GJG10H型紅外甲烷傳感器.

1、2010 年第 1 期 No. 12010煤炭科技COAL SCIENCE & TECHNOLOGY MAGAZINE文章編號(hào)：1008-3731(2010 01-0080-021 問題的提出目前國內(nèi)煤礦井下瓦斯檢測(cè)普遍采用熱催化式甲烷傳感器，其工作穩(wěn)定性差，檢測(cè)范圍窄，需要經(jīng)常標(biāo)定，傳感元件使用壽 命短，對(duì)某些氣體容易引起 中毒成為熱催化原理檢測(cè)的致命缺陷，井下高粉塵、 高濕度環(huán)境會(huì)加速熱催化式傳感器的老化，影響傳感器的性能。因此，開發(fā)一種新型的甲烷檢測(cè)儀表是 十分必要的。2 國內(nèi)外紅外甲烷傳感器發(fā)展使用情況國外使用紅外原理檢測(cè)甲烷濃度的技術(shù)已較為成熟，紅外甲烷傳感器已廣泛應(yīng)用于煤礦

2、井下，對(duì)安全生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。 國外的紅外氣體傳感器產(chǎn)品已經(jīng)歷了由大到小、由低濃度測(cè)量到高濃度測(cè)量的發(fā) 展階段。目前不僅有固定式檢測(cè)儀表，還有便攜式檢測(cè)儀表，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力 在不斷提高，工作電流也進(jìn)一步減小。其代表性產(chǎn)品有英國科爾康公司生產(chǎn)的 CIRRUS 型紅外傳感器,德國德爾格(Drager 生產(chǎn)的紅外氣體變送器，美國傳 感器技術(shù) 有限公司(1ST 生產(chǎn)的 IR 型紅外光式傳感器。這些產(chǎn)品性能穩(wěn)定，測(cè)量 準(zhǔn)確，為我國開發(fā)礦用紅外甲烷 傳感器從技術(shù)上提供了借鑒。通過幾年的努力，國內(nèi)先后開發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的紅外甲烷傳感器，如：煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院研究開發(fā)的 GJG10H 型紅外

3、甲烷傳感器,GJG100H (B 型紅外甲烷傳感器和 GJG100H (B型(管道用紅外甲烷傳感器等03 紅外氣體檢測(cè)原理每種極性分子結(jié)構(gòu)的氣體如 SO 2、CO 2、CH 4 等,都有對(duì)應(yīng)的紅外線特征吸收波長(zhǎng),CH 4 特征吸收波 長(zhǎng)為 3. 3 卩 m首先由單片機(jī)通過控制電路調(diào)制紅外光源發(fā)出一定頻率的紅外光，紅外光通過 充有待測(cè)氣體的光學(xué)氣室，到達(dá)兩片波長(zhǎng)完全不同的濾光片，一路探測(cè)濾光片允許 目標(biāo)氣體特征吸收波長(zhǎng)的光通過，另一路參比濾光片允許不可能被目標(biāo)氣體吸收的 紅外光通過。經(jīng)過濾光片篩選的紅外光最終到達(dá)紅外線探測(cè)元件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由后部濾波放大電路處理后輸入到快速多路 AD 轉(zhuǎn)換器。由

4、于紅外線檢測(cè)受溫度 影響很大，所以需要溫度補(bǔ)償。紅外甲烷傳感器檢 測(cè)原理如圖 1 所示。圖 1 紅外甲烷傳感器整機(jī)原理4 性能優(yōu)勢(shì)(1 測(cè)量準(zhǔn)確：與催化原理傳感器相比，紅外甲GJG10H 型紅外甲烷傳感器劉懷森 1,程偉 1,高修忠 2,孫世嶺 3(1.徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司 生產(chǎn)技術(shù)部，江蘇徐州 221006; 2.徐州礦務(wù)集團(tuán)有 限公司 龐莊煤礦,江蘇徐州 221141; 3.煤炭科學(xué)研究總院 重慶研究院，重慶 400037摘要：非色散紅外(NDIR 氣體檢測(cè)技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種先進(jìn)的氣體 分析技術(shù)，具有檢測(cè)精度高，響應(yīng)時(shí)間快，檢測(cè)范圍寬，性能穩(wěn)定，不受檢測(cè)環(huán)境中其他氣體 的干擾，壽命

