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

1、煤炭是我國國民經濟發(fā)展的重要能源，而目前瓦斯事故已經成為制約我國煤炭安全生產的主要因素，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和經濟社會建設都具有極其重要的意義。
　　 光譜吸收法氣體檢測技術基于分子的選擇吸收性，即在被測氣體的光吸收過程中，由于分子結構的能量分布的差異所導致不同的氣體物質有不同的吸收峰帶。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，研究設計了基于可調諧半導體激光吸收光譜法(TDLAS)和諧波檢測技術相結合的瓦斯?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，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的瓦斯?jié)舛扔嬎惴桨?；根據檢測性能要求，甄選了系統(tǒng)光學檢測所用的可調諧半導體激光二極管、LD 驅動板卡和光電探測器型號；在信號處理

3、部分，研究開發(fā)了以鎖相放大技術為核心的微弱信號檢測電路模塊，利用調制信號產生的二次諧波與直流分量的比值R20作為濃度檢測信號；設計了以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)據傳輸部分，研究確定了系統(tǒng)的無線數(shù)據傳輸結構，并選用ROC101007/1 藍牙模塊設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