[发明专利]一种含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统及方法

摘要

本发明公开了一种含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统及方法，包括万能试验机、含瓦斯煤体加载罐、煤体试件、红外热像仪和信息采集装置，所述含瓦斯煤体加载罐和红外摄像仪均设置在万能试验机上，将煤体试件放置在含瓦斯煤体加载罐内进行吸附和加载，所述红外摄像仪用于采集媒体试件在加载条件下的温度场信息，并将采集的温度场信息传输到信息采集装置，所述信息采集装置用于记录和存储媒体试件在加载条件下的温度场信息。本发明通过红外热像仪实现含瓦斯煤体在加载条件下的温度场观测，观测区域覆盖煤体试件某一面，测温装置位置可调，实现含瓦斯煤体加载过程中温度场的准确、全面观测。

主权项

1.一种含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统，其特征是，包括万能试验机、含瓦斯煤体加载罐、煤体试件、红外热像仪和信息采集装置，所述含瓦斯煤体加载罐和红外摄像仪均设置在万能试验机上，将煤体试件放置在含瓦斯煤体加载罐内进行吸附和加载，所述红外摄像仪用于采集媒体试件在加载条件下的温度场信息，并将采集的温度场信息传输到信息采集装置，所述信息采集装置用于记录和存储媒体试件在加载条件下的温度场信息。

2.根据权利要求1所述的含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统，其特征是，所述信息采集装置采用计算机或便携式笔记本电脑。

3.根据权利要求1所述的含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统，其特征是，还包括媒体瓦斯吸附试验系统，所述媒体瓦斯吸附试验系统包括瓦斯供给装置和抽真空装置，所述瓦斯供给装置包括高压瓦斯罐和瓦斯气瓶，高压瓦斯罐的入气端和瓦斯气瓶之间通过高压管路连通；高压瓦斯罐的出气端通过高压管路与含瓦斯煤体加载罐连接；所述高压瓦斯罐和与瓦斯气瓶之间的高压管路上沿瓦斯流通方向依次串联设有减压阀、压力变送器、三通阀门和控制阀门；所述抽真空装置包括真空泵和真空表，所述真空泵通过高压管路与三通阀门连通；真空表设置在高压管路与三通阀门连接的高压管路上。

4.根据权利要求1所述的含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统，其特征是，所述含瓦斯煤体加载罐包括罐体、罐盖、加压头和红外镜头，所述罐体通过支撑座固定在检测平台上；所述罐盖通过螺栓固定在罐体上端，所述罐盖中部设置有一通孔，所述加压头的一端设置在罐体内，另一端穿过罐盖上的通孔延伸到罐体外，所述罐体与红外摄像仪的镜头正对的一侧开设有圆形通孔，该圆形通孔内设置有红外镜头，红外热像仪通过红外镜头对罐体内的媒体试件进行辐射温度场的测量；所述罐体的另一侧下端设置有瓦斯充填通道，所述瓦斯充填通道通过高压管路与高压瓦斯罐连接。

5.根据权利要求4所述的含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统，其特征是，所述罐体和罐盖分别采用高压非金属材料制成，所述红外镜头由法兰和镶接在法兰上的光学晶体镜片组成；所述光学晶体镜片为采用单晶熔体法、气相法、溶液法和固相再结晶制备及多层增透技术制成的晶体镜片。

6.根据权利要求4所述的含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统，其特征是，所述罐体的顶部设置有凹槽，所述凹槽内嵌设有密封圈。

7.根据权利要求1所述的含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统，其特征是，还包括设置在万能试验机上的红外热像仪定位装置，所述红外热像仪定位装置包括两个滑杆、滑块和托举杆，两个滑杆沿横向平行布置，且位于含瓦斯煤体加载罐后方，所述滑杆通过套环固定在万能试验机上，且滑杆上设置有刻度，所述滑块设置在两个滑杆上，所述滑块上设置有两个托举杆，所述红外热像仪固定设置在两个托举杆上，所述滑块与所述托举杆通过螺栓连接，实现托举杆的高低调节。

8.一种采用权利要求1‑7中任一项所述的含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统的观测方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)将待测煤体加工成正方体形状的煤体试件，将煤体试件放置在含瓦斯煤体加载罐内；

(2)通过煤体瓦斯吸附试验系统向含瓦斯煤体加载罐内输送瓦斯；

(3)开启红外摄像仪和信息采集装置，并调整红外摄像仪的位置，使煤体试件的探测表面能在红外热像仪中完整呈现；

(4)开启万能试验机，在外荷加载条件下，将含瓦斯的煤体试件变形破坏；

(5)信息采集装置记录、存储整个过程中含瓦斯煤体试件的温度场信息。

9.根据权利要求8所述的采用含瓦斯煤破坏过程中辐射温度场观测系统的观测方法，其特征是，所述步骤(2)中，将瓦斯压力设定为真实地层中的瓦斯压力值，持续时间48h。