[实用新型]光数一体双模式智能甲烷检测仪

说明书

技术领域

本实用新型属于有害气体检测设备技术领域，具体涉及一种光学与数字一体双模式智能甲烷检测仪器。

背景技术

甲烷是煤矿井下主要的有害气体，直接威胁着矿井安全生产和矿工生命安全。甲烷检测主要是检测甲烷在空气中的体积浓度，以掌握井下甲烷浓度情况，防止甲烷事故的发生。

目前，我国检测甲烷的仪器主要有：(1)热催化型甲烷检测报警仪。当一定的工作电流通过黑元件(用涂有热催化剂铂丝制成)时，其表面即被加热到一定温度，当反应室中充以含有甲烷的空气时，甲烷接触到黑元件表面，即在反应室中呈无烟燃烧，放出燃烧热，使黑元件(铂丝)的温度升高，导致铂丝的电阻值明显增加，于是电桥就失去平衡，输出一定的电压。在甲烷浓度低于4％的情况下，电桥输出的电压与甲烷浓度基本上呈直线关系，因此可以根据测量电桥输出电压的大小测算出甲烷浓度的数值。其国内的代表产品为抚顺煤炭安全仪器厂生产的AQP-1型热效式甲烷测定器。(2)热导型甲烷检测仪。热导型甲烷检测仪的基本原理和结构大体与热催化型相似，其主要差别是：热导型甲烷检测仪的反应元件为热敏元件如热敏电阻、铂丝、钨丝等。当反应室中充以含有甲烷的空气时，由于甲烷比空气的热导率大1.296倍，因而能降低热敏元件的温度，并导致其电阻发生变化，从而破坏电桥的平衡。代表产品有浙江奉化电子仪表厂生产的KDD-1型热导式甲烷测定器，常州红旗仪表厂生产的LRD-1型热导式甲烷测定器。(3)气敏半导体式甲烷检测仪。气敏半导体在加热到稳定状态的情况下，当有气体吸附时，吸附分子首先在表面自由地扩散。其间一部分分子蒸发，一部分分子就固定在吸附处。此时如果材料的功函数小于吸附分子的电子亲和力，则吸附分子将从材料夺取电子而变成负离子吸附；如果材料功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子将向材料释放电子而成为正离子吸附。NOx(氮类氧化物)倾向于负离子吸附，称为氧化型气体。HZ、CO、碳氢化合物和酒类倾向于正离子吸附，称为还原型气体。氧化型气体吸附到N型半导体上，将使载流子减少，从而使材料的电阻率增大。还原型气体吸附到N型半导体上，将使载流子增多，材料电阻率下降。根据这一特性，就可以从阻值变化的情况得知吸附气体的种类和浓度。国内产品有TONS-GOAA气体报警仪，GM3气体检测仪等。(4)红外吸收原理的甲烷检测仪。红外吸收型甲烷检测仪是利用不同气体对红外辐射有着不同的吸收光谱，吸收强度与气体浓度有关的规律来检测甲烷浓度的。红外吸收型气体分析检测仪一般由红外辐射源(白炽灯或者红外LED)，测量气样室，波长选择装置(滤光片)，红外探测装置(如热电探测器，热电池)组成。如果气体吸收谱线在入射光谱范围内，那么红外辐射透过被测气体后，在相应谱线处就会发生能量的衰减，未被吸收的辐射被探头测出，通过测量该谱线处能量的衰减量来得知被测气体浓度。红外线气体检测仪的优点是测量范围宽、选择性好、防爆性好，尤其是当被测气体浓度过高时，不会像载体催化元件那样发生中毒现象。(5)光学甲烷检测仪。光干涉式甲烷检测仪是我国煤矿井下普遍使用的一种测定甲烷浓度的便携式仪器。由于光通过气体介质的折射率与气体的密度有关，如果以空气室和甲烷室都充入同密度的新鲜空气时产生的条纹为基准(对零)，当甲烷室充入含有甲烷的空气时(抽气测定)，由于空气室中的新鲜空气和甲烷室中的含甲烷气体的密度不同，引起折射率的变化，光程也就随之发生变化，于是干涉条纹产生位移(移动)，从目镜可以看到干涉条纹移动的距离。由于干涉条纹的位移量与甲烷浓度成正比例关系，所以根据干涉条纹的位移量就可以测得甲烷的浓度，从目镜可以观察到干涉条纹移动后所处的甲烷浓度刻度值，于是便可测得甲烷浓度。国内早期产品以AQG-1型为主。