调谐式激光甲烷检测装置

设计了基于调谐式激光吸收光谱技术的甲烷检测装置,采用DFB作为光源,通过对光源的调制实现甲烷气体浓度的谐波检测。该装置利用一次谐波作为反馈信号对光源输出波长进行稳频,利用二次谐波和一次谐波的比值作为系统的输出,消除了光源光强波动等共模噪声的影响。设计的调谐式激光甲烷检测装置通过了实验检验,在0～5%范围内的检测相对误差小于2%,满足煤矿安全监测的要求。     

激光光源原子吸收法测定金属相关参数的原理

论述用激光器作为探测光源的原子吸收法测定原理及应用.通过调节激光器的输出激光波长,在大范围内从低频向高频扫描,将所得吸收谱线中的暗线和标准原子吸收光谱位置作比较,在确定试样中的元素种类后,将激光稳频于待测元素的吸收谱线上,借助于原子的窄带吸收分析法,通过吸收前后光强的变化并结合原子的物理性质,利用数学方法得出待测金属的温度和浓度.     

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。     

基于TDLAS的分布式激光甲烷监控系统研究

结合可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)研究完整分布式激光甲烷监控系统,包括TDLAS监测系统整体架构设计、光源和气体传感器、光电转换、信息采集等部分设计,分析甲烷检测设计难点,并与国内外多监测点的在线气体监测系统比较,说明其具备的优势。     

煤矿硫化氢检测方法研究

为了准确获取煤矿井下硫化氢含量，预防其含量超标带来的侵害，基于调节光谱技术，设计一款新型硫化氢检测仪器。该仪器采用波长为1589 nm的分布式激光器检测出硫化氢气体，并通过信号的属性转换对煤矿硫化氢进行实时检测。结果表明，仪器测量的硫化氢气体浓度结果可靠，实时检测煤矿采集井硫化氢浓度，测量误差范围0.1～0.2 mg/L，能达到煤矿井下硫化氢预防要求。     

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%。     

基于STM32的无线激光甲烷检测报警仪的设计

针对目前煤矿使用的甲烷检测报警仪存在调校周期短、维护工作量大、易受其他气体影响的问题,设计了一种基于STM32的无线激光甲烷检测报警仪。重点介绍了仪器的构成、硬件设计、软件设计、系统低功耗设计及外壳IP65设计。该报警仪利用甲烷气体对特定波长激光的吸收原理测量甲烷浓度,不受其他气体影响、检测精度高、调校周期长,同时可与安全监控系统中的无线网关配套使用,进一步保障煤矿的安全生产。     

不同地应力条件下巷道围岩松动圈演化研究

基于Mohr-Coulomb准则,建立考虑不同侧压系数条件下的巷道围岩松动圈理论计算模型,结合工 程算例对不同侧压系数的地应力条件下圆形巷道围岩松动圈范围进行了求解分析;采用数值模拟 方法对巷道开挖的松动圈范围进行了计算,并与理论求解结果进行了对比分析。结果表明：①当侧压力系数λ=1时巷道围岩的塑性松动圈为圆形,且松动圈半径随地应力的增大而增大。② 不同侧压力系数条件下巷道松动圈范围有所变化。顶底板围岩松动范围随λ的增大而增大。 而当λ＜1.0时巷道两侧壁松动范围随λ增大而减小,λ＞1.0时随λ增大呈增 大趋势,但整体上的变化量不大。③通过理论计算与数值模拟得出的松动圈分布规律基本一致。     

基于TDLAS矿井瓦斯气体浓度监测系统设计

为了实现对煤矿井下瓦斯气体浓度的准确、快速、实时监测和预警,基于可调谐半导体激光吸收光谱学(TDLAS)原理,选取甲烷分子在1.66μm处特征吸收波长,结合波长调制和谐波检测技术,设计了光谱吸收型瓦斯检测系统,具有光路简单、选择性强、灵敏度高等特点。并结合蓝牙技术,设计了局部无线数据传输与矿用局域网相结合的数据传输结构,为系统实现矿井地面远程瓦斯浓度监测提供方案。     

