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矿井瓦斯的检测仪器集贤煤矿安培中心王贵喜导语：1856年，法国人雅明（Jamin）利用布留斯特干涉条纹制成干涉仪；即有名的雅明干涉仪。1927年日本东京理化大学土井先生将雅明干涉仪加以改进，在保持同样精度的情况下，体积缩小一半，而且更易于调整，更适合于携带。此后，日本理工化学研究厅（简称：理研）根据土井的改进制造携带型干涉仪，1951、1952年分别研制成功了理研17、18型，后又陆续研制出理研21、28型。1953年中国科学院仪器馆仿制成功理研10L型瓦斯检定器，抚顺煤矿安全仪器厂于1966年正式投入生产。由于这种瓦斯检定器性能稳定，精确度高，坚固耐用，因而得到了广泛的应用，我国煤矿普遍采用这种仪器。矿井瓦斯的检测仪器光学瓦斯检定器一、光学瓦斯检定器的特点及其构造（一）光学瓦斯检定器的功能和特点光学瓦斯检定器的功能，是用来测定空气中瓦斯的浓度，也可以测定其他气体（如二氧化碳等）浓度的一种仪器。这种仪器的特点：携带方便，操作简单，安全可靠，并且有足够的精度；但构造复杂，维修不便。按其测量瓦斯浓度的范围分为：0～10%（精度0.01%）和0～100%（精度0.1%）两种。（二）光学瓦斯检定器的构造光学瓦斯检定器有很多种类，其外形和内部构造基本相同。现以AQG-1型为例说明其构造。AQG-1型瓦斯检定器外形是一个矩形盒子，由气路、光路和电路三大系统组成。（二）光学瓦斯检定器的构造1、气路系统气路系统由吸气管、进气管、水分吸收管、二氧化碳吸收管、吸气橡皮球、气室（包括瓦斯室和空气室）和毛细管等组成。（二）光学瓦斯检定器的构造2、光路系统（二）光学瓦斯检定器的构造3、电路系统其功能和作用是为光路共给电源。电路系统由干电池、灯泡、光源盖、光源电门和微读数电门组成。二、光学瓦斯检定器的工作原理光学瓦斯检定器是根据光干涉原理制成的。其工作原理：由光源1发出的光，经聚光镜2到达平面镜3，并经其反射与折射形成两束光，分别通过空气室和瓦斯室，再经折光棱镜6折射到反射棱镜7，再反射给望远系统8。由于光程差的结果，在物镜的焦平面上将产生干涉条纹。如果以空气室和瓦斯室都充入新鲜空气产生的条纹为基准（对零），那么，当含有瓦斯的空气充入瓦斯室时，由于空气室中的新鲜空气与瓦斯室中的含有瓦斯的空气密度不同，他们的折射率则不同，因而光程也就不同，于是干涉条纹产生位移，从目镜中可以看到干涉条纹移动的距离。根据干涉条纹位移的距离就可以测定瓦斯的浓度。我们在分划板上读出位移的大小，其数值就是测定的瓦斯浓度。(一)、使用前的准备工作1.对药品效能进行检查可从外观来判断药品是否失效：氯化钙正常：白色立方晶体，3～5毫米失效：浆糊固体状（1）（2）硅胶正常：深蓝色且光滑，2～3毫米失效：粉红色严重失效：粉白色且不光滑（3）钠石灰正常：白色颗粒，3～5毫米失效：粉白色三、光学瓦斯检定器的操作2.对各部分进行气密检查（1）检查吸气球。一手捏扁吸气球，一手压住橡皮管，看吸气球是否膨胀。（2）检查仪器其它部分。取下进气孔皮管，然后捏扁吸气球，再堵住进气孔，看吸气球是否膨胀。（3）检查气路系统是否畅通。放开进气孔，用手捏扁吸气球，放开吸气球马上膨胀说明正常。3.对电路部分进行检查线路短路电源短路（1）正常情况分别先后按下光源电门和微读数电门，若光源灯泡和微读数灯泡亮则正常。（2）故障情况①断路②联电③短路4.检查干涉条纹是否清晰装电池按按钮目镜观察调整视度判断是否清晰5.干涉条纹的零位调整按下按钮转动测微手轮使刻度盘零位与指标线重合第一步：第二步：按下按钮转动粗动手轮把干涉条纹中最黑的一条或两条黑线中的任一条与活划板上的零位对准，并记住所对的线旋上护盖（二）使用光学瓦斯检定器测定瓦斯浓度1、调零在待测地点附近的进风巷道中，捏放气球数次，然后检查微读数盘的零位刻度与指标线是否重合，选定的黑基线与分划板的零位重合。2、测定将连接在二氧化碳吸收管进气口的胶皮管伸向待测位置。