基于靜態(tài)干涉系統(tǒng)的井下甲烷濃度實時監(jiān)測系統(tǒng)的研究

【摘要】：為了保證井下工作安全,設計了一種CH4實時在線監(jiān)測系統(tǒng)。在分析了CH4氣體特征吸收光譜的基礎上,系統(tǒng)采用靜態(tài)傅里葉變換干涉具及柱面鏡等組成。通過線陣CCD采集靜態(tài)干涉條紋,由光譜分析算法求出各個波長上的光強衰減度,最后通過比爾-朗伯定理、濃度程長積公式等反演CH4氣體的濃度。仿真計算了光源光強、出射光強與瓦斯?jié)舛鹊暮瘮?shù)關系,驗證了采用5 m W的DFB激光器,可以保證變化區(qū)域基本線性。系統(tǒng)采用分子篩過濾處理的方法,克服了目前光譜檢測系統(tǒng)無法在井下復雜環(huán)境應用的難題。實驗顯示,在5 cm的氣室中,經(jīng)分子篩過濾保護的光譜探測系統(tǒng)可以在潮濕、粉塵的環(huán)境中穩(wěn)定工作。采用傅里葉變換光譜分析法求解CH4濃度時,最小探測精度可達0.01%。 【作者單位】： 焦作大學機電工程學院;
【關鍵詞】： 光譜檢測 CH濃度 傅里葉變換 分子篩過濾器
【基金】：國家自然科學基金(10974104) 河南省自然科學基金研究項目(132300410267)資助
【分類號】：TD712.3
【正文快照】： 河南省自然科學基金研究項目(132300410267)資助礦難中絕大多數(shù)是由瓦斯爆炸引起的[1—3],當井下瓦斯?jié)舛瘸薏⑶也荒芗皶r報警時,就會產(chǎn)生瓦斯爆炸的可能,瓦斯的主要成分是甲烷(CH4)。很多國內(nèi)外研究機構都在從事甲烷濃度檢測技術的研究,其主要的檢測方法有:熱催化法、熱傳導

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