无线激光甲烷传感器的设计研究

在对激光甲烷传感器工作原理分析基础上,提出了一种可以自动进行温度、压力补偿的无线激光甲烷传感器,并详细介绍了传感器的设计方案,具体包括总体设计方案、激光瓦斯探头设计、温度补偿、压力补偿、无线网络通信设计等内容,并进行了传感器性能试验。结果表明,设计的传感器具有传输效率高、性能稳定、响应速度快,可以实时对井下瓦斯浓度进行监测,满足矿井瓦斯监控需要。     

煤矿安全监控系统中一氧化碳无线传感器的设计与实现

一氧化碳气体的质量浓度监测是煤矿安全监控系统的重要组成部分。国家煤矿安全监察局已在一些特定的矿井中推荐使用无线传感器。通过对比分析一氧化碳传感器的检测原理,提出了一种具有压力和温度补偿的一氧化碳无线传感器的设计方案。详细介绍了一氧化碳无线传感器的检测原理、温度和压力补偿方式、无线通信等关键技术,并对传感器进行了基本误差、响应时间、温度和压力影响等性能测试。结果表明,该一氧化碳无线传感器精度高、响应快、运行稳定可靠,可实时监测井下一氧化碳气体的质量浓度,满足煤矿安全监控系统中一氧化碳监测的需求。     

瓦斯抽放系统中CH_4传感器的研究

根据CH_4传感器检测原理进行对比分析,在此基础上,提出一种具有压力补偿的激光CH_4传感器设计方案,详细介绍传感器检测原理、压力补偿和温度补偿模型建立以及关键模块的设计,并对传感器进行常态基本误差、响应时间性能测试、压力影响及温度影响实验。实验结果表明:该传感器不仅在常态精度高、响应快,而且在不同压力和不同温度环境下检测精度也比较高,完全满足瓦斯抽放系统管道中瓦斯监测的应用。     

一种具有温度和压力补偿的高精度矿用氧气传感器的研制

《煤矿安全规程》要求安全监控系统能实现对井下氧气浓度进行实时检测。结合现有氧气浓度检测技术,提出一种采用电化学原理的矿用氧气传感器的设计方法,阐述了传感器的工作原理,介绍了温度和压力补偿等关键技术,并对传感器检测精度、响应时间、温度影响和压力影响进行试验测试。测试结果表明,氧气传感器受环境影响小、测量精度高、响应速度快、运行稳定可靠,可实时监测煤矿井下氧气浓度。     

光干涉甲烷传感器标校与非线性补偿研究

光干涉式甲烷传感器具有精度高、测量范围广、稳定性好,可靠性高与标校周期长等诸多优点。研究了光干涉式甲烷传感器有关影响气体折射率的因素,如温度和压强等;阐述了利用压力法对传感器标校的原理,通过试验找出传感器的特性曲线;设计了适用于光干涉甲烷传感器的特性非线性补偿算法,获得良好的实验效果。     

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。     

基于压力补偿的煤矿用激光甲烷传感器

提出了基于最小二乘法曲线拟合压力补偿算法模型,主要解决煤矿复杂环境下,激光甲烷传感器测量准确性受管道压力的影响误差较大的问题,通过最小二乘法对其测量结果进行修正及补偿,最大程度的消除压力对激光甲烷传感器在气体浓度测量过程中产生的误差,提高传感器系统运行的稳定性。     

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。     

矿用红外二氧化碳传感器设计

为准确地对煤矿井下的二氧化碳气体进行检测,根据红外二氧化碳传感器的检测原理,提出了一种具有温度和压力补偿的矿用红外二氧化碳传感器设计方案。该传感器主要以MKL15为主要控制芯片,将二氧化碳、温度及压力敏感元件输出的信号滤波放大后进行数据采集、分析处理,通过数码管显示,同时具有超限报警,与上位机进行通信等功能。大量实验结果表明,该传感器测量精度高、稳定可靠、受环境中温度及压力影响小等特点。