然后捏放气球5～10次，将待测气体吸入瓦斯室。3、读数按下光源电门，由目镜中观察黑基线的位置。如其恰与某整数刻度重合，读出该处刻度数值，即为瓦斯浓度；如果黑基线位于两个整数之间，则应顺时针转动微调螺旋，使黑基线退到较小的整数位置上，然后从微读数盘上读出小数位，整数与小数相加就是测定出的瓦斯浓度。（三）使用光学瓦斯检定器测定二氧化碳浓度用光学瓦斯检定器测定二氧化碳浓度时，首先在靠近巷道底板200mm处测出瓦斯浓度，然后去掉二氧化碳吸收管，再测定出瓦斯和二氧化碳混合气体的浓度，后者减去前者，再乘以0.955的校正系数（一般二氧化碳的折射率与瓦斯折射率相差不大，一般测定时也可不校正），即为所要测定的二氧化碳的浓度。1.瓦斯含量的测定（1）把瓦斯入口的橡皮管伸入测定地点；（2）然后慢慢握压吸气球五六次，使待测气体进入瓦斯室；（3）由目镜观察，读出干涉条纹在分划板上移动的概数；（4）转动测微手轮，按下测微照明电路的按钮，读出刻度盘上的读数。2.二氧化碳含量的测定（1）首先测出瓦斯浓度；（2）然后去掉CO2吸收管，再测出瓦斯和CO2混合气体的浓度；（3）混合气体浓度减去瓦斯浓度，再乘0.955的校正系数，即为要测定的CO2浓度。（四）光学瓦斯检定器进行测定时，发生零位漂移的原因和预防方法光学瓦斯检定器发生零位漂移（俗称跑正或跑负），会造成测定结果不准或错误。发生零位漂移常见的原因：①仪器空气室内不新鲜，毛细管失去作用。②“对零”时的地点与待测地点的温度和压力相差较大。③瓦斯室气路不畅通。防止零位漂移的方法如下：（1）经常用新鲜空气清洗空气室，不要连班使用一个检定器，以免毛细管内空气不新鲜。（2）仪器对零时，应尽量在与待测地点温度相近、标高相同的附近进风巷内进行，以免因温差、压差过大引起零位漂移。（3）经常检查检定器的气路，发现不畅通或堵塞要及时修理。（五）当温度和气压变化较大时，校准光学瓦斯检定器测定瓦斯浓度光学瓦斯检定器是在一个标准气压（101325±100Pa）、温度20±2℃的条件下标定刻度的。超过这个范围就应进行修正，修正的方法是将以测得的瓦斯或二氧化碳浓度值乘以校正系数K′。T=t+273K′=345.82T/P（六）光学瓦斯检定器的常见故障与排除方法（1）检查药品时，如果药品失效颗粒变小成粉或胶结在一起。此时应更换药品。（2）气密检查时，如发现漏气应找出部位更换吸管或吸气球；如接头漏气将管头切下。（3）检查光路时，如果发现无光应更换灯泡；如灯泡正常应更换电池。（4）当发现干涉条纹不归零，或干涉条纹和分划板的刻线不平行时，应找专职人员修理。（5）当目镜内出现雾气时，也应找专职人员修理。四、使用和保养光学瓦斯检定器应注意的问题（1）携带和使用时，防止和其他硬物碰撞，以免损坏仪器内部的零件和光学镜片。（2）光干涉条纹布清晰，是由于湿度过大玻光学璃片上有雾气或灰尘。如果调整光源灯泡后还打不到目的，就得由专职人员修理。（3）测定时，如果空气中含有一氧化碳、硫化氢等其他气体时，因为没有气体吸收剂，将使瓦斯结果测得偏高。为了消除此影响，应再加一个辅助吸收管。管内装有颗粒活性碳，可消除硫化氢影响；装有40%氧化铜和60%二氧化锰混合物，可消除一氧化碳影响。四、使用和保养光学瓦斯检定器应注意的问题（4）在火区、密闭区等严重缺氧的地点，由于气体成分变化大，测定结果要偏大。此时，应进行采试样，用化学分析的方法确定其浓度，不准用光学瓦斯检定器测定其瓦斯浓度。（5）高原地区空气密度小、气压低，使用仪器前要进行调整。（6）仪器不用时，放在干燥的地方，并取出电池，以防腐蚀仪器。（7）定期对仪器进行检查、校正，发现问题及时维修，不准用损坏的仪器进行测定。第二节便携式瓦斯检定器一、便携式瓦斯检定器的特点和种类便携式瓦斯检定器是一种携带式可连续自动测定瓦斯浓度的全电子仪器，具有操作方便、读取直观、工作可靠、体积小、质量轻、维修方便等特点。便携式瓦斯检定器的种类很多，按检测原理分有热催化式、热导式及半导体气敏元件式三大类；热催化便携式瓦斯检定器的测量范围：0～4%CH4或0～5%CH4，用于低浓度瓦斯的测定。