孙世岭，龚仲强，苟　怡

(1.中国煤炭科工集团 重庆研究院，重庆 400039；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037)

基于激光光谱的高温O2浓度检测技术研究

孙世岭1,2，龚仲强1,2，苟怡1

(1.中国煤炭科工集团 重庆研究院，重庆 400039；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037)

[摘要]O2作为煤矿自然发火过程的一种关键性特征气体，其浓度的准确检测为煤矿火灾监测预警提供基础分析数据。基于激光光谱吸收(TDLAS)的O2浓度检测技术具有响应快，稳定性好、抗干扰等优势，介绍了其基本检测原理和系统组成。重点分析系统检测O2浓度受环境温度变化的影响因素，给出具体的温度补偿方法，并进行实验验证。采用该补偿方法对系统进行温度补偿后，由实验测试数据可知，在30～200℃范围，系统测量误差降至2%以内，大大提高了系统在煤矿现场应用的准确性和可行性。

[关键词]光学检测；激光光谱；温度补偿；O2浓度

煤矿环境中，煤与O2接触发生氧化反应，引起煤层结构变化，其内能也随之变化并释放热量，热量积聚并最终导致煤炭自燃。随着煤层温度的变化，煤炭与O2复合所处的状态也发生变化，表现出来就是耗氧速率发生变化。煤层温度与环境中O2浓度有确定的关系，因此精确测定煤矿环境中O2的含量，再根据O2随煤层温度的变化规律(图1)，可以判定煤层自燃的阶段[1]。煤炭温度在小于110℃时，煤层以物理吸附为主，耗氧量不大，煤炭温度在110～200℃时，以伴有放热的化学反应为主，耗氧量急剧加大。……