基于静态干涉系统的井下甲烷浓度实时监测系统的研究

【摘要】：为了保证井下工作安全,设计了一种CH4实时在线监测系统。在分析了CH4气体特征吸收光谱的基础上,系统采用静态傅里叶变换干涉具及柱面镜等组成。通过线阵CCD采集静态干涉条纹,由光谱分析算法求出各个波长上的光强衰减度,最后通过比尔-朗伯定理、浓度程长积公式等反演CH4气体的浓度。仿真计算了光源光强、出射光强与瓦斯浓度的函数关系,验证了采用5 m W的DFB激光器,可以保证变化区域基本线性。系统采用分子筛过滤处理的方法,克服了目前光谱检测系统无法在井下复杂环境应用的难题。实验显示,在5 cm的气室中,经分子筛过滤保护的光谱探测系统可以在潮湿、粉尘的环境中稳定工作。采用傅里叶变换光谱分析法求解CH4浓度时,最小探测精度可达0.01%。 【作者单位】： 焦作大学机电工程学院;
【关键词】： 光谱检测 CH浓度 傅里叶变换 分子筛过滤器
【基金】：国家自然科学基金(10974104) 河南省自然科学基金研究项目(132300410267)资助
【分类号】：TD712.3
【正文快照】： 河南省自然科学基金研究项目(132300410267)资助矿难中绝大多数是由瓦斯爆炸引起的[1—3],当井下瓦斯浓度超限并且不能及时报警时,就会产生瓦斯爆炸的可能,瓦斯的主要成分是甲烷(CH4)。很多国内外研究机构都在从事甲烷浓度检测技术的研究,其主要的检测方法有:热催化法、热传导

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