地鐵隧道瓦斯光纖傳感檢測(cè)系統(tǒng)的研制.pdf

1、瓦斯是發(fā)生在諸如煤礦、地下交通樞紐等領(lǐng)域的重大災(zāi)害的根源之一。地層中若存在瓦斯就會(huì)嚴(yán)重威脅地鐵隧道施工及后續(xù)運(yùn)營(yíng)安全。目前，國(guó)際國(guó)內(nèi)瓦斯檢測(cè)技術(shù)及監(jiān)測(cè)目標(biāo)主要是針對(duì)煤礦，基本上沒(méi)有針對(duì)地鐵系統(tǒng)的。而地鐵樞紐瓦斯檢測(cè)與煤礦瓦斯檢測(cè)有很大的不同。實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)地鐵隧道施工及運(yùn)營(yíng)期間的瓦斯?jié)舛葘?duì)保障安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。
　　 本文基于氣體近紅外光譜吸收原理，研究設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)第一條針對(duì)地鐵隧道瓦斯光纖傳感檢測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到

2、光纖瓦斯傳感器在地鐵隧道施工及運(yùn)營(yíng)應(yīng)用的目的。本文重點(diǎn)針對(duì)甲烷氣體的檢測(cè)進(jìn)行了研究，并研制出四通道瓦斯光纖傳感器、光學(xué)探測(cè)器；分析計(jì)算杭州地鐵隧道瓦斯的分布狀況和濃度；設(shè)計(jì)了杭州地鐵隧道瓦斯檢測(cè)探頭布設(shè)、安裝等工程圖紙。實(shí)現(xiàn)對(duì)杭州地鐵隧道施工及運(yùn)營(yíng)期間瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)測(cè)量、超限時(shí)聲光報(bào)警等功能。
　　 本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 1)研究了基于光纖傳感的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)工作原理，采用波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)和二

3、次諧波檢測(cè)技術(shù)以提高檢測(cè)靈敏度。
　　 2)在理論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了光路和電路設(shè)計(jì)。在光路設(shè)計(jì)上，本文將檢測(cè)系統(tǒng)傳感器儀表部分和探頭部分設(shè)計(jì)為分離式，一臺(tái)傳感器儀表用光纖連接四個(gè)本質(zhì)安全的光學(xué)探頭；大大降低了成本。適合地鐵系統(tǒng)瓦斯長(zhǎng)距離、多點(diǎn)檢測(cè)要求。在電路設(shè)計(jì)上，本文設(shè)計(jì)了一種基于模擬乘法器MLT04的鎖相解調(diào)電路，消除了因光纖傳輸延時(shí)和電路自身延時(shí)所產(chǎn)生的待測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)相位差的影響。
　　 3)針對(duì)地鐵隧道環(huán)境