[實用新型]用于采空區煤自燃早期預測的一氧化碳激光遙感測量裝置

有效

• 申請號: 201920378210.2
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN209858422U
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 田利軍;魏計林;張新宇;邱選兵;李傳亮;朱建民;任艷;蘇銘;王志社
• 申請（專利權）人: 大同煤礦集團有限責任公司;太原科技大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務所
• 代理人: 杜陽陽

本實用新型公開了一種用于采空區煤自燃早期預測的一氧化碳激光遙感測量裝置。所述裝置包括：DFB激光器及驅動器(1)、準直系統(3)、透鏡(4)、卡塞格林望遠鏡系統(7)、光電探測器(8)、模擬鎖相放大電路(9)及控制器(10)。與現有電化學CO傳感器相比，本實用新型裝置采用激光分子吸收光譜技術，對CO氣體的識別具有唯一性，不會產生誤報和誤識，從而提高CO氣體濃度檢測的可靠性和靈敏度；與現有的固定點設置的CO傳感器相比，本實用新型裝置采用激光遙感測量，其測量的距離大于10米，可以實時檢測半徑在10米以內的整個有效面積內的CO氣體，不需要大范圍的氣體的對流和擴散，檢測靈敏度高達10ppm。

技術領域

本實用新型涉及高靈敏CO激光遙感測量技術領域，特別是涉及一種用于采空區煤自燃早期預測的一氧化碳激光遙感測量裝置。

背景技術

煤自燃災害嚴重威脅礦井安全生產，隨著深部滅火措施的實施，高瓦斯、高地溫出現，煤自燃造成的瓦斯爆炸等衍生災害頻率增加。預防為主是治理災害的第一要義，而煤礦井下采空區熱輻射范圍窄、巖石冒落強度大，因此難以直接獲得采空區各區域溫度。目前，現有的煤自燃災害預測主要是依靠氣體分析法，采用束管將井下空氣抽取到地面分析站，然后利用氣相色譜儀進行離線取樣和分析，其分析時間一般需要30分鐘以上，不能滿足實時在線煤自燃發火的早期發火預測。在煤自燃發火過程中，CO是煤自燃的關鍵性指標，研究表明，65℃(CO生長率1ppm/s)左右代表進入早期氧化，85℃(CO生長率2ppm/s)代表快速氧化，120℃(CO生長率20ppm/s)代表加速氧化并伴隨劇烈氧化，可見CO在煤自燃進入各個階段的生長率高。及時準確的測量CO的濃度和生長率，特別是煤自燃早期階段(65℃-85℃)低濃度的CO濃度和增長率，可以有效、準確實現煤自燃預警，防止井下火災和人員傷亡事故的發生。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種用于采空區煤自燃早期預測的一氧化碳激光遙感測量裝置，以實現采空區中的煤自燃發火早期CO氣體實時、可靠、高靈敏度的遙感測量。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下方案：

一種用于采空區煤自燃早期預測的一氧化碳激光遙感測量裝置，所述裝置包括：DFB激光器及驅動器(1)、準直系統(3)、透鏡(4)、卡塞格林望遠鏡系統(7)、光電探測器(8)、模擬鎖相放大電路(9)及控制器(10)；

所述控制器(10)與所述DFB激光器及驅動器(1)連接，用于控制所述DFB激光器的輸出波長；所述準直系統(3)及所述透鏡(4)依次設置在所述DFB激光器的出射光路上；所述卡塞格林望遠鏡系統(7)設置在DFB激光透射煤自燃發火早期產物中的CO煙氣(5)后經過反射物(6)反射后的反射光路上；所述光電探測器(8)設置在所述卡塞格林望遠鏡系統(7)的出射光路上；所述模擬鎖相放大電路(9)與所述光電探測器(8)連接；所述控制器(10)與所述模擬鎖相放大電路(9)連接。

可選的，所述DFB激光器及驅動器(1)中包括DFB激光器和驅動器；所述DFB激光器與所述驅動器連接；所述驅動器與所述控制器(10)連接。

可選的，所述DFB激光器發出與CO氣體相對應的近紅外或中紅外波長的DFB激光。

可選的，所述DFB激光器及驅動器(1)與所述準直系統(3)之間還設有光隔離器(2)。

可選的，所述裝置還包括LCD顯示單元(11)；所述LCD顯示單元(11)與所述控制器(10)連接。

可選的，所述裝置還包括通信接口單元(12)；所述通信接口單元(12)與所述控制器(10)連接。

根據本實用新型提供的具體實施例，本實用新型公開了以下技術效果：