

基于模糊RBF神经网络的传感器动态特性补偿研究

为了改善传感器的动态特性,减小系统测量误差,分析了传感器动态性能补偿的基本原理,把模糊RBF神经网络应用到传感器的补偿环节。仿真实验表明,使用补偿的传感器输出达到稳态的时间比没有补偿的缩短了大约9ms,相应的动态特性指标也得到了较大的改善。把该算法用于对瓦斯传感器的非线性校正,大大提高了瓦斯检测的灵敏度和精度。     

基于SPCPSO神经网络红外瓦斯传感器自动补偿研究

针对瓦斯气体井下环境检测时易受干扰、硬件测量易产生漂移的问题,在建立神经网络红外瓦斯传感器补偿模型基础上提出小种群混沌粒子群算法(SPCPSO)对神经网络的部分参数进行优化。引入帐篷映射混沌算法来提高粒子群算法的遍历性,提高了算法的二次搜索精度。     

高精度矿用瓦斯突出预测仪设计

针对现有矿用瓦斯突出参数仪测量精度不高,压差分辨率低,操作复杂导致测定结果准确率下降等问题,设计了一种以测量瓦斯解析指标K1为主要功能的高精度矿用瓦斯突出预测仪。仪器以STM32F103ZET6为控制核心,利用高精度数字表压型传感器MEAS1220A测量瓦斯突出压力,利用24位精度的A/D转换器ADS1218把传感器输出的电压值转换成数字量并进行数字滤波,采用最小二乘拟合算法对传感器进行静态校准,极大的提高了测量精度。矿井下的实际测量表明仪器具有测量精度和压差分辨率高、性能稳定、易操作、功耗低、响应速度快、预测结果准确等特点。     

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.     

基于W型的高精度超声波热量表的设计

热计量是供热改革的关键和重要手段，为了全面提高热量表的精确度，设计了一种以超低功耗芯片MSP430为CPU的超声波热量表。采用高精度时间计数器TDC-GP22芯片为综合处理芯片，接收和处理铂电阻传感器PT1000和超声波换能器的测量数据。在W型基表结构上，针对传统的时差法测量流量时，超声波传播速度受温度影响的复杂非线性变化，提出了一种基于增量式BP神经网络的温度补偿算法。在行业标准环境中测试表明:热量表精度高、功耗低、有良好的市场应用前景。     

采煤工作面瓦斯浓度的LMD-SVM预测

为了实现对回采工作面瓦斯浓度的准确预测,提出了基于LMD(Local Mode Decom-position)方法与支持向量机的采煤工作面瓦斯浓度预测模型。利用瓦斯浓度的历史数据,通过LMD分解得到生产函数(PF分量),分别对每个PF分量进行SVM建模预测,再把PF分量的预测值进行累加,得到瓦斯浓度的理论预测值。通过实例分析可以发现,与常规SVM方法相比,自适应的LMD方法的引入极大地提高了瓦斯浓度的预测精度,与给出的实际监测数据具有良好的一致性。     

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。     

激光甲烷气体传感器信号处理方法研究

甲烷气体浓度是煤矿安全生产的重要参数指标,精确检测甲烷浓度是保障煤矿安全生产的关键。设计了一套甲烷检测系统,采用DFB激光器作为光源,结合差分检测和谐波检测法对系统测量误差进行补偿。并提出一种新的气体浓度信号处理方法,以提高系统检测的稳定性。实验结果表明,当甲烷气体体积分数检测范围为0～5%时,检测的相对误差小于2%。     

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。     

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。     

基于线阵CCD的干涉型甲烷测量仪的研究

由于人工目测对干涉条纹成像板的分辨率较低,影响了光干涉甲烷测量仪甲烷检测的精虔,为此提出利用线阵型CCD（Charge Coupled Device）对干涉条纹进行自动测量的方法．通过CCD驱动、零点自调、闺值获取及方向判断等关键技术,实现了干涉条纹位移的精确测量,再由单片机对线阵型CCD输出的测量信号进行智能处理,显示了甲烷含量的测量结果．实验结果表明,设计的仪器在测量甲烷气体时,分辨率提高了10倍以上,为提高甲烷测量精度创造了条件．     

基于电导率的煤层气气泡形态井下实时探测装置

气液两相流的探测与流动规律是煤层气排采领域的关键科学难题,研究煤层气井气液两相流最直接有效的方法则是对煤层气开采井井筒油套环空内的气泡进行实时检测。但目前常用的气泡探测装置无论是在检测目标的针对性还是体积方面,均不能满足煤层气井环空内气泡实时检测的要求,基于此,提出了一种基于电导率的煤层气气泡形态井下实时探测装置,探测装置中所设计的气泡传感器能根据空气和溶液电导率的不同来对井下环空中气泡的体积和速度进行实时检测。整个探测装置设计完成后进行了模拟试验,试验结果显示探测装置的精度满足实际工程项目要求。     

高精度水位测量的探讨

探讨了一种测量水位高程的新方法 ,并分析了影响水位测量精度的因素。该方法用于SMDAMS测量机器人 ,实际精度可以达到亚mm级。最后总结了该方法的特点及适用范围。     

地应力地温场中煤层气富集区高精度定量预测的力学方法

针对当前我国煤层气富集区预测中预测位置不准、难以定量化描述、精度不高等不足，提出了地应力地温场中煤层气富集区定量预测的力学方法。建立了应力、温度影响下的煤层气压力预测方程、含气量预测方程，预测方程体现了地应力和地温对煤层气压力、含气量、孔隙率的影响，其中，应力和温度通过影响煤层气压力进而影响吸附量，通过影响煤层气压力和孔隙率进而影响游离量，温度还通过影响吸附常数b影响吸附量。以重庆沥鼻峡盐井矿区为研究区，进行了Kaiser声发射原岩应力测试实验、不同温度下的煤体甲烷等温吸附实验和不同埋深的孔隙率测定实验。实验表明，吸附常数a随温度变化不明显，b随温度升高线性减小。以实验为基础，结合现场实测数据和实际地质资料，定量化预测了矿区煤层气含气量分布。以煤层气含量为判别指标，按照富集程度不同，将研究区划分为两级富集区。预测方法克服了以往煤层气富集区预测定性描述、预测不准和精度不高的不足。