煤矿安全监控系统中无线激光甲烷传感器的研究与设计

对比分析甲烷传感器的检测原理,提出一种具有压力和温度补偿的无线激光甲烷传感器的设计方案,详细介绍传感器的甲烷检测原理、温度和压力补偿以及无线通信等关键模块的设计,并对无线传感器进行基本误差、响应时间、温度和压力影响等性能测试。结果表明,该无线激光甲烷传感器精度高、响应快、运行稳定可靠,可实时监测井下甲烷气体浓度,满足煤矿安全监控系统中瓦斯监测的应用。     

基于TDLAS技术的矿用激光甲烷变送器设计

激光甲烷传感器采用高选择性、高分辨率的光谱技术,既适用于粉尘、潮湿等恶劣环境,又具有功耗低、灵敏度高、响应速度快、对环境要求低、长期免标校的优点,为此设计了一种基于TDLAS(可调谐半导体激光光谱)谐波检测技术的激光甲烷变送器。详细介绍了TDLAS的技术原理,并给出设计方案。该设计通过实验数据分析,验证了方案设计的可行性。     

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TDLAS技术的矿用光谱分析仪

采用可调谐半导体激光光谱吸收检测技术(TDLAS)原理而设计的分析仪器,正逐步的在煤矿安全监测领域进行推广,光谱分析仪具有检测精度高、检测范围广、测量误差低、调校周期长、不受水蒸气、粉尘及其他干扰气体影响等优势。通过TDLAS技术阐述多种气体光谱分析仪的设计理念及设计方案。     

矿用激光甲烷遥测仪动态响应时间测定装置研究

矿用激光甲烷遥测仪基于可调谐激光吸收光谱的气体测量技术(TDLAS),与传统的光干涉型和催化燃烧式甲烷测量仪相比,响应迅速,通常其响应时间在1s以内,因此用传统的响应时间测量方法无法实现精确测量。通过对矿用激光甲烷监测仪器动态性能的分析,研究一种新的针对矿用激光甲烷遥测仪动态响应时间的测定装置,其测量精度可达毫秒级。     

TDLAS气体检测技术研究现状及其在煤矿中的应用北大核心

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)气体检测技术具有分辨率高、检测下限低和响应速度快的特点,已广泛应用于环境气体的在线监测。煤矿井下气体成分复杂,传统的气体传感器、色谱分析和光谱分析技术受限于方法本身或现场环境条件,存在不同程度的局限性。介绍了TDLAS气体检测技术的工作原理和特点;重点剖析了TDLAS技术在消防、石油化工、环保和煤矿气体检测领域的发展历程和研究现状;分析了该技术在井下甲烷气体检测和多种分混合气体在线监测等方面的应用效果。     

基于激光自稳频技术的分布式多点甲烷检测系统研究

为保证激光甲烷检测系统的长期稳定性,实现自动校准功能,同时大幅降低点式激光甲烷系统的成本,采用激光自稳频技术研发分布式多点激光甲烷检测系统。通过软硬件结合的方式实现激光自稳频,采用1/8光分束器将激光器出射光波分为8路,其中一路引入密封有恒定甲烷气体的参考气室,通过实时信号采集和处理得到甲烷吸收信号的二次谐波波形,提取出光波中心波长λ1和工作范围Δλ1,再通过闭环负反馈控制链路对激光器驱动电流进行自动调节。实验结果表明:在吸收波形中心位置处,波长控制精度达到0.000 1 nm,中心波长波动范围由1 653.697 5~1 653.749 6 nm减小至1 653.723 4~1 653.723 6 nm,波长工作光谱范围变化由0.138 1~0.159 6 nm减小至0.149 5~0.150 8 nm,将系统检测误差由原来的±4%减小至±0.5%;基于激光自稳频技术设计的分布式多点激光甲烷系统,能够实现多个测点甲烷的实时监测,其测量误差≤1%。采用激光自稳频技术,可以实现系统中工作波长的精确控制,进而保证激光甲烷检测系统在环境温度变化、器件老化等过程中性能的长期稳定性。     

