煤矿瓦斯检测方法的技术分析.doc

2010年第4期第10卷总第37期 淮南职业技术学院学报 JOURNALOFHUINANVOCATIONAL针对几种煤矿瓦斯检测方法接触燃烧气敏法、半导体气敏法、光干涉法、红外光谱法、气相色谱法、光纤法等进行了技术分析;并提出了瓦斯传感器未来研究方向。 [关键词] 煤矿; 瓦斯; 传感器; 检测方法; 技术分析 [中图分类号]TD712.55 [文献标识码]A [文章编号]1671-4733201004-0025-04DOI10.3969/j.issn.1671-4733.2010.04. 009 一 概况 在煤矿的开采中,煤层中往往会涌出矿井瓦斯。矿井瓦斯是多种可燃、可爆气体的总称,其主要成分 是甲烷。当它体积占空气的5～15时,遇明火就会发生爆炸,给矿井带来隐患。瓦斯传感器主要是监测矿井瓦斯情况,其布置必须严格遵照煤矿安全规程的有关规定。甲烷传感器在煤矿安全检测系统中用于煤矿井巷、采掘工作面、采空区、回风巷道、机电峒室、抽放瓦斯的管道与现场与瓦斯排放点等处连续监测甲烷浓度,当甲烷浓度超限时,能自动发出声、光报警,可供煤矿井下作业人员,甲烷检测人员,井下管理人员等随身携带使用,也可供上述场所固定使用。当前,对瓦斯的检测方法有接触燃烧气敏法、半导体气敏法、光干涉法、红外光谱法、气相色谱法、光纤法、电化学检测法、微生物传感器等。 瓦斯传感器的一般工作原理为瓦斯传感器产生的低电压信号,需通过放大器放大,再经信号调理电路、A/D转换器、由单片机进行运算、处理,驱动发光数码管显示甲烷的浓度。同时经D/A转换,所检测的甲烷浓度值也被转换成相应的电流量和频率量信号,由电缆传输给关联设备。常用的应用方式有指针式表头、数字式表头随身携带使用、单片机控制用于固定场所。 检测气体的成分有许多方法,但从装置和价格方面来看,常用的有接触燃烧方式、半导体传感方式半导体气敏法和光干涉法。 1 接触燃烧气敏法 接触燃烧气敏法是利用甲烷在催化元件表面燃烧时,元件温度升高引起铂丝电阻变化,由电阻和瓦斯浓度线性关系瓦斯浓度。 瓦斯检测电路如图1所示,F1是检测元件。F2是补偿元件,补偿元件内部结构与检测元件内部结构完全相同,但外壳要密封,其作用是补偿可燃性气体接触燃烧以外的环境温度、电源电压变化等因素所引起的偏差。由于电池VCC供电,在新鲜空气无瓦斯中,RF1RF2,调整Rp使电桥平衡,输出端电压U0;在有瓦斯的环境中,F1表面发生无焰催化燃烧引起温度上升,其阻值随之增加,而F2阻值不变,桥式电路不再平衡,产生电位差U。电桥输出信号的大小在一定范围内与可燃性气体的浓度线性相关,由此可用来检测甲烷气体。 二 常用煤矿瓦斯传感器 图1 瓦斯检测电路 [收稿日期]2010-12-19 [基金项目]安徽省自然科学基金项目项目编号2003kj009zc [作者简介]洪卫东1972-,男,安徽宿松人,讲师,硕士,从事教学工作,电话0554-6656921。