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。     

基于气体特征光谱吸收和谐波检测的瓦斯浓度测量技术

基于瓦斯的光谱吸收特性,采用分布反馈式半导体(DFB)激光器和性能良好的气体吸收室,利用数字锁相放大器SR830,对不同瓦斯浓度的一次及二次谐波信号进行了测量,并用LabVIEW软件分析数据.通过对实验数据的分析验证了瓦斯浓度在0～5%范围内与一、二次谐波比值有较好的线性关系,证实了二次谐波检测理论的优越性.     

基于气体特征光谱吸收和谐波检测的瓦斯浓度测量技术

基于瓦斯的光谱吸收特性,采用分布反馈式半导体（DFB）激光器和性能良好的气体吸收室,利用数字锁相放大器SR830,对不同瓦斯浓度的一次及二次谐波信号进行了测量,并用LabVIEW软件分析数据.通过对实验数据的分析验证了瓦斯浓度在0~5％范围内与一、二次谐波比值有较好的线性关系,证实了二次谐波检测理论的优越性.     

基于手持红外瓦斯检测的APP服务研究

为了解决煤矿井下瓦斯浓度检测过程中的方便快捷性、实时动态性、预测准确性等问题,采用了将便携式红外瓦斯气体检测仪与蓝牙通信、APP应用结合的思路,提出了一种新型的瓦斯浓度检测服务系统。与现有技术相比,突出的实质性技术特点是在瓦斯气体检测仪上加载了蓝牙传输协议,与移动设备对接,同时在移动终端对检测数据进行分析和处理,通过二次拟合调制出气体曲线,预测周边环境瓦斯气体浓度。结果表明,本系统将瓦斯气体浓度的检测扩展到Android平台,随时随地进行便携检测并在客户端操控检测数据作出预测,具有一定的实用价值。     

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。     

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。     

矿井多组分气体浓度检测技术研究

矿井瓦斯气体成分复杂,危害较大.为了能准确详细地掌握其各组分气体浓度的动态信息,介绍了红外传感和热导传感气体检测原理,提出运用红外传感技术和热导传感技术,对矿井瓦斯气体进行浓度检测,便于实时掌握井下各组分气体浓度信息,对提高瓦斯监测系统的检测性能有较大帮助.     

煤矿瓦斯光谱信号探测的数据处理

介绍了红外吸收光谱法测量煤矿瓦斯气体的基本原理,给出了遥感报警系统的结构框图。当含有瓦斯信息的红外信号经扫描望远镜后,经傅里叶光谱仪得到红外干涉图信号,经放大、A/D变换,得到数字化的干涉图数据,提供给主计算机进行处理和识别。由于瓦斯气体分子在一定的红外波段对光有吸收特性,使光谱具有了瓦斯的特性,通过比较,反演出瓦斯气体在矿井中的浓度。该方法克服了传统方法如气相色谱法实时性差的缺点,实现了完全非接触在线自动监测,真实反映矿井瓦斯的浓度。     

红外与热导双传感技术在瓦斯浓度检测中应用研究

矿井瓦斯气体成分复杂,为了能准确详细地掌握其各组分气体浓度的动态信息,介绍了红外传感和热导传感气体检测原理,提出运用红外传感技术和热导传感技术将红外传感器和热导传感器组成一种双传感器,对矿井瓦斯气体进行浓度检测,实时掌握井下各组分气体浓度信息,对提高瓦斯监测系统的检测性能有较大帮助.     

