光学瓦斯检测仪器课件.ppt

光学瓦斯检测仪器 一、光学瓦斯检定器的功能和特点1、功能：是用来测定瓦斯浓度，也可测定其他气体（如二氧化碳等）的浓度。010%（精度0.01%）按其测量瓦斯浓度的范围分为 0 100%（精度0.1%）2、特点：是携带方便，操作简单，安全可靠，且有足够的精度；但构造复杂，维修不便。二、光学瓦斯检定器的种类和构造 光学瓦斯检定器有很多种类，我国生产的主要有AQG和AWJ型，其外型和内部构造基本相同，现以AQG1型为例说明其构造如下：AQG1型瓦斯检定器外型是个矩形盒子，由气路、光路和电路三大系统组成，如下图所示：,1、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）和盘形管等组成，其主要部件的作用是：（1）气室：用于分别存贮新鲜空气和含有瓦斯或二氧化碳的气体。（2）水分吸收管内装有硅胶（或氯化钙），用于吸收混合气体中的水分，使之不进入瓦斯室，以使测定准确。（3）二氧化碳吸收管内装有颗粒直径为25mm的钠石灰，用于吸收混合气体中的二氧化碳，以便准确测定瓦斯浓度。（4）盘形管：其外端连通大气，其作用是使测定时的空气室内的空气温度和绝对压力与被测地点（或瓦斯室内）的温度和绝对压力相同，同时又使含瓦斯的气体不能进入空气室（起平衡和隔离作用）2、光路系统 光学瓦斯测定器是根据光干涉的原理制成的。光路系统由下图所示，其工作原理如下：,由光源1发出的光，经聚光镜2、3到达平面镜4，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5折射后，两束光在b点经平面镜反射，一同进入反射棱镜6，再反射给望远镜系统，由于光程差的结果，在物镜的焦面上将产生干涉条纹。由于光的折射率与气体介质的密度有直接关系，如果以空气室和瓦斯室都充入新鲜空气时产生的条纹为基准（对零），那么，当含有瓦斯的空气充入瓦斯室时，由于空气中的新鲜空气与瓦斯室中的含有瓦斯的空气的密度不同，它们的折射率即不同，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。由于干涉条纹位移的大小与瓦斯浓度的高低成正比关系，所以，根据干涉条纹移动的距离就可以测知瓦斯的浓度。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。3、电路系统 其功能和作用是为光路供给电源。由电池、灯泡、光源盖、光源电门和微读数电门组成。三、光学瓦检器的使用方法和注意事项1、使用前的准备工作（1）检查药品性能 检查水分吸收管中的硅胶（或氯化钙）和外接的二氧化碳吸收管中的钠石灰是否变色，若变色则失效，应打开吸收管更换新药剂。新药剂的颗粒直径要在25mm之间，不可过大或过小。因为颗粒过大不能充分吸收通过气体中的水分或二氧化碳；颗粒过小又容易堵塞甚至粉末被吸入气室内。颗粒直径不合要求会影响测定精度。（2）检查气路系统 首先检查吸气球是否漏气：用手捏扁吸气球，另一只手掐住,胶管，然后放松气球，若气球不胀起，则表明不漏气；其次，检查仪器是否漏气：将吸气胶皮管同检定器吸气孔连接，堵住进气孔，捏扁吸气球，松手后不胀起为好；最后，检查气路是否畅通：即放开进气孔，捏放吸气球，以气球瘪起自如为好。（3）检查光路系统按下光源电门，由目镜观察，并旋转目镜筒，调整到分划板清晰为止。再看干涉条纹是否清晰，如不清晰，可取下光源盖，拧松灯泡后盖，调整灯泡端小柄，同时观察目镜内条纹，直到条纹清晰为止，然后拧紧灯泡后盖，装好仪器。（4）清洗瓦斯室 在地面或井下新鲜空气中，手捏气球5 10次。（5）对零 按下微读数电门，旋转微调螺旋，观看微读数观察窗，使微读数盘的零位刻度与指标线重合；旋下主调螺旋盖，再按下光源电门，调动主调螺旋，同时观看目镜，在干涉条纹中选一黑基线与分划板的零位相重合，并记住这条黑基线；然后，一边观看目镜一边盖好主调螺旋盖。