电荷感应式粉尘浓度检测技术

针对目前常见的光学式粉尘浓度传感器中存在维护频繁、结构复杂等缺点,基于粉尘的静电特性,研发了一种电荷感应法粉尘浓度传感器。阐述了电荷电感应法的基本原理,并借助实验对其基本原理进行了验证,且通过实验证明了粉尘浓度与感应所得信号的波动性呈正相关关系;简述了感应式粉尘浓度传感器的软硬件设计。通过实验室实验和煤矿井下现场工业试验,证明了电荷感应式粉尘浓度传感器具有较高的检测精度,实验室检测误差低于10%,并且使用中传感器基本免维护。     

电荷感应法粉尘浓度检测技术

为了避免目前粉尘浓度传感器管路易堵塞、维护较频繁的问题,根据煤矿粉尘的电荷性提出电荷感应法粉尘浓度检测技术。建立了棒状电极与粉尘颗粒间的电荷感应数学模型,推导了棒状电极电荷感应空间灵敏度,并分析了其感应空间灵敏度的分布特性;通过对单一粉尘颗粒和粉尘云感应信号的研究,证明了动态的带电颗粒可感应出交变信号,带电颗粒距电极越近感应信号的波动性越大,且电极周围的粉尘浓度与感应所得信号的波动性呈正相关关系。通过实验分析波动信号各个特征值与粉尘浓度间的关系,确定了波动信号的标准偏差与粉尘浓度整体具有较好的线性度。最后通过实验证明电荷感应法粉尘浓度检测技术具有较好的重复性,且检测误差低于10%。     

采样器气体流量闭环控制研究

针对传统采样器气体流量采用开环控制,随着抽气泵负载的增加引起气体流量的下降,导致采样气体体积误差偏大的问题,提出了闭环流量控制的气体采样器,并对其进行了研究。利用微型气体质量流量传感器、可调微型气泵及控制器组成了闭环控制系统,并结合带死区的增量PID控制算法和积分累积气体采样的方式,消除了采样流量由于负载的变化而引起的误差。最后通过实验证明了闭环控制的采样器气体流量具有较好的线性度及较高的精度。     

基于光散射法无动力粉尘质量浓度检测技术

针对目前煤矿光散射法粉尘质量浓度传感器的易堵塞、维护难问题，提出了一种具有无堵塞、易维护特征的光散射法无动力粉尘质量浓度检测技术并开发光散射法无动力粉尘质量浓度传感器。首先通过分析光散射法粉尘质量浓度检测基本原理与目前光散射法粉尘质量浓度传感器的结构特征，设计了一种由激光器、光电二极管、遮光罩等部分组成的光散射法无动力粉尘质量浓度检测单元，并附上超低信号处理电路，设计了一种光散射法无动力粉尘质量浓度传感器。通过分析外界自然光对光散射法无动力粉尘质量浓度传感器的影响规律，设计一种传感器零点值动态检测的数据处理算法，消除了外界自然的干扰。然后通过分析光散法无动力粉尘质量浓度传感器光散射信号的分布特征，并且确定了光散法无动力粉尘质量浓度传感器检测初始值与实际粉尘质量浓度的数学关系，以粉尘质量浓度低于120 mg/m³采用二次多项式曲线拟合，高于120 mg/m³采用线性拟合的方式，实现了无动力光散射法粉尘质量浓度传感器的精准标定。最后通过试验证明了基于光散射法无动力的粉尘质量浓度传感器低浓度误差低于15%,高浓度误差低于10%。无动力光散射法粉尘质...