一种新型光干涉式甲烷测定器的研制.pdfVIP

2012年第 12期 中州煤炭 总第204期 一 种新型光干涉式 甲烷测定器 的研制 宫 成 ，王继颖 (抚顺中煤科工安全仪器有限公司，辽宁抚顺 113122) 摘要 ：通过对现有 甲烷测定器结构的设计和改进 ，研制 了一种新型光干涉式 甲烷测定器。该仪器针对 甲烷浓 度的不同有2种检测量程，并通过升降机构实现2种量程的快速转换，使用方便，节约了用户购机成本。 关键词 ：光干涉 甲烷测定器 ；检测量程 ；检测浓度 中图分类号：TD711．3 文献标志码 ：B 文‘章编号：1003—0506(2012)12—0019—02 光干涉式 甲烷测定器利用光干涉原理 ，能够迅 测量程 的快速转换 ，使得 1台测定器既能检测 0— 速、准确地测定煤矿井下甲烷气体的浓度 ，在煤矿井 10％的甲烷浓度、又能检测0—100％的甲烷浓度。 下甲烷检测中应用广泛。该仪器根据检测浓度范围 不同分为 2种 ：低浓度 甲烷测定器检测 甲烷浓度范 围0～10％，检测精度 ±0．02％；高浓度 甲烷测定器 检测甲烷浓度范 围0—100％，检测精度 ±0．2％。 由于煤矿井下甲烷浓度时刻变化 ，必须配备 2台仪 器 以适应检测需要，但在实际使用 中很不方便，并且 购机成本高。为此 ，在对原有仪器 的气室结构 、分划 板 、测微刻度盘改进的基础上 ，研制了一种新型光干 涉式 甲烷测定器 ，针对 甲烷浓度的不同，具有 2种检 图 1 光干涉式甲烷测定器工作原理 测量程 ，以更好地满足用户的实际需要 。 1 仪器工作原理 2 气室结构设计 光干涉式 甲烷测定器 内部光学系统 由光源、聚 气室结构设计是该仪器设计的关键 。气室采用 光镜 、平面镜 、平行玻璃 、气室 、折射棱镜 、反射棱镜、 3室结构 ，上下 2层 ，各分 3格 (图2)。两侧 的小格 望远镜组成 (图 1)。由光源发出的光经过聚光镜后 为空气室 (短气室)，中间的大格为气样室 (长气 到达平面镜，并在 O点分为 2部分：①反射光 。光 室)。对气室的基本要求 ：空气室和气样室各不漏 束穿过气室的侧室，折射棱镜将其折 回穿过另一侧 气 ，且相互间不 串气。 的小室后又回到平面镜 ，折射人平面镜后在其后表 面 (镀反射膜)反射 ，于 0点穿出平面镜向反射棱镜 前进，经偏折后进入望远镜。②折射光。光束直接 折射人平面镜后在其后表面反射 ，然后穿过气室中 央小室回到平面镜，在 0点反射后与第 1部分光束 会合 ，一同进入望远镜。两光束在物镜的焦平面上 图 2 气室结构示意 产生特有的干涉现象，干涉花样中央为白纹，两旁为 气样室 甲烷气体浓度变化时，会导致 甲烷气体 彩纹，人眼通过 目镜 (内有分划板)进行观测。根据 折射率发生变化，进而会使干涉条纹产生移动。甲 光干涉式甲烷测定器的工作原理，通过改变该仪器的 烷气体分别通过长、短气室时，条纹移动量具体计算 气室结构可实现2种量程的检测，由升降机构实现检 如下 。 干涉条纹的移动数和折射率变化 的关系： 收稿 日期 ：2012—07—11 作者简介 ：宫 成 (1978一)，男，辽宁抚顺人，工程师，2003年毕业 2L(M 一 ) =NA 于辽宁工学院，现从事煤矿产品机械结构技术研发工作 。 式中，为气室长度 ；为被测气体浓度 ；u为被测气