,2、注意事项 光学瓦斯检定器测定前校正的方法之一，是将第一条黑基线对在“0”上，如果第五条彩色条纹正好在7%的位置上，说明仪器是准确的，可以使用。仪器在使用一段时间或经过修理之后，都必须校正。把仪器的读数与标准读数相比较，若误差在规定的范围内，则可以使用，否则应进行检修。仪器允许误差如下：测量范围，%CH4 01 1 4 4 7 7 10允许误差，%CH4 0.05 0.1 0.2 0.3四、应用瓦检器测定瓦斯浓度的步骤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是否重合。若有移动，则按“对零”操作方法进行调整，使光谱处于零位状态。,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，如图中b所示：,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，如图中c所示，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。例如，若从整数位读出的数值为1，微读数为0.52，则测定的瓦斯浓度为1.52%。五、怎样应用瓦检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，要首先测出瓦斯浓度，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，再乖以0.955的校正系数（由于二氧化碳的折射率与瓦斯折射率相差不大，一般测定时，也可不作校正），即为所要测定的二氧化碳浓度。例如：用瓦检器在矿井总回风巷内进行测定工作，在未去掉二氧化碳吸收管时，测得巷道断面上、下1/5处的读数分别为0.68%和0.45%;取下二氧化碳吸收管测得巷道断面下1/5处的读数为1.19%。试计算并判断该回风巷中风流的瓦斯和二氧化碳浓度是否符合规程规定？解：（1）风流中瓦斯浓度为0.68%；（2）风流中二氧化碳浓度为（1.19%0.45%)0.955=0.71%或 1.19%0.45%=0.74%(3)风流中的瓦斯和二氧化碳浓度都不超过0.75%，因此，符合规程规定。,六、使用光学瓦斯检定器进行测定时，为什么会发生零位漂移？如何预防？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。发生零位漂移的常见原因，一是仪器空气室内的空气不新鲜，盘形管失去作用；二是“对零”时的地点与待测地点的温度和压力相差较大；三是瓦斯室气路不畅通。防止零位漂移的办法有：1、经常用新鲜空气清洗空气室，不要连班使用一个检定器，以免盘形管内空气不新鲜。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、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。七、当温度和气压变化较大时，怎样校准用光学瓦斯检定器测得的瓦斯浓度？光学瓦斯检定器是在1个标准大气压（101325Pa）、温度数20C的条件下标定刻度的。当被测地点的大气压力超过101325100Pa,温度超过20 2C范围时，应当进行修正。修正的方法是将已测得的瓦斯和二氧化碳浓度值乖以较正系数：=101325pT 293=345.82 T p式中 T 测定地点绝对温度K。绝对温度与摄氏温度t的关系是 T=t+273：p测定地点的大气压力Pa。例如：在井下某一地点用光学瓦斯检定器测定的风流中的瓦斯浓度为0.86%，同时测得该地点的空气温度为28C、大气压力为78805 Pa。求算该地点的真实瓦斯浓度值？解：应用上式求算较正系数为：=345.82 T p=345.82（28+273）78805=1.32该地点真实的瓦斯浓度值为:0.86%1.32=1.14%八、使用和保养光学瓦斯检定器应注意哪些问题？