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第二章 矿山救护检测仪器 第一节 光学瓦斯检定器 我国煤矿使用的光学瓦斯检定器型号很多，主要有抚顺安仪厂的AQG—1型，西安煤矿仪表厂的GWJ—1型以及日本的理研18型等等，其原理和结构基本相同，测量甲烷浓度范围为0—10%、0—100%。 一、仪器的用途 光学瓦斯检定器是一种高精度测量气体浓度的仪器，应用光干涉原理，可迅速而准确地测定煤矿中的甲烷、二氧化碳气体浓度。 二、仪器的构造 AQG—1型瓦斯检定器的构造如图1—1所示。它是由以下各部分组成： 1．明装置组：是仪器产生干涉条纹的光源部分。电源为一节电池，灯泡额定电压为1.35V。 2.聚光镜组：将光源会聚以增强其发光强度。 图1—1 AQG—1型瓦斯检定器构造 1—照明装置组；2—聚光镜组；3—平面镜组； 4—折光镜组； 5—反射棱镜组；6—物镜组；7—测微组；8—目镜组；9—吸收管组； 10—气室组；11——按纽组。 3、平面镜组：是产生光干涉的重要部件。通过聚光镜的光线以45°交角射向平面镜，光线经过此镜后分为两束，以便得到所需的干涉条纹宽度。 4．折光棱镜组：折光棱镜也是产生干涉的重要部件。它将光线进行两次90°反射后折回平面镜。 5、反射棱镜组：作用是将光线偏转90度，并且当转动调零手轮时，能移动干涉条纹。在井下测定有害气体以前必须先调整好基数，在测量过程中，不得随便转动与调节螺杆连在一起的粗动手轮。 6．物镜组：调节物镜前后距离可改变干涉条在分划板上成象的清晰度。 7、测微组：当转动测微手轮时，产生光线的偏折，使干涉条纹移动。刻度盘一格相当于0.02%估读可达0.01%。当刻度盘转完全部50格时，干涉条纹在分划板上的移动量应为1%。 8、目镜组：用于观察干涉条纹，利用旋转保护玻璃框来调节视度，使看到的条纹及刻度线清晰明显。 9、吸收管组：长、短吸收管与接头组为一体。在短吸收管内装氯化钙或变色硅胶，用来吸收水蒸汽。在长吸收管内装钠石灰，用以吸收二氧化碳。在使用场合有较多的水蒸汽时，会引起氯化钙的潮湿而降低效能，因此应经常注意更换药品。 10．气室组：气室是测定气体的主要部分，共分为三格，两侧的两格为空气室，中间的一格为甲烷室。空气室与盘形管相连接，它起平衡气压作用。甲烷室通过弯管、连接管与气球相连通，另一侧弯管连接管与吸收管路通向测量端。对气室的要求是空气室和甲烷室不漏气、不串气，并且气路畅通。 11．按钮组：仪器上有两个开关按钮，上面一个用来控制测微读数部分的照明电路。下面一个用来控制干涉系统的照明电路。为了避免从按钮处侵入煤尘，装有开关橡胶保护套，在使用时开关橡胶保护套不能取下。 三、仪器的原理 仪器的光学系统如图1——2所示。由光源1发出的光经过聚光镜2后到达平面镜3，经前后两表面反射，在O点分为两部分，一部分光被表面反射；另一部分光被折射入平面镜又被全镀银的后表面反射。第Ⅰ部分光束穿过气室5的侧室（空气室），折光棱镜6将其折回穿过另一侧室（空气室）后回到平面镜3，折射入平面镜在其后表面全反射，于O′点穿出平面镜。第Ⅱ部分光束折射入平面镜后被后表面全反射然后穿过气室5的中央小室（甲烷室），经折光棱镜6将其折回，仍然通过中央小室（甲烷室）回到平面镜3的O′点。在O′点第Ⅰ部分光束与第Ⅱ部分光束会合，一同射入反射棱镜7被全反射入望远镜系统。由于两束光的光程不同（光程差），因而在望远镜系统中的物镜8的聚焦平面上产生了白光特有的干涉现象——人眼通过目镜11可以看到有两条黑条纹和若干彩色条纹组成的光谱（干涉条纹）。当甲烷室与空气室都充满相同的气体（例如新鲜空气）时，干涉条纹位置不移动，但当甲烷抽进甲烷室时，干涉条纹相对原位置移动一段距离。根据条纹移动距离大小，便可测出被测气体——甲烷的浓度，甲烷的浓度与条纹移动距离成正比。 图1—2 光学系统图 1—光源；2—聚光镜；3—平面镜；4—平面玻璃；5—气室；6—折光棱镜； 7—反射棱镜；8—物镜；9—测微玻璃；10—分划板；11—目镜；12—保护玻璃； 四、光学瓦斯检定器的使用方法 （一）使用前的准备工作 1、检查药品是否失效：吸收管内的硅胶或氯化钙和钠石灰，如果变质或失效就会降低吸收能力，将影响测定的准确性。药品颗粒的大小以3～5㎜为宜，太小则粉末太多，容易进入气室，太大则药品不能充分发挥吸收能力。吸收管内的三块隔片就是为了使气体和药品表面充分接触而设置的。 2、气密性检查：用左手堵住仪器的进气孔，右手捏挤吸气球，如果吸气球不在一分钟内膨胀还原，就证明仪器和吸气球都不漏气。 3、检查干涉条纹是否清晰：把电池装入仪器，按下按钮，由目镜观察，旋