基于紅外光譜的煤礦新型瓦斯傳感器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、我國(guó)是煤礦大國(guó)，在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中，仍有較多的危險(xiǎn)事故發(fā)生，而在重大事故中瓦斯爆炸造成的傷亡人數(shù)占了50％以上，成為了煤礦生產(chǎn)的重大障礙之一。在礦井中，瓦斯的主要成分是甲烷，其所占的比例約為83％~89％。瓦斯超限就很可能引起事故的發(fā)生，所以及時(shí)的檢測(cè)甲烷的發(fā)生源、泄露源和濃度對(duì)人身安全、工礦的安全運(yùn)行及環(huán)境保護(hù)是十分重要的。若積聚在煤層中的甲烷氣凝聚，使洞內(nèi)的甲烷氣體壓力過(guò)大而達(dá)到燃點(diǎn)，就會(huì)產(chǎn)生爆炸。由此可知，瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于煤礦的安

2、全生產(chǎn)有著十分重要的作用。
　　 隨著現(xiàn)代科技的日新月異，井下瓦斯檢測(cè)儀的發(fā)展也顯得尤為重要。紅外吸收原理的運(yùn)用使得在礦井下人們可以準(zhǔn)確快速的檢測(cè)出甲烷的濃度。紅外瓦斯傳感器是基于不同化合物在光譜作用下由于振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)變化表現(xiàn)出了不同的吸收峰而研制的一類(lèi)傳感器，測(cè)量吸收光譜，可知?dú)怏w類(lèi)型，測(cè)量吸收強(qiáng)度，可知?dú)怏w的濃度。當(dāng)甲烷直接接觸到傳感器后，甲烷氣體將會(huì)吸收紅外線(xiàn)的特定波長(zhǎng)，由此特定波長(zhǎng)的能量衰減值可檢測(cè)出瓦斯氣體的濃度值。鑒于

3、紅外光譜氣體檢測(cè)儀具有選擇性高，壽命長(zhǎng)，不受環(huán)境溫度影響，研制低成本，并能連續(xù)監(jiān)測(cè)0~100％濃度的可燃可爆氣體等優(yōu)點(diǎn)，高可靠性的礦用紅外瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于提高我國(guó)煤礦安全檢測(cè)監(jiān)控水平及煤礦的安全生產(chǎn)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本論文涉及的工作是煤礦新型紅外(瓦斯)傳感器的項(xiàng)目研發(fā)及其檢測(cè)技術(shù)的電路設(shè)計(jì)及研究，其系統(tǒng)的主要敏感元件是英國(guó)E2V公司的IR22GJ紅外瓦斯檢測(cè)模塊，主芯片是CC2430芯片?？偟膩?lái)說(shuō)，研究的主要工作

4、將分為以下幾個(gè)部分展開(kāi)，首先了解紅外瓦斯傳感器的發(fā)展及現(xiàn)狀，以及井下氣體測(cè)量環(huán)境，熟悉掌握基于紅外光的瓦斯傳感器測(cè)量原理。其次熟悉單片機(jī)的工作原理和外圍電路，能夠熟練掌握單片機(jī)應(yīng)用，熟悉硬件架構(gòu)，掌握利用C語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序。最后搭建氣體測(cè)量環(huán)境，盡可能的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，增加測(cè)量精度。本課題希望可以研究出真正實(shí)用的新一代光學(xué)瓦斯傳感器與報(bào)警系統(tǒng)，適合我國(guó)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)預(yù)警要求的在線(xiàn)、實(shí)時(shí)、快速的系統(tǒng)，它的推廣使用，將全面提高