基于可调谐激光检测技术的甲烷传感器

利用甲烷气体在1 653 nm附近的近红外吸收光谱,采用谐波检测的方法提出一种激光式甲烷传感器的设计理念,满足对传感器"高可靠性、高精度、高灵敏度"的需求。     

基于电力系统监测的光纤光栅传感器采集装置研究

研制了1台基于FPGA的光纤光栅传感器采集装置,该装置采用掺饵光纤放大器（EDFA）,结合可调谐F-P滤波器产生稳定波长扫描光,利用质心法对光纤布拉格光栅（FBG）反射波谱进行寻峰处理,装置最终可以实现16个通道同时采样,测量范围为1 525~1 565 nm。实验结果表明,该装置具有良好的稳定性和测量精度,可以满足电力行业的工程需求。     

矿用激光甲烷传感器的稳定性试验及应用

为解决郭庄煤矿采煤工作面甲烷传感器频繁标定、稳定性差的问题,通过分析激光甲烷传感器的工作原理,对不同环境下传感器的稳定性进行试验分析,测试高温湿度下激光甲烷传感器的检测精度,通过与催化式甲烷传感器检测精度对比,结果表明:激光甲烷传感器的检测精度高、响应速度快,能实时检测工作面内甲烷气体浓度,保证矿井的安全高效生产。     

基于嵌入式的在线图像检测系统研究

随着计算机图像处理技术的快速发展,针对选矿过程特有的长流程、变工况等复杂特性,计算机图像处理技术所具有的非接触性、直观性和智能性为选矿过程在线检测带来了质的变革。目前现有的在线图像检测系统都是通过就地端CCD进行图像采集,再将采集到的图像传输至图像处理工作站中进行分析处理,但在环境复杂且传输距离很长的工业现场,图像的传输过程存在很大的不稳定性,且安装布线难度较大,往往会出现丢帧或延迟现象,使在线检测设备的故障率很高。因此,基于嵌入式系统提出一种集成在线图像检测系统研发,采用B/S三层架构模式,通过网络进行数据流和视频流的同步传输,实现在线测量与监控。同时,系统良好接入浮选流程优化控制系统,实现工业闭环控制,通过实时调整,动态牵引模型和测量结果,作用于智能控制,达到所需平衡。     

甲烷爆炸感应期内CN/CH/CHO/CH_2O/NCN特征光谱分析

为开发可燃气体爆炸感应期内探测与抑制技术,采用小尺度实验和光谱分析的方法,对甲烷爆炸感应期内CN,CH,CHO,CH2O,NCN等含单C自由基特征光谱进行分析。得出甲烷爆炸感应期内火焰中存在CN,CH,CHO可能性较大;CN的红色谱带出现频率较高,有较大概率被探测到,适宜作为辨识甲烷爆炸的信号;CN在甲烷体积分数9.5%附近最高;CH含量随着甲烷体积分数的增加而减小;CHO含量与甲烷体积分数相关性较弱;实验条件下各自由基出现10次以上的特征光谱中,CN的红色谱带光谱强度随着波长的增加而增加,在938 nm处相对最强,CHO的Vaidya’s谱带在311,318,353 nm处光谱强度相对较强。     

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%。     

光纤瓦斯传感系统的研究

煤矿中瓦斯气体的浓度超限是引起煤矿瓦斯爆炸事故的主要原因。利用激光吸收光谱检测技术进行瓦斯传感系统监测的研究。介绍光纤瓦斯传感器的工作原理,采用平衡检测方法克服激光强度起伏引起对检测灵敏度的影响,有效提高系统检测灵敏度,并设计传感器系统结构。实验结果表明基于激光吸收光纤瓦斯传感系统具有很好的检测效果,可实现对煤矿中瓦斯气体实时检测。