礦井環(huán)境模擬與紅外甲烷傳感器誤差測試方法研究.pdf

1、紅外甲烷傳感器因其具有測量范圍寬、靈敏度高、穩(wěn)定性好、精度高、反應快、良好選擇性及連續(xù)監(jiān)測等獨特優(yōu)點，已在礦山工程中得到廣泛的推廣應用，為煤礦井下瓦斯的監(jiān)測起到了重要的作用。但是，礦井環(huán)境條件比較惡劣，紅外甲烷傳感器在實際使用過程中受環(huán)境的影響會造成監(jiān)測數據不準確或出現(xiàn)故障，這一問題已成為限制其發(fā)揮作用的重要因素之一。因此，有必要研究礦井環(huán)境模擬技術和紅外甲烷傳感器在模擬環(huán)境條件下的誤差測試方法，以保證傳感器的檢測參數和礦井環(huán)境下數據的

2、一致性，提高傳感器在礦井實際工作狀態(tài)下數據的準確可靠性，論文的研究具有重要的現(xiàn)實意義。
　　紅外甲烷傳感器的主要性能由紅外光學系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩部分決定，其中光學系統(tǒng)是整個傳感器的核心。論文以紅外光學為基礎，全面闡述紅外輻射的產生、吸收和大氣傳輸基本理論。在此基礎上，應用朗伯比爾吸收定律和氣體差分吸收模型，結合紅外甲烷傳感器的設計原理，深入分析紅外甲烷傳感器的測量原理，系統(tǒng)地論述了溫度、濕度、粉塵、壓力、風速、混合氣體等環(huán)境因素對紅

3、外光源、探測器、濾光片、測量波長等光學元器件和光學參數的影響，在理論上總結了其受環(huán)境因素影響的變化特征。
　　論文在上述理論的指導下，研制了一種逼近于礦井實際工況環(huán)境的模擬裝置，并在其中對紅外甲烷傳感器的基本誤差進行測試。參照AQ6211-2008(A類傳感器)基本誤差的甲烷濃度試驗點(0.80％CH4、2.00％CH4、3.50％CH4)，利用煤礦井下模擬裝置及相關檢測設備對四個不同廠家的4臺非色散紅外原理(NDRI)的紅外甲烷

4、傳感器進行了試驗驗證。
　　實驗結果表明，按在煤礦井下環(huán)境模擬裝置內進行自然擴散測定的方法與按AQ6211-2008規(guī)定的通標準氣樣強制擴散測定的方法相比，現(xiàn)行的通標準氣樣測定得到的基本誤差數據基本都符合AQ6211-2008基本誤差的要求，而在裝置內測量得的基本誤差數據基本都不符合標準AQ6211-2008基本誤差的要求。這說明環(huán)境因素對紅外甲烷傳感器的綜合影響是其在井下準確測量的重要原因，若不考慮此影響，則不能保證傳感器在井下