文档介绍：基于红外光谱的煤矿新型瓦斯传感器的设计与研究
The Design And Research Of The New Coal Gas
Sensor Based On IR
作者姓名杨柳
学位类型工程硕士
学科、专业电子与通信工程
研究方向智能信息处理
导师及职称昂志敏副教授
2011 年 11 月
合肥工业大学
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基于红外光谱的煤矿新型瓦斯传感器的设计与研究
摘要
我国是煤矿大国,在煤矿的生产过程中,仍有较多的危险事故发生,而在
重大事故中瓦斯爆炸造成的伤亡人数占了50%以上,成为了煤矿生产的重大障
碍之一。在矿井中,瓦斯的主要成分是甲烷,其所占的比例约为83%~89%。瓦
斯超限就很可能引起事故的发生,所以及时的检测甲烷的发生源、泄露源和浓
度对人身安全、工矿的安全运行及环境保护是十分重要的。若积聚在煤层中的
甲烷气凝聚,使洞内的甲烷气体压力过大而达到燃点,就会产生爆炸。由此可
知,瓦斯检测系统对于煤矿的安全生产有着十分重要的作用。
随着现代科技的日新月异,井下瓦斯检测仪的发展也显得尤为重要。红外
吸收原理的运用使得在矿井下人们可以准确快速的检测出甲烷的浓度。红外瓦
斯传感器是基于不同化合物在光谱作用下由于振动和旋转变化表现出了不同的
吸收峰而研制的一类传感器,测量吸收光谱,可知气体类型,测量吸收强度,
可知气体的浓度。当甲烷直接接触到传感器后,甲烷气体将会吸收红外线的特
定波长,由此特定波长的能量衰减值可检测出瓦斯气体的浓度值。鉴于红外光
谱气体检测仪具有选择性高,寿命长,不受环境温度影响,研制低成本,并能
连续监测0~100%浓度的可燃可爆气体等优点,高可靠性的矿用红外瓦斯安全监
控系统对于提高我及煤矿的安全生产有着重要的现实
意义。
本论文涉及的工作是煤矿新型红外(瓦斯)传感器的项目研发及其检测技术
的电路设计及研究,其系统的主要敏感元件是英国E2V公司的IR22GJ红外瓦斯
检测模块,2430芯片。总的来说,研究的主要工作将分为以下几个
部分展开,首先了解红外瓦斯传感器的发展及现状,以及井下气体测量环境,
熟悉掌握基于红外光的瓦斯传感器测量原理。其次熟悉单片机的工作原理和外
围电路,能够熟练掌握单片机应用,熟悉硬件架构,掌握利用C语言及汇编语
言编写程序。最后搭建气体测量环境,尽可能的提高系统的稳定性与可靠性,
增加测量精度。本课题希望可以研究出真正实用的新一代光学瓦斯传感器与报
警系统,适合我国煤矿瓦斯监测预警要求的在线、实时、快速的系统,它的推
广使用,将全面提高我,为煤炭行业安全生产提供有
力的保障。
关键词:红外瓦斯传感器;瓦斯浓度;2430
The Design And Research Of The New Coal Gas
Sensor Based On IR
ABSTRACK
China is a coal power, In the coal mine production safety, there are still more
dangerous occurrences,