热导式便携式瓦斯检定器的测量范围：0～100%CH4，用于高浓度瓦斯的测定。热导式便携式瓦斯检定器，元件寿命长，不存在催化剂中毒现象。二、便携式瓦斯检定器的构造和工作原理1、热催化式热催化式瓦斯检定器由传感器、电源、放大电路、警报电路、显示电路等部分构成的。其中，传感器是仪器的主要部分它直接与瓦斯接触反应，把瓦斯浓度值变成电量，由放大电路放大后送给显示和报警电路。在瓦斯浓度低于4%的情况下，其电路中的电桥输出电压与瓦斯浓度成正比的关系。当瓦斯浓度超过4%的情况下，其电路中的电桥输出电压与瓦斯浓度不再成正比的关系。所以，热催化式瓦斯检定器只能用于低浓度瓦斯的测定。二、便携式瓦斯检定器的构造和工作原理2、热导式热导式瓦斯检定器与热催化式瓦斯检定器的构造基本相同，也是由传感器、电源、放大电路、警报电路、显示电路等部分构成的。瓦斯含量越高其电路中的电桥就越不平衡，输出的电流就越大，根据电流的大小便可得知空气中瓦斯含量值。利用这种原理制成的检定器一般常用于检定高浓度瓦斯。三、便携式瓦斯检定器的使用1、便携式瓦斯检定器在每次使用前都必须充电，保证可靠工作。使用时，首先在清洁空气中打开电源，预热15min，观察指示是否为零；如有偏差则需调整电位器使其归零。三、便携式瓦斯检定器的使用2、便携式瓦斯检定器的使用注意事项（1）在携带和使用中严禁摔打、碰撞、被水淋或浸泡。（2）当使用中发现电压不足时，立即停止使用。（3）对仪器的零点测试精度及报警点应定期（一周或一旬）校验。（4）当环境中瓦斯浓度和硫化氢浓度超过规定值后，仪器应停止使用，以免损坏元件。（5）在在检查过程中，注意顶板支护及两帮情况，防止伤人。（6）当瓦斯浓度或氧气浓度超过规定限度时，应迅速退出并及时处理或汇报。（7）当闻到有特殊的异杂气味时，要迅速退出注意安全。三、便携式瓦斯检定器的使用3、常见的故障与排除方法（1）当打开开关后，如无显示，则可能线路中断，也可能是电池损坏，应维修或换电池。（2）显示时，时隐时现则可能是电池接触不好，应重修开关或装电池。（3）如果显示不为零，调零电位仍无法归零时，则应找专职人员修复调校。四、便携式瓦斯检定器的日常维护（1）爱护仪器，保持仪器清洁。（2）及时校验，保持其精度。（3）在通风干燥处保存。（4）发现电池没电应及时充电，以防损坏电池。第三节一氧化碳检测仪煤矿发生火灾或瓦斯、煤尘爆炸事故时，都会产生大量的一氧化碳气体。一氧化碳无色、无味、有剧毒，对人身危害极大。因此，及时检测矿井中的一氧化碳，是保证矿工安全的一项重要手段。现行检测一氧化碳手段主要有：①束管检测②一氧化碳检测仪③抽气唧筒取样，色谱分析④一氧化碳检定管。一、氧化碳检测仪的结构与种类按原理分为电化学、红外线吸收气敏半导体型；按安装方式分为便携式和固定式两种。LTJ-300型便携式瓦斯检测报警仪是应用电化学原理实现空气中一氧化碳气体含量测量与超限自动报警的携带式仪器。它具有读取迅速、直观、准确及连续监测等特点。显示范围：0～0.0003%CO；报警范围：0.2×10-4CO～1.5×10-3内，任意可调。报警方式为：断续声光信号。LTJ-300型便携式瓦斯检测报警仪其结构为长方形，左上部为报警指示灯，右上部为传感器中部为三位数码显示窗，仪器的右侧设有电源开关。二、一氧化碳检测仪的使用1、准备（1）检查工作电压。（2）电零点检查。2、使用仪器检查完毕后，即可进行工作，监测人员所在位置的一氧化碳浓度。二、一氧化碳检测仪的使用3、注意事项（1）不要在含有H2S、SO2、H2、NO等气体的场合下使用，否则会产生误差。（2）不要在高于0.0003%CO的地点长时间使用，否则会影响传感器的使用寿命。（3）使用过程中，严禁拆开仪器，更不许在含有爆炸气体的地点更换电池。（4）注意仪器的保养，每周用毛巾清除传感器上的灰尘，以保证仪器通风良好。（5）对仪器的零点、指示值、报警点每旬调试一次。（6）仪器应定期更换电池。不使