基于光谱吸收原理的光纤甲烷传感器

提出一种基于红外吸收原理光纤甲烷传感器的检测方法,利用差分吸收法消除光源不稳定及光电器件的热零点漂移、零点漂移对测量准确度的影响。实验结果表明系统性能较为稳定,灵敏度较高,测量范围宽,重复性较好,适用于煤矿井下瓦斯检测。     

基于SLED的光纤甲烷传感器光源驱动控制技术研究

光纤气体传感技术是一种近年来备受国内外广泛关注的新型高新技术。通过研究,提出了一种基于SLED的光纤甲烷传感器光源驱动控制系统,并同步设计了具有短路、开路、过流、过压等多重保护功能的电路基本结构。研究结果表明：该光纤甲烷传感器光源驱动控制系统的性能稳定、灵敏度较高,通过有效解决光功率输出的不稳定来提高光纤传感器的工作性能和测量精度,对提高煤矿瓦斯安全检测系统和保护装置的性能和可靠性意义重大。     

矿用光纤瓦斯气体传感器

用于检测瓦斯气体浓度的光纤瓦斯气体传感器在采矿、化工、石油和其它工业中,尤其在恶劣和危险的环境中具有广阔的应用前景。文章叙述了光纤瓦斯传感器的类型与特点及其发展方向。     

基于MEMS技术的甲烷催化燃烧传感器研究进展

催化燃烧式甲烷传感器是目前煤矿中使用最普遍的传感器。催化燃烧式气体传感器制作技术简单,成本低廉,对甲烷气体的检测有较高的准确度和灵敏度,但目前传统的催化燃烧式气体传感器一般由手工制作而成,存在配对难、一致性差、功耗高等缺点。随着智能物联网和硅体微加工技术的发展,微电子机械系统（MEMS）技术日益成熟,与传统传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、稳定性好和易于实现自动化批量生产等优点。许多研究学者开始研发和设计基于MEMS技术的可燃气体催化燃烧式传感器,并在传感器微结构体制作工艺与材料方面取得突破。     

分子筛在光干涉式甲烷传感器中的应用

本文论述了5A（钙A型）分子筛的分子及晶体的结构、特性和对CH4、CO2分子的吸附机理，阐述了作为光干涉式甲烷传感器的气体过滤材料的应用原理，并对不同气候条件下筛选CH4、CO2、H2O的分子的试验结果进行了精度分析和可靠性验证。     

煤矿开采中光纤瓦斯气体传感器的应用研究

针对传统煤矿开采方法中对矿井瓦斯气体检测精度低,当瓦斯气体涌出量较多未被监测出时,容易造成严重的瓦斯爆炸事故。为提高煤矿开采的安全性,开展煤矿开采中光纤瓦斯气体传感器的应用研究。通过光纤瓦斯气体传感器选型及安装结构设计、监测数据处理、基于监测数据变化的煤矿开采安防措施制定,提出一种全新的基于光纤瓦斯气体传感器的煤矿开采方法。通过对比实验证明,新的煤矿开采方法监测数据误差明显小于传统煤矿开采方法。应用瓦斯气体传感器能够在瓦斯气体涌出量超过标准范围时,第一时间给出监测警报,提高煤矿开采安全性。     

光纤气体传感技术及其应用

介绍了光纤传感器的分类 ,包括传光型和传感型。光纤传感器的特点 ,包括抗电磁干扰、灵敏度高、重量轻、体积小等。介绍了光纤传感器的工作原理以及光纤气体传感器的应用。     

矿用红外甲烷传感器的研制

阐述了矿用红外甲烷传感器的原理、性能、组成。提出了矿用红外甲烷传感器要解决的关键问题。     

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。     

氧化物半导体甲烷传感器研究进展

介绍了氧化物半导体甲烷气体传感器的工作机理,论述了改善氧化物半导体甲烷气敏传感器性能的几种途径。采用加入催化剂、控制材料的微细结构、利用新的制备工艺和表面修饰等新方法、新技术可提高氧化物半导体甲烷气敏元件的灵敏度、选择性、响应和恢复特性、稳定性。     

远程光纤甲烷气体传感系统的噪声抑制方法

论述了远程光纤甲烷气体传感系统的可靠性设计方案,采用半导体激光器光源开关调制方式发送光信号,通过光缆下传到各个气体传感单元,气体传感单元的光信号再通过光缆上传,返回到控制中心,有效抑制了传感过程中的外界白噪声,保证光纤甲烷气体传感系统的可靠工作。     

基于CFD的矿用催化甲烷传感器气室设计优化

为了优化矿用催化甲烷传感器的响应速度,利用计算流体动力学(CFD)对传感器气室的内部流场与甲烷扩散特性进行数值模拟分析。通过改进出气口的设计,利用螺纹配合间隙进行排气,成功加快气室内部甲烷扩散,使传感器的响应时间降低30%以上。     

基于监测覆盖范围的瓦斯传感器无盲区布置

通过建立矿井通风网络的图论模型,提出将监测范围作为传感器部署的理论依据,以节点间风流流经时间作为监测等级,应用覆盖度作为优选最佳测点标准,基于Dijkstra算法和极小支配集算法求得传感器的最佳布点.以一小型矿井通风网络为例,求解瓦斯传感器的最优布点,结果表明监测等级不同对应的安全等级也不同,布点的数量、位置以及监测覆盖度也不同.     