基于近红外光谱差分吸收法的甲烷激光式检测系统研究

甲烷是导致煤矿爆炸事故的主因,取决于甲烷在空气中的爆炸极限。甲烷气体的浓度直接影响矿井作业的安全,这里提出一种新型的甲烷激光式检测系统,利用近红外光谱差分吸收技术,结合最小二乘拟合方法求出气体浓度。较传统的催化燃烧检测方式,提高了系统精确度、灵敏度、抗交叉干扰能力,能够实时在线检测甲烷气体浓度。将该系统应用于煤矿束管监测系统中,将有助于矿井安全作业,有广泛的工业应用前景。     

基于TDLAS的激光甲烷遥测技术

可调谐半导体激光光谱吸收检测技术(TDLAS)与遥测技术相结合作为一种新型的检测手段,将会克服目前煤矿灾害气体检测过程中存在的很多问题,特别是对采空区、工作面上隅角等甲烷气体易聚集而现有设备无法检测的区域。该技术将会大幅的提高煤矿检测水平,使煤矿安全监测问题得到进一步的完善。     

TDLAS技术在煤矿灾害气体检测领域的应用

采用可调谐半导体激光光谱吸收检测技术(TDLAS)研制的气体探测装置,正在煤矿灾害气体检测领域进行大面积的推广。激光气体传感器的调校周期长,不受水蒸气、粉尘及其他干扰气体影响、测量误差低等特点均是其它种类的传感器所不可比拟的。对基于TDLAS技术的激光气体传感器设计进行详细阐述,旨在提高可调谐激光光谱吸收技术在煤矿灾害气体检测过程中的优势。     

基于吸收光谱式瓦斯传感器的研究

煤矿中瓦斯气体的浓度是引起煤矿瓦斯爆炸事故的主要原因。本文利用吸收光谱检测技术进行甲烷传感器在线检测的研究,通过调整激光器的电流和温度达到气体特定的吸收光谱线,从而有效地避免其他气体造成的干扰,检测限可达到从ppm级到%的含量级。实验结果表明,基于吸收光谱式甲烷传感器可以方便,快速的检测煤矿中瓦斯浓度。     

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。     

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。     

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。     

矿井瓦斯抽采技术的研究现状及前景

分析了瓦斯抽采的可行性,介绍了瓦斯抽采的常用方法,对我国瓦斯的利用情况和存在的问题进行系统总结,阐明了我国矿井瓦斯抽采技术的研究现状。同时,根据研究现状提出了煤矿瓦斯抽采的研究方向和具体的发展思路,为实际生产中的矿井瓦斯抽采设计提供依据。     

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。     

采前瓦斯抽放定向钻进技术

本文介绍了定向钻进系统的最新进展，以及它在许多方面的应用，其中包括煤层内瓦斯抽放，采空区瓦斯抽放，煤层气商业回收等。这里介绍的均为REI钻进公司在定向钻进方面的应用。     

基于LabVIEW的管道甲烷气体监测系统设计

为改善管道甲烷气体浓度超标带来的安全隐患,设计基于LabVIEW的管道甲烷气体监测系统。使用下位机子系统的红外光电传感器采集管道甲烷气体信号数据,将STM8处理器处理后的信号利用网络通信模块传递到上位机子系统,其通过LabVIEW编写的串口程序,在完成串行初始化和数据接收的基础上,数据处理模块采用小波变换方法消除信号中的噪声;根据除噪后的信号,管道甲烷气体浓度检测模块运用谐波检测方法获取管道甲烷气体浓度信息,并保存至数据存储模块;用户使用数据显示模块可以查看保存的信息,以此实现管道甲烷气体监测。实验结果表明,该系统具有良好的红外光电传感器零点稳定性和甲烷气体信号去噪能力,各监测点的甲烷气体浓度检测绝对误差最大仅为1.45%。