5、長(zhǎng)等特點(diǎn)。隨著紅外甲烷傳感器技術(shù)的提高和成本的降低，將在煤 礦安全監(jiān)控領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：紅外甲烷傳感器；性能穩(wěn)定；應(yīng)用中圖分類號(hào)：TD712+. 55文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B紅外光源氣室雙路光傳感器前置濾波放大頻率控制溫度補(bǔ)償多通道 AD 轉(zhuǎn)換單片機(jī)智能系統(tǒng)顯示按鍵遙控信號(hào)輸出 報(bào)警80文章編號(hào)：1008-3731(2010 01-0081-02烷傳感器測(cè)量結(jié)果不受氣體流速的影響(2 測(cè)量誤差小，精度高：與催化原理傳感器相比,紅外甲烷傳感器測(cè)量誤差小于 6%。(3 反應(yīng)速度快：由于紅外線檢測(cè)過程中并不 消耗被檢測(cè)氣體，從原理上來說可 達(dá)到實(shí)時(shí)響應(yīng)的 效果，在同為擴(kuò)散環(huán)境的條件下紅外線檢測(cè)一般比

6、 催化式檢測(cè)快 7s。(4 標(biāo)定周期長(zhǎng)：由于內(nèi)部采用單光路雙波長(zhǎng) 測(cè)量，既保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確穩(wěn) 定，又可防止長(zhǎng)久工作引起的測(cè)量值的衰減。所以長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，標(biāo)校周期一般 為 6 個(gè)月。(5 不受背景氣體干擾：由于紅外線檢測(cè)元件 接收的紅外光只跟甲烷氣體有關(guān) 系，所以無論背景 氣體怎么改變，都不影響所測(cè)甲烷氣體的濃度，更不存在有毒有 害氣體中毒等現(xiàn)象。(6 測(cè)量范圍寬：此紅外甲烷傳感器可連續(xù)精 確測(cè)量 0100%范圍的甲烷氣體濃 度，更能滿足煤礦井下監(jiān)測(cè)甲烷氣體濃度的需要。(7功耗低:氣體探測(cè)部分采用了目前國際上 先進(jìn)的非色散紅外檢測(cè)技術(shù)，整個(gè) 氣體檢測(cè)過程中 無大功率器件，從而使整機(jī)功率大大降

7、低，可保證傳 感器在井下更 長(zhǎng)距離的帶載能力。5 結(jié)語GJG10H 型紅外甲烷傳感器的研制成功，是對(duì)采用熱催化式甲烷傳感器的超 越。該傳感器壽命為 3 5a ,完全基于我國煤礦地下的實(shí)地環(huán)境設(shè)計(jì)，能有效進(jìn)行 復(fù)雜環(huán)境下甲烷氣體的監(jiān)測(cè)，并且完全兼容煤礦現(xiàn)有的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)還具有 無需標(biāo)定、全量程測(cè)量等諸多特點(diǎn)。但該傳感器通電預(yù)熱時(shí)間比 熱催化式甲烷 傳感器長(zhǎng)，需要進(jìn)行改進(jìn)，以進(jìn)一步增強(qiáng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。作者簡(jiǎn)介：劉懷森(I960,男，江蘇豐縣人，1985 年畢業(yè)于徐州煤炭工業(yè)學(xué)校 地下開采專業(yè)，2001 年畢業(yè)于中共中 央黨校，徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)技術(shù)部工 程師。(收稿日期：2009

8、-11-13! 812010 年第 1 期 No. 12010煤炭科技COAL SCIENCE & TECHNOLOGY MAGAZINE夾河煤礦開采深度已達(dá)-1000m 以下，隨著開 采深度的增加，地溫越來越高，濕度接近飽和，在這種高溫高濕的環(huán)境下，工人熱害疾病非常嚴(yán)重，因熱害誘發(fā)其 他疾病導(dǎo)致的死亡事故也有發(fā)生，安全形勢(shì)十分嚴(yán)峻。為解決這一難題，夾河煤 礦與中國礦業(yè)大學(xué)（北京合作研發(fā)了 HEMS 降溫系統(tǒng)，并在井下進(jìn)行了一期工程 建設(shè)及運(yùn)行，取得了較好的效果。在此基礎(chǔ)上，該礦又進(jìn)行了二期擴(kuò)容工程研究 對(duì)高溫的 二面四頭”進(jìn)行聯(lián)合降溫降濕,使-1150m 水平的 7446 工作面回風(fēng)溫 度控制在 2629C,與降溫前相比回風(fēng)溫度降低了 46C,相對(duì)濕度降低了 5%15%,達(dá)到了更廣區(qū)域聯(lián)合降溫的目的,保證了礦井安全生產(chǎn)。1 二期擴(kuò)容工程的提出與降溫區(qū)域的選定 1. 1HEMS 降溫系統(tǒng)循環(huán)工藝HEMS 系統(tǒng)降溫二期擴(kuò)容工程研究及應(yīng)用 趙瑋（徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司 夾河煤礦,江蘇徐州 221167摘要：在 HEMS 降溫系統(tǒng)一期工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行二期擴(kuò)容工程研究，對(duì)高溫的二面四頭”進(jìn)行了聯(lián)合降溫降濕，達(dá)到更廣區(qū)域聯(lián)合降溫的目的。