【摘 要】
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我国作为煤炭产量大国,长久以来对煤炭能源的需求巨大,随着开采量的持续加大和作业深度的不断加深,安全方面的隐患也正在逐渐增多,瓦斯事故、一氧化碳中毒事故,特别是这些有
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我国作为煤炭产量大国,长久以来对煤炭能源的需求巨大,随着开采量的持续加大和作业深度的不断加深,安全方面的隐患也正在逐渐增多,瓦斯事故、一氧化碳中毒事故,特别是这些有害气体所引发的事故在煤矿安全事故中占的比例逐年升高,不容忽视。因此,研制对矿井下有害气体进行实时监测的探测器,特别是能同时监测几种有害气体的探测器,是一件十分有意义的事情。本文设计了一种基于非分光红外(NDIR)探测技术的井下气体分析系统,实现了对煤矿井下一氧化碳(C0)、二氧化碳(C02)、瓦斯(CH4)这三种成分的同时检测。本文设计了完整的系统结构,并选择了合适的器件包括红外光源、气室、红外干涉滤光片、红外探测器等。在电子系统方面设计了放大滤波电路、数模转换电路、单片机控制电路及光源驱动电路,特别是高精密放大电路的设计,达到了很好的效果,为后面的信号处理提供了有力的保障,提高了多组分气体检测系统的检测精度。通过单片机和上位机程序的编写,从而完成了整个系统结构。本文通过对各成分的标准浓度气体的测量,获得测量数据和对应浓度间的对应关系,通过Origin软件的分析和处理,拟合出CO2、 CO、 CH4三种成分的关系曲线。并分析影响系统测量准确性的因素,包括环境温度变化、光源变化等。通过实验对多种成分的同时测量时,三种成分之间相互干扰问题进行了分析,得到了各个成分之间的影响系数,然后对测量结果进行了补偿。通过分析和补偿,进一步提高了多组分气体检测系统的精度。最后通过对实际气体的测量来验证系统,结果证明井下多组分气体一体化检测系统达到了预期的目标,具有较好的稳定性和测量精度。
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