新型光纤化学瓦斯传感器的研究

利用超分子化合物穴番A对瓦斯气体的吸附作用将引起光纤包层折射率发生相应改变,结合模式滤光检测技术,提出了一种新的瓦斯传感器检测方法.分析了这种光纤化学瓦斯传感器的工作原理、组成结构及光纤的涂层方法.针对传感系统进行瓦斯监测实验表明:这种传感器能实时准确地检测出甲烷气体体积分数,是一种简便,快速,灵敏的瓦斯检测办法.     

基于光子晶体光纤传感器的瓦斯监测系统

空芯带隙型光子晶体光纤以其独特的结构和导光机制,具有其它普通光纤无法比拟的优势,这种光纤传感器在气体检测方面灵敏度更高。设计了以这种传感器为检测元件,基于Zig Bee的无线传感器网络的瓦斯监测系统,实验测试结果与样本值比较表明:相对误差在10%以内,基本达到了实时在线监测瓦斯的目的。     

基于BP神经网络数据融合的瓦斯监测系统

井下瓦斯监测系统为多传感器监测系统,它通过不同功能、不同精度、不同位置的传感器,对所需要的被测量进行多方位、多角度的测量。但是,目前对于多传感器所测的数据还没有一种通用的、行之有效的处理方法,井下瓦斯浓度的监测很难作到实时、精确。因此,文章提出了一种基于BP神经网络数据融合的瓦斯监测系统的设计方案,该方案采用改进的BP神经网络算法对多传感器数据进行融合,并采用两级融合的方式对数据进行处理,以得到井下环境特征。仿真结果表明,基于BP神经网络数据融合的瓦斯监测系统具有较高的测量精度,极大地提高了数据采集的可靠性、全面性和有效性。     

光纤瓦斯气体传感器评述—现状与未来

用于检测瓦斯浓度的光纤气体传感器在采矿、化工、石油和很多其它工业中,尤其在恶劣和危险的环境中具有广阔的应用前景。本文综述了光纤瓦斯气体传感器领域的近期发展。     

煤矿瓦斯监测无线传感器网络系统的研究

针对矿井瓦斯事故频发、现有矿井瓦斯监测有线通信系统急需向无线通信系统改进的实际情况,文章提出了将分布于井下的所有瓦斯传感器节点纳入一个智能化、结构灵活的无线网络系统,组成以传感器节点为依托的层次化且具有本安特性的瓦斯传感器网络系统。该系统在主井中以光纤为传输通道,在巷道中以无线电为传输通道,可随时根据井巷结构变化改变节点位置或者增加和减少节点数量。     

无线瓦斯传感器的设计

针对传统的有线传感器存在井下布线繁琐、线路依赖性强、安装布设维护成本高等缺点,提出了一种无线瓦斯传感器的设计方案,重点介绍了传感器硬件和软件及无线传感器路由的设计。该无线瓦斯传感器克服了传统传感器的缺陷,可实时监测井下任何地点的传感器数据信息,覆盖范围广、通信可靠性好、灵活性强。     

基于概念格的煤矿瓦斯数据融合预警研究

提出了基于概念格的煤矿瓦斯数据融合预警算法.建立了煤矿瓦斯预警的两级数据融合模型,通过对同质多传感器数据的加权数据融合处理,使检测同一目标的多个数据融合为一个精确的、可靠的数据,减少了通信网络中的数据流量.经过数据级融合的异质多传感器数据描述了导致瓦斯事故的各种因素,利用概念格理论对异质多传感器的历史监测数据进行分析,形成预测煤矿瓦斯安全状态的决策规则.使用该预警系统可以动态监测井下瓦斯安全状况,提高瓦斯事故预警的准确性,为煤矿安全生产提供支持.     

基于AT91SAM7X256的智能分站控制系统

依据<煤矿安全规程>并结合井下监测监控的实际需求,本文设计实现了一种基于AT91SAM7X256微控制器的煤矿智能分站控制系统.该系统可实现井下传感数据的检测、风电瓦斯闭锁的执行、实时数据的显示、通信中断后的历史数据存储,以及与地面中心站通信等功能.通过中心站对分站的配置,可灵活的将分站用于检测不同地点、不同传感器类型的井下数据.本文详细介绍了该控制系统的硬件设计及主控制程序的执行流程,并给出了风电闭锁逻辑的控制数据结构.     

基于红外光谱的煤矿新型瓦斯传感器的设计

利用E2V公司的IR22GJ红外瓦斯检测模块及CC2430芯片设计了煤矿新型红外瓦斯传感器电路。结合井下气体测量环境和红外光的瓦斯传感器测量原理,利用单片机的外围电路和硬件架构、C语言及汇编语言编写系统程序,研究设计了红外瓦斯传感器系统。最后搭建了气体测量环境,完成了红外吸收型瓦斯浓度检测系统的实验及测试。     

基于STM32的手持瓦斯检测系统

采用红外通讯和RS-485串口通讯作为核心技术.通过瓦斯传感器和温度传感器对矿下环境的瓦斯浓度值和温度值进行数据采集,将采集到的数据通过手持采集器的红外通讯传输到通讯分站.通讯分站通过RS-485串口将数据传输给PC机,PC机对接受的数据进行分析,达到提醒矿下工作人员,保障安全生产的目的.     

