[發(fā)明專利]煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010246258.1
• 申請(qǐng)日: 2010-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN102346133A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大方科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31;G01N21/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)方法。?

背景技術(shù)：

我國(guó)是世界上第一煤炭生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)，全國(guó)大小煤礦28000多處，國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井約占一半。瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)的最大危害。全國(guó)煤礦重特大安全事故不斷發(fā)生，新中國(guó)成立以來，煤礦共發(fā)生22起一次死亡百人以上事故，其中20起為瓦斯(煤塵)事故，事故起數(shù)和死亡人數(shù)，分別占91％、93％。，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大損失，在國(guó)內(nèi)外造成嚴(yán)重影響。提高對(duì)煤礦作業(yè)場(chǎng)所瓦斯氣體的監(jiān)測(cè)檢測(cè)水平和早期預(yù)警能力，是當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)中的緊迫需求。?

目前我國(guó)普遍采用的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)設(shè)備主要有兩類，一類基于傳統(tǒng)的催化燃燒方法，另一類主要采用紅外光譜技術(shù)。基于催化燃燒技術(shù)的瓦斯監(jiān)測(cè)設(shè)備存在較多缺點(diǎn)，如工作穩(wěn)定性差，測(cè)量精度低，讀數(shù)易漂移，使用壽命短、需要頻繁校準(zhǔn)等。此外，當(dāng)被測(cè)氣體含鹵化物、硫、磷、砷等時(shí)會(huì)造成傳感器的永久性或暫時(shí)性中毒，造成傳感器的徹底損壞。這類設(shè)備一方面精度差、使用不方便，另一方面長(zhǎng)期使用維護(hù)成本較高；基于紅外光譜技術(shù)的設(shè)備通常采用鎢絲或鎳鉻絲等發(fā)光元件作為光源，并用帶通干涉濾光片對(duì)檢測(cè)器的接收波長(zhǎng)加以選擇，帶來光譜分辨率較低的缺陷。由于光譜分辨率低，測(cè)量易受到背景中其它氣體的干擾，從而降低了測(cè)量的準(zhǔn)確度與測(cè)量重復(fù)性。由于煤礦環(huán)境惡劣、含濕量大，被測(cè)氣體中水蒸氣和二氧化碳濃度會(huì)嚴(yán)重影響紅外氣體探測(cè)器的測(cè)量準(zhǔn)確度。這是紅外技術(shù)在煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)中存在的一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)。?

通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這種采用催化燃燒及紅外光譜技術(shù)的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)方案中，因穩(wěn)定性差，且易受到樣品氣體中水蒸氣、粉塵等其它因素的干擾，造成了煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)的精確度較低，誤報(bào)警率高。?

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)的裝置和監(jiān)測(cè)方法，以在對(duì)煤礦瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，減小水蒸氣、粉塵和二氧化碳等其它因素的干擾，提高煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)的精確度。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：?

一種煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)裝置，包括：激光器、信號(hào)探測(cè)器、激光器控制模塊、信號(hào)處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和樣品室；?

所述激光器控制模塊連接到所述激光器，用于驅(qū)動(dòng)所述激光器向所述樣品室中的樣品氣體發(fā)射特定波長(zhǎng)的激光；?

所述信號(hào)探測(cè)器，用于獲取通過所述樣品室中樣品氣體的透射信號(hào)，并將所述透射信號(hào)發(fā)送到所述信號(hào)處理模塊；?

所述信號(hào)處理模塊，用于將所述透射信號(hào)轉(zhuǎn)換為待測(cè)氣體吸收光譜；?

所述數(shù)據(jù)分析模塊，用于分析所述待測(cè)氣體吸收光譜，得到待測(cè)氣體的信息。?

優(yōu)選的，所述信號(hào)處理模塊包括：?

信號(hào)放大單元，用于放大所述信號(hào)探測(cè)器獲取到的透射信號(hào)；?

信號(hào)解調(diào)單元，用于解調(diào)放大后的透射信號(hào)，得到待測(cè)氣體吸收光譜。?

優(yōu)選的，所述裝置還包括：?

鎖相放大電路，用于從待測(cè)氣體吸收光譜中獲取倍頻信號(hào)曲線；?

所述數(shù)據(jù)分析模塊通過分析所述倍頻信號(hào)的峰值得到待測(cè)氣體的信息。?

優(yōu)選的，所述裝置還包括：?

顯示模塊，連接到所述數(shù)據(jù)分析模塊，用于顯示監(jiān)測(cè)到的待測(cè)氣體的信息。?

優(yōu)選的，所述樣品室為單一樣品室或多次反射樣品室。?

優(yōu)選的，所述激光器為半導(dǎo)體分布反饋式激光器或半導(dǎo)體垂直腔面發(fā)射激光器。?

優(yōu)選的，所述激光控制模塊包括：?

溫度控制單元，連接到所述激光器，用于控制所述激光器的工作溫度；?

電流控制單元，連接到所述激光器，用于調(diào)制通過所述激光器的電流。?

優(yōu)選的，測(cè)量煤礦瓦斯?jié)舛葧r(shí)，所述特定波長(zhǎng)為：?

1310nm～1345nm、1630～1700nm、2150nm～2450nm或3130nm～3500nm區(qū)域中的任意波長(zhǎng)。?

相應(yīng)于上述煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)裝置，本發(fā)明還提供了一種煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)方法，包括：?

向樣品室發(fā)射出特定激光束；?

接收通過所述樣品室中樣品氣體的透射信號(hào)；?

將所述透射信號(hào)轉(zhuǎn)換為待測(cè)氣體吸收光譜；?

分析所述待測(cè)氣體吸收光譜得到待測(cè)氣體的信息。?

優(yōu)選的，將所述透射信號(hào)轉(zhuǎn)換為待測(cè)氣體吸收光譜，包括：?

將所述透射信號(hào)由光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；?

放大所述透射信號(hào)，并解調(diào)放大后的透射信號(hào)，得到待測(cè)氣體吸收光譜。?