王 强,高 宏,魏 明

(1.苏州大学 应用技术学院,江苏 苏州 215325；2.煤矿安全技术国家重点实验室 中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺 113122)

0 引 言

由于目前瓦斯检测系统含有大量未经处理的错误信息,极易发生误报警,这些误报警信息频繁出现会对工作人员造成干扰,长久以往易于导致瓦斯事故发生,为煤矿生产带来隐患[1]。对瓦斯管路内瓦斯含量准确测量,是保证煤矿瓦斯抽放系统做到计量准确运行正常的重要条件。非色散红外(non-dispersed infrared,NDIR)光谱技术是利用瓦斯气体能吸收特定波长的红外辐射而产生热效应变化,将这种变化转换为可测量的电流信号,从而测定瓦斯含量。该技术是一种比较先进的气体分析技术,具有快速、准确、稳定性好的特点[2]。基于NDIR技术的红外瓦斯传感器具有检测精度高、检测范围广、性能稳定、不受环境其他气体干扰等优点,成为煤矿瓦斯检测技术的主流产品。

1 瓦斯气体检测系统工作原理

1.1 红外瓦斯传感器工作原理

气体分子具有特定的吸收光谱,红外光线入射前后光强度变化关系的物理过程被描述为朗伯—比尔(Lambert-Beer)定律[3],其吸收率为

Q=ln(IO/I)=KvCL

(1)

式中IO为红外光线入射前光强度,I为红外光线入射后光强度,L为气室光程,Kv为被测气体比例系数,则气体浓度为

(2)

由式(2)可得,对于固定结构的采样气室,光程L是确定的。红外瓦斯传感器检测原理为通过测量红外光线在采样气室中瓦斯气体分子吸收前后光强的大小实现瓦斯浓度的检测[4]。……