矿山围岩变形与破坏光纤感测理论技术及应用

矿山围岩应力与结构演化机理是深部煤炭资源开采围岩控制的关键科学问题。开展采场和巷道围岩应力演化与变形破坏监测,是掌握应力场动态迁移规律,分析覆岩分区破裂、结构演化的重要手段,也是实现井下灾害超前辨识和危险区域感知预判的基础。近年来光纤传感技术在解调原理、传感器研发方面取得了长足的进步,可实现不同尺度的围岩应力、变形,大范围、分布式动态监测,成为了岩体变形破坏的重要监测手段之一。分析了光纤传感技术在矿山围岩变形与破坏监测方面的应用进展,总结了用于采场和巷道围岩变形监测中的光纤传感理论及适用特点,归纳了光纤传感系统布设方法与安装工艺,讨论了采场覆岩"横三区、竖三带"分布,覆岩结构演化,支承压力分布,顶底板变形特征的光纤表征机制,介绍了光纤传感技术在矿山围岩变形表征中的最新成果。结果表明:光纤传感技术在矿山围岩监测中的应用仍处于现场应用研究阶段,在智慧矿山建设背景下,采场和巷道围岩变形监测技术向多参数、智能化、实时动态监测发展,光纤传感技术存在多参量、多尺度传感器研发,多维度光纤传感系统及布设工艺,大数据光纤传感数据智能分析系统构建等研究热点。研究成果对推动矿山围岩光纤传感智能监测技术研发与应用具有积极意义。     

基于分布式光纤传感技术的卸压钻孔时间效应研究

以钻孔卸压原理及分布式光纤传感技术为基础,建立了卸压钻孔周边煤体内部应变感测模型,提出了以光纤拉伸应变值及卸压半径为指标的卸压效果评价方法。通过对传感光缆下方钻孔卸压周边煤体内部应变定期测试,并结合钻孔内部表观现象观测,根据不同时间钻孔周围煤体内部应变及表观破坏特征将钻孔卸压过程分为裂隙发育阶段、极限平衡阶段、塌孔阶段、破碎煤体压实阶段等四个阶段。分别确定了在忻州窑矿地质及开采条件下钻孔卸压过程中各阶段的时间区间,得出超前94~101 m以上施工钻孔,其卸压效果较为显著。利用微震监测系统,对比分析了卸压钻孔施工时间调整前后的微震事件分布特征,结果表明:当卸压钻孔施工达到超前工作110 m后,工作面周边高能量事件的频次明显减少、微震事件平均能量明显降低38%。     

基于注入压降法的煤层气指标试井试验

为了准确地测出煤层气的指标参数,将注入压降法应用于煤层气指标测试中,应用预先设计好的试验流程及试验设备对煤层进行注水测试.介绍了注入压降在煤层气测试中的应用情况,进行了基于注入压降法的煤层气指标试井试验.试验结果表明,注入压降法的煤层气指标试井试验在煤层气测试中是非常有效、普遍的方法.     

基于光纤光栅传感技术的顶板离层仪研发及应用

为了及时准确地发现顶板离层信息,并采取相应的措施预防巷道冒顶,必须对顶板离层量进行实时监测,根据光纤光栅传感原理研制了新型光纤光栅顶板离层仪,并在实验室对该顶板离层仪进行标定试验.试验与理论及应用分析结果表明:该光纤光栅顶板离层仪组成的全光纤顶板离层在线监测系统,具有测量精度高、长期稳定性好、信号传输距离远以及本质安全等优点,给顶板离层的长期在线监测提供了一种行之有效的手段.     

Study on the mechanism of interaction for coal and methane gas

Although two moulds for methane gas in coal with the free state and adsorption state have been popularly considered, the derivation between the real methane gas state equation in coal and the perfect gas state equation has been fuzzily considered and the mechanism of interaction for coal aromatics arid methane gas molecules has not been understood. Then these problems have been discussed in this paper applied the principle of statistical thermo-mechanics and quantum chemistry as well as based on the numerical calculating of experiential data in quantum chemistry. Therefore, it is revealed by research results that the experience state equation for real methane gas in coal, which is put forward in this paper, is closer to actual situation and the interaction process for methane gas adsorption on the surface of coal aromatics can be formulated by Morse potential function. Furthermore it is most stable through this research that the structural mould for methane gas molecule adsorption On the surface of coal nuclear with one gas molecule on top of another aromatics in regular triangle cone has been understood, and it is a physical adserption for methane gas adsorption with single layer molecule on the surface of coal nuclear.     

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%.     

Coal mine gas monitoring system based on wireless sensor network

Based on the nowadays＇ condition, it is urgent that the gas detection cable communication system must be replaced by the wireless communication systems. The wireless sensors distributed in the environment can achieve the intelligent gas monitoring system. Apply with multilayer data fuse to design working tactics, and import the artificial neural networks to analyze detecting result. The wireless sensors system communicates with the control center through the optical fiber cable. All the gas sensor nodes distributed in coal mine are combined into an intelligent, flexible structure wireless network system, forming coal mine gas monitoring system based on wireless sensor network.