收稿日期:2021-11-13作者简介:孙黎波(1989-),男,湖南桃园人,大专,2016年毕业于太原理工大学,主要研究方向:机电工程。监测系统中甲烷传感器的设计和应用孙黎波(西山煤电大数据中心,山西太原030053)摘要:甲烷传感器的开发应用主要是以煤矿作为主要应用场景,因而在使用过程中需要遵守井下安全生产的相关章程规范。与传统的矿井甲烷传感器相比,红外传感器的优势较为明显。在功能方面,不仅具有自动调零的功能,其自动调整的标准性能也较为准确,整体的使用性能很高;在操作性能方面,操作较为简单,容易上手,同时得益于采用的高分辨率的单片机,其测量的数值也更加的准确可靠。因此研制便于携带、多功能、高精度和抗干扰能力强的高可靠性甲烷检测仪具有很大的应用价值。关键词:监测系统;甲烷传感器;设计与应用中图分类号:TP212.9:TD7文献标识码:A文章编号:1006-7981(2022)03-0009-04进入21世纪以来,随着我国经济的快速发展,涉及到能源的化工、电力、钢铁以及运输等各种行业对煤矿行业的需求越来越大,即使在能源应用方面的需求占比有所降低,但在整体的需求量方面还是呈现出逐年增长的势头。因此煤矿行业的深度发展影响着我国的各行各业。在针对煤矿的开采过程,不论是生产加工环节,还是运输过程中,都需要对其各个环节的安全做好足够的保证。在各个环节中针对瓦斯爆炸以及毒性气体的泄露方面的监控和检测都是必不可少的关键一步。1红外甲烷传感器监控原理分析甲烷传感器顾名思义,就是借助于红外来进行检测的,通过甲烷气体分子对光谱的吸收作用来进行检测。甲烷气体所发射或吸收的波长和甲烷气体分子的结构之间有一定的关联,所以可以通过光谱来判断甲烷的浓度。一旦有光通过甲烷气体,则由于甲烷分子结构的特殊性,会吸收部分波长的红外辐射,其余的光纤则会投射出来,照射到甲烷传感器上。随着甲烷浓度的不同,其穿过甲烷气体的光纤会在气体光谱仪上的吸收峰位置上呈现出不同的信号,通过信号的强度就可以判断气体的浓度情况。所以利用甲烷气体光谱的这些特点,就可以直接判断出被检测的混合气体中的甲烷浓度。2甲烷传感器的设计红外甲烷传感器的结构主要分为两个部分,分别是光学系统和电气系统,如图1所示,为红外甲烷传感器结构示意图。图1红外甲烷传感器结构示意图2.1光路设计在光路设计当中,干涉滤光片的选型极为关键,由于干涉滤光片有单色性特点,所以可以选择光线中的特定光谱。在设计过程中,可以将窄带滤光片装设于测量探测器和参考探测器中间,从而起到筛选光源的作...
