基于TDLAS煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)的研究.pdf

1、煤炭是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要能源，而目前瓦斯事故已經(jīng)成為制約我國煤炭安全生產(chǎn)的主要因素，實現(xiàn)瓦斯氣體的簡便、準確、實時監(jiān)測，對我國煤礦安全生產(chǎn)和經(jīng)濟社會建設(shè)都具有極其重要的意義。
　　 光譜吸收法氣體檢測技術(shù)基于分子的選擇吸收性，即在被測氣體的光吸收過程中，由于分子結(jié)構(gòu)的能量分布的差異所導(dǎo)致不同的氣體物質(zhì)有不同的吸收峰帶。與目前普遍采用的熱催化元件及氣敏檢測法等相比，該技術(shù)具有更高的靈敏度、分辨率和抗干擾性，而且可實時監(jiān)測，成為

2、未來氣體檢測技術(shù)的發(fā)展方向。
　　 本文以煤礦瓦斯的主要成分甲烷為目標氣體，研究設(shè)計了基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜法(TDLAS)和諧波檢測技術(shù)相結(jié)合的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)。通過對氣體近紅外選擇性吸收的理論分析，給出了氣體吸收測量的理論依據(jù)，選取了系統(tǒng)檢測采用的CH4分子吸收線，并討論確定了基于諧波檢測技術(shù)的瓦斯?jié)舛扔嬎惴桨?；根?jù)檢測性能要求，甄選了系統(tǒng)光學(xué)檢測所用的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光二極管、LD 驅(qū)動板卡和光電探測器型號；在信號處理

3、部分，研究開發(fā)了以鎖相放大技術(shù)為核心的微弱信號檢測電路模塊，利用調(diào)制信號產(chǎn)生的二次諧波與直流分量的比值R20作為濃度檢測信號；設(shè)計了以MSP430為中心的系統(tǒng)控制計算模塊，以及液晶顯示電路；在數(shù)據(jù)傳輸部分，研究確定了系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，并選用ROC101007/1 藍牙模塊設(shè)計了無線傳輸接口電路。研發(fā)過程中始終以系統(tǒng)的高性能監(jiān)測和便捷操作為出發(fā)點，便于實現(xiàn)集成化。通過相同或相似條件下實驗論證及理論計算表明，系統(tǒng)濃度計算方案可行，而且