煤礦安全監控系統中無線激光甲烷傳感器的研究與設計_第1頁
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煤礦安全監控系統中無線激光甲烷傳感器的研究與設計摘要：本文對無線傳感器進行基本誤差、響應時間、溫度和壓力影響等性能測引言煤礦安全生產中起到很重要的作用。熱導甲烷傳感器采用甲烷和空氣導熱率不同的原理實現甲烷濃度的監測，主要用于高濃度段4%～40%瓦斯監測。紅外和激光甲烷傳感器，都采用光譜吸收原理，均能Mesh無線自組網技術的激光甲烷傳感器的研究與設計。1煤礦安全監控系統概況1.1安全監控系統現狀以對礦井下各種氣體的含量及殘留狀況進行監測，可以對各種安全監測信息進行分析與利用。現行的安全監控系統大多是20世紀90年代后期所創建的，具有較不具備穩定性等諸多問題。③系統不具備較高的診斷功能，不能對故障點及性質進行詳細的判斷，存在較高的錯誤報警率。④現行的系統無法區分報警，且安全防護性能較低。現行系統無法與大數據時代及三化融合的要求存在較多的差別。1.2新系統改造標準依據對于以上這些問題，國家頒發了相關文件為安全監控系統的升級改善提供相應的技術支撐及目標要求。為了將煤礦生產的安全監控系統進行升級改善，河南省輸過程具有數字化，使防護級別實現IP65要求。②系統具備預警和報警的功能，可以進行分級報警，能夠抵抗電磁的干擾。③系統可以接入較多的系統，如瓦斯抽放等，使多系統、多網的數據相互融合。④非正常數據的分析及儲存加密功能，完2傳感器的工作原理甲烷氣體對特定波長的激光具有吸收作用，可通過檢測激光光強被吸收的強弱來判斷被測環境中甲烷的濃度。本文采用雙波長檢測法，它與傳統單波長吸收光譜技術的不同之處是具有2個波長，通過測量波長和參考波長2個同時測定待測氣體，以克服單波長測定時的光路中由背景引起的干擾。相比傳統催化甲烷傳感器，使用同時對激光甲烷進行溫度和壓力補償，進一步提高了傳感器的測量精度和穩定性。按照比爾定律，激光器發射出強度為I0的激光，經2個不同的單色器選取出雙波長，即測量波長λa和參考波長λb,穿過濃度為C、長度為L的甲烷氣體，會因吸收而產生損失，激光強度變為：由(1)/(2)可得到投射光強，即l(λa)/l(λb)<1,式(3)進一步轉換可得被測甲烷氣體濃度3傳感器總體設計無線激光甲烷傳感器主要由鋰電池供電電路、微處理器、甲烷濃度采集電路、人機交互、控制輸出和無線通信電路等組成，總體結構如圖1所示。激光甲烷探頭部分完成甲烷氣體濃度

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