某山地变电站二级边坡稳定性分析研究

瑞典条分法是对山地变电站边坡进行稳定性分析的一种有效手段,结合光纤传感技术实际监测可以进一步验证边坡的稳定性。利用瑞典条分法进行边坡稳定性验算,分析其安全系数。并布设表面式裂缝传感器监测边坡表面应变量,监测结果显示上表面IS3传感器的应变变化为近540με,下表面IS4传感器的应变变化为近120με,IS5传感器的应变变化为近120με。布设表面分布式紧套光纤,采用OTDR法监测边坡表面形变,监测结果显示光纤链路的衰减系数为12.567 dB/km,衰减曲线有良好线性,无明显台阶,判定边坡处于稳定状态。     

光程可调吸收气室气体传感器研究

光程可调吸收气室可满足光纤气体传感器不同探测灵敏度和量程的需求。介绍了吸收气室的基本结构,并利用TracePro软件对气室进行了光学仿真设计和分析,确定了多次反射池的光学参数。对气室的结构、防腐工艺、密封工艺及光程可调节进行了研究。通过调试和实验测量,结果表明：气室光程可在0.8～30 m范围调节,完全可应用于低浓度气体（对应长光程气室）和高浓度气体（对应短光程气室）的检测。     

光纤CO气体检测系统的研究

基于CO气体的光谱吸收特性,设计了一种带有参比气室的光纤CO气体在线实时检测系统。采用双波长差分检测技术,有效消除了由光源、光纤和探测器的不稳定所引起的检测误差,提高了检测灵敏度。给出了该光纤CO气体检测系统的实验结果,结果表明：该传感器结构简单、外形尺寸小、性能稳定、抗干扰能力强,具有广阔的应用前景。     

BGP9L-6G高压配电开关柜的温度监测系统设计

针对井下变电所采用的BGP9L-6G高压配电开关触点、母线温度监测这一难题,文章提出了一种基于光纤传感技术的主动式温度监测系统设计方案。该系统采用AVR单片机控制光源发出光信号,光信号经输入光纤进入光纤温度传感器,光纤温度传感器内部的双金属片受环境温度影响产生的变形转换为上下位移,使耦合到输出光纤的光强发生变化;经过调制的光信号与未经光纤传感器调制的光信号经过光电转换后进入LOG114进行对数放大、差动放大,并输出二者的电流比;之后通过A/D转换、数据分析计算等得到温度值。在高低温试验机上的实验结果表明,该系统检测灵敏度高。     

一种新型通信分站的设计

针对目前煤矿安全监控系统中低层网络即由智能传感器组成的传感器总线网络多种多样的问题,提出了一种兼容多种通信方式的通信分站设计方案。该分站一方面可采集多种数字接口的智能传感器信息;另一方面既可采用传统的总线方式与监控计算机通信,又可通过光纤或工业以太网与监控计算机通信。实际应用表明,该分站具有良好的兼容性和可靠性。     

中药制剂的光纤液滴指纹图分析

光纤液滴指纹图是以利用光学方法检测液体特征参量为目的,并通过计算机分析在液滴下降过程中的光强变化曲线.在实验中利用光纤液滴传感器测试了多种中药制剂的不同体积分数的液体试样,分析光纤液滴指纹图与液体物理、化学特征参量的对应关系,并得到2种样品的线性方程,为中药制剂的在线监测与鉴别提供了一种新方法.     

An all-optical photoacoustic spectrometer for trace gas detection

An all-optical photoacoustic spectrometer based on the diaphragm-based extrinsic Fabry-Perot interferometer (EFPI) fiber acoustic sensor for trace gas detection at atmospheric pressure and room temperature is first developed. The diaphragm-based EFPI fiber acoustic sensor is used to replace the conventional acoustic sensor in this system. Tunable erbium-doped fiber ring laser (TEDFRL) with an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is used as the excitation light source for the generation of the photoacoustic (PA) signal. A first longitudinal resonant PA cell with double absorption optical path is used to improve the sensitivity of the system. The advantages of all-optical photoacoustic spectrometer are immunity to electromagnetic interference, safely in flammable and explosive situations, and long distance sensing. This system is developed for the continuous and real-time measurement of acetylene gas at room temperature and atmospheric pressure. With the wavelength modulation and lock-in harmonic detection method, the minimum detectable limit of 1.56 parts-per-billion (ppb) volume acetylene (signal-to-noise ratio, SNR = 1) at the 1530.37 nm transition line was achieved.     

基于光纤网络的全分布裂缝检测技术研究

提出了一种基于光时域反射技术(OTDR)的全分布式光纤传感网络新型裂缝检测传感器.该传感器可以在不知道混凝土裂缝位置、裂缝与光纤夹角的情况下对裂缝进行监测,检测范围可根据实际需要对传感头进行灵活设计;并对其进行了传感特性试验,结果表明该传感器的最小检测裂缝宽度可达0.05 mm,并根据传感头1#和传感头2#测得的试验数据拟合光纤损耗与裂缝宽度的关系分别为αc1=760(12-ΔL)-1exp(-0.04(ΔL-12)2)、αc2=1 600(12-ΔL)-1exp(-0.04(ΔL-12)2),该实验结果可作为对全分布式光纤传感器进一步研究的参考.     

Optical fiber-based evanescent ammonia sensor

An optical fiber-based evanescent gaseous ammonia sensor is designed and developed. The sensing dye, bromocresol purple (BCP), is immobilized in the substitutional cladding using sol–gel process. The sensing properties of the optical fiber sensor to gaseous ammonia at room temperature are presented. This newly developed ammonia sensor exhibits good reversibility and repeatability. The effect of different carrier gases, argon, nitrogen, and air on sensing properties of the ammonia sensor is investigated. The sensor with air as carrier gas has the best response time and sensitivity. In order to improve the response time of the optical fiber evanescent ammonia sensor, an elevated ambient temperature is applied and thoroughly investigated. A fast response time of 10 s was obtained at 55.5 °C with the carrier gas of air or argon. These experimental results have demonstrated that a fast response optical fiber evanescent gaseous ammonia sensor can be constructed by applying slightly elevated ambient temperature.