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第六节光学瓦斯检定器 光学瓦斯检定器，是煤矿井下用来测定矿井空气中瓦斯和二氧化碳等气体浓度的便携式仪器。这种仪器的特点是使用方便，测量范围广，操作简单，安全可靠，精度高。但由于其采用光学系统，因此构造复杂，维修不便。仪器测定范围和精度有2种：测量瓦斯浓度0～10 %，精度为0．01％和测量瓦斯浓度0～100％，精度为0．1 %。 一、光学瓦斯检定器的构造 光学瓦斯检定器有很多种类，我国生产的主要有AQG型和AWJ型，其外形和内部结构基本相同。现以AQG--I型为例说明其结构。; AQG～1型瓦斯检定器外形是个矩形盒子，由气路、光路和电路这3大系统组成，如图4—1所示。 、 1_气路系统 由吸气管4、进气管5、水分吸收管9、二氧化碳吸收管1l、吸气橡皮球10、气室(包括瓦斯室和空气室)22和毛细管30等组成。其主要部件的作用是：气室用于分别储存新鲜空气和含有瓦斯或二氧化碳的气体；水分吸收管内装有氯化钙(或硅胶)，用于吸收混合气体中的水分，使之一不进入瓦斯室，以使测定准确；毛细管，其外端连通大气，其作用是使测定时的空气室 内的空气温度和绝对压力与被测地点(或瓦斯室内)的温度和绝对压力相同，同时又使ll含瓦斯的空气不能进入空气室；二氧化碳吸收管内装有颗一粒直径为2～5 mm的钠石灰(成分分别为生石灰和氢氧化钠)，用于吸收混合气体中的二氧化碳，以便准确地测定瓦斯浓度。 2．光路系统 其光路系统如图图4—2所示。 图4-2 AQC-1型光学瓦斯检定器的光路系统图 1——光源；2——光栅;3——聚光镜4——平行平面镜 5——反射棱镜；6——折射棱镜；7——物镜； 8——测微波璃；9——空气室；10——瓦斯室； 3．电路系统 其功能和作用是为光路供给电源。该系统由电池、灯泡、光源盖、光源电门和微读数电门组成。 二、光学瓦斯检定器的工作原理 光学检定器是根据光干涉原理制成的，其原理可根据图4—2所示光路系统分析。 光源1发出一束白光，经光栅2和聚光镜3射到平行平面镜4，并经其反射与折射形成2束光：一路自平面镜的口点反射，经右空气室、反射棱镜和左空气室回到平行平面镜镜底，再经镜底反射到镜面的6点；另一路光在n点折射进入平行平面镜镜底，经镜底反射，再经反射棱镜，往返通过瓦斯室到达平行平面镜，于6点反射后与第一束光一同进入折射棱镜，再经90~折射后进入物镜7。这2束光由于光程(即光线通过的路程与其介质折射率的乘积)不同，因而在物镜7的焦平面上就产生了白色光特有的干涉条纹(通常称为光谱)。通过目镜可以清晰地看到有2条黑条纹和若干彩色条纹的光谱。 光通过气体介质的折射率与气体的密度有关，如果以空气室和瓦斯室都充人同样密度的新鲜空气时产生的干涉条纹为基准(对零)，那么当含有瓦斯的空气充入瓦斯室时，由于空气室中的新鲜空气与瓦斯室中的含有瓦斯的空气密度不同，引起折射率的变化，因而光程也就随之发生变化，从而使光谱发生位移。由于光谱的位移量与瓦斯的浓度成正比例关系，所以从目镜观察干涉条纹移动的距离就可以测知瓦斯浓度，这就是瓦斯检定器的原理。 三、光学瓦斯检定器的使用 (一)测定前的准备工作 1．检查药品性能 应根据药品的使用时间和变化程度来确定是否能继续使用。药品的颗粒大小以2～5 IIIITI为宜，太小则粉末易进入气室，太大则不能充分发挥吸收能力。二氧化碳吸收管药品主要为钠石灰，通常为粉红色颗粒，颜色变淡或成粉末状则需要更换；水分吸收管药品一般为变色硅胶(有时为无水氯化钙)，通常为淡蓝色(无水氯化钙为白色)，若变黄(结晶氯化钙为无色)则需要更换(现场一般每周同时更换1次二氧化碳吸收剂和水分吸收剂)。 2．气路系统检查 首先检查吸气球是否漏气，其方法是用一只手捏扁吸气球，另一只手捏住胶皮管，然后放松吸气球，吸气球不胀起来说明不漏气其次检查仪器是否漏气，即将吸气球的胶皮管接于仪器的吸气孔上，堵住进气孔，捏扁吸气球，松手后气球不胀起来说明气路系统不漏气；最后检查气路系统是否畅通，即放开进气孔，用手捏放吸气球，若吸气球瘪起自如，说明气路畅通无阻。 3．光路系统检查 按下光源电门，由目镜观察，并旋转目镜筒，使分划板刻度清晰为止；再看光谱是否清晰，如不清晰，可取下光源盖，拧松灯泡后盖，调整灯泡后端小柄，同时观察目镜内条纹，直到条纹清晰为止；然后拧紧灯泡后盖，装好仪器。 4.对仪器进行校正 国产光学瓦斯检定器的校正办法是：将光谱的第一条黑纹对在“0”上，如果第五条纹正在“7％”的数值上，表明条纹宽窄适当，可以使用；否则，应调整光学系统。 5．清洗空气室 仪器应定期拆开后盖板，打开堵头，拔去毛细管，利用吸气球清洗空气室，使空气室经常保持新鲜空气(现场一般每月清洗1次空气室)。 6．清洗瓦斯室 在地面或井下新鲜空气中，手捏吸气球5～