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%。     

微型红外瓦斯浓度传感器的设计

设计了一种基于微镜阵与非色散红外瓦斯气体传感原理的长光程微型红外瓦斯气体浓度传感结构,该结构在有限面积内形成可靠光路,并可通过光纤网络连接和复用技术形成准分布式检测网络。该传感器不受外界电磁干扰,不会产生传感头催化剂中毒现象,具有较高的可靠性和稳定性等优点,适合井下长期监测和应急救援极端环境使用。     

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。     

基于光谱吸收煤矿瓦斯检测技术的研究

针对目前煤矿井下瓦斯浓度检测技术存在的不足,在红外光谱差分吸收检测模型的基础上设计了单波长双光路的瓦斯浓度检测仪。在实验室环境下测量不同瓦斯浓度下检测仪输出的电压值,得到二者之间的拟合曲线,对测量结果的分析可以看出该系统的测量误差<2.5%,甲烷浓度检测能力较宽,满足煤矿瓦斯浓度检测的要求。     

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。     

TMS320F2812在井下微弱瓦斯信号检测的应用

针对煤矿井下瓦斯检测中常因地下地质结构中含有的即有噪声,以及矿井中使用大量的变频设备所产生的高次谐波和电磁脉冲,使其本来不明显的瓦斯信号变得更加微弱,提出了一种锁相放大实现微弱信号检测的原理,再结合DSP优化算法实现的高速数据处理能力,描述了对该系统的数值及仿真分析,结果表明,该系统能够很好地抑制地质及生产中的噪声影响,恢复、增强和方便提取有用的微弱瓦斯信号,实现了对微弱瓦斯信号的实时在线检测。     

基于激光吸收光谱的矿用光纤二氧化碳监测系统研究

二氧化碳是煤矿采空区自然发火预测预警的主要标志性气体之一,二氧化碳的浓度直接影响煤矿的生产安全。提出一种新型光纤二氧化碳监测系统,采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,二氧化碳气体浓度直接利用最小二乘方法拟合得出,实现了单点数据标定。与电子式二氧化碳检测仪对比,改进的光纤二氧化碳监测系统不仅大大提高了系统的可操作性,便于现场操作,而且能够实时在线监测采空区二氧化碳气体浓度,具有较高的检测精度和灵敏度。将该系统用于煤矿束管系统中,能够更好的满足煤矿安全生产的需求,具有良好的应用前景。     

基于时频分析法的煤矿主要通风机故障诊断研究

煤矿主要通风机承担着井下污浊气体、矿尘和瓦斯排放的重要责任,是通风系统的核心设备,也是矿井安全生产的重要保障,为了对煤矿主要通风机故障进行有效诊断,采用时频分析法,研究了时频分析在煤矿主要通风机中故障诊断的应用,并分别对小波分析、Wigner-Ville分布以及傅里叶变换方法进行了应用分析,适用于平稳信号的分析。研究得出:该3种方法都能够对煤矿主要通风机故障进行精确的诊断,研究为煤矿主要通风机故障诊断提供一定技术支持。     

差分光学吸收光谱法精确测量煤矿瓦斯浓度

差分吸收光谱技术被广泛应用于测量大气中微量元素的浓度，并利用最小二乘法来反演待测气体的浓度，该方法是利用激光器发出激光并接收，在传输中，由于瓦斯气体分子在一定波段对光有吸收特性，使光谱具有了瓦斯的特性，在通过与光源发出的光进行比较，反演瓦斯气体在矿井中的浓度。它能实现在线自动监测。     

山西省煤矿瓦斯气象预报预警信息系统设计与实现

瓦斯爆炸是煤矿生产中的恶性事故,它不仅严重影响煤炭工业的正常生产,更造成巨大的生命财产损失。煤矿井下瓦斯爆炸与井上天气变化关系密切,本文根据山西省晋中市1995~2009年煤矿重特大瓦斯爆炸事故发生时的瓦斯浓度与气象影响因子数据和2009年7月20日到2011年3月10日11个中型煤矿井下逐日、逐小时瓦斯浓度监测资与气象资料,利用统计学的方法,确定了煤矿瓦斯的主要气象诱因为前一日风向风速的变化、前1~2日气温变化和前2日气压变化,建立了煤矿瓦斯浓度与影响因子的关系模型,构建了山西省煤矿瓦斯气象预报预警系统,建立了井下自然通风区瓦斯积聚的预报模式,可提前预报煤矿瓦斯浓度变化趋势,警示煤矿管理人员及时加大通风,搞好预防措施,避免事故发生,创建了气象为煤矿安全服务的新模式。