1、携带和使用时，防止和其他硬物碰撞，以免损坏仪器内部零件和光学镜片。2、光干涉条纹不清晰，往往是由于空气湿度过大，光学玻璃上有雾粒或灰尘在上面以至光学系统有毛病造成的。如果调动光源灯泡,后不能达到目的，就要由修理人员拆开进行擦拭，或调整光路系统。3、测定时，如果空气中含有一氧化碳、硫化氢等其他气体时，因为没有这些气体的吸收剂，将使瓦斯测定结果偏高。为消除这一影响，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%二氧化锰的混合物，可消除一氧化碳的影响。4、在火区，密闭区等严重缺氧地点，由于气体成分变化大，用光学瓦斯检定器测定瓦斯时，测定结果会比实际浓度偏大很多（试验可知氧气浓度每降低1%，瓦斯浓度测定结果约偏大0.2%）。这些，必须采取试样，用化学分析的方法而不能使用光学瓦斯检定器测定瓦斯浓度。5、高原地区的空气密度小、气压低，使用时应对仪器进行相应调整或根据当地实测的空气温度和大气压力用公式计算校正系数，对测定结果进行校正。6、仪器不用时，要放在干燥地方，并取出电池，以防腐蚀仪器。7、要定时对仪器进行检查、校正，发现问题，及时维修。不得使用带病、不准或损坏的仪器进行测定。,唧筒式一氧化碳检定器1、CO检定器的构造 抽气唧筒的构造如图所示：它是由铝合金管及气密性良好的活塞等组成。抽取一次气样为50ml。在活塞杆4上有10等分刻度，表示抽入气样的毫升数。三通阀阀把3有三个位置：阀把平放时，是抽取气样；阀把拨向垂直位置时，通过活塞把气样通过检定管插孔压出；当阀把在45位置时，处于密闭状态，此时可把气样带到安全地点进行检定,2、比长式CO检定管的构造 CO检定管由外壳、堵塞物、保护胶、隔离层及指示剂等组成，如图所示：外壳用中性玻璃加工而成。堵塞物用的是玻璃丝布、防声棉或耐酸涤纶，它对管内物质起固定作用。保护胶是用硅胶作载体吸附试剂制成。隔离层是有色玻璃粉或其它惰性有色颗粒物质。指示剂是以活性硅胶作载体，吸附化学试剂碘酸钾和发烟硫酸加工处理而成的。检定管上的除印有刻度外，在上端淌标有测量上限，图中的0.5，即为测量上限为0.5%CO。,3、比长式CO检定管的常量检测方法（1）在测定地点将活塞往复抽送气23次，使检定管内充满待测气体，将阀扭至45位置。（2）打开CO检定管的两端封口，把标有“0”刻度线的一端插入插孔2中，将阀扭至垂直位置。（3）按检定管规定的送气时间将气样均匀的速度送入检定管（一般为100s送入50ml，有规定者例外）。（4）送气后由检定管内棕色环上端所指示的数字，直接读出被测气体中CO的浓度。4、比长式CO检定管检测高浓度气体的方法如果被测气体中CO的浓度大于检定管的上限（即气样尚未送完检定管已全部变色）时，应首先考虑测定人员的防毒措施，然后采用下述方法进行测定。,（1）稀释被测气体后再进行测定、计算被测气体浓度。操作如下：先准备一个充有新鲜空气的气袋，测定时先吸取一定量的待测气体，然后用新鲜空气使之稀释至1/21/10，送入检定管，将测得的结果乘以气体稀释后体积变大的倍数，即得被测气体中的CO浓度值。例如，用二型CO检定管进行测定：先吸入气样10ml，后加入40ml，新鲜空气将其稀释，在检定管规定时间100s内将50ml气样均匀送入检定管，其读数为0.04%，则被测气体中CO浓度为：0.04%（10+40）10=0.04%5=0.2%（2）采用缩小送气量和送气时间进行测定。如果采样量为 50ml，送气时间为100s的 CO检定管，测量高浓度时使采样量为50 Nml及送气时间100 Ns，则检定管读数乘以N（次数）所得数值即为被测气体中CO浓度的实际值。N值最好不大于2，因N值越大，采样量越少，容易产生较大的误差。（3）对测量结果比较高时，最好更换测定上限高的CO检定管。,5、比长式CO检定管检测低浓度气体的方法 当被测气体中CO浓度较小，用检定管测量，不易直接读出其浓度值大小时，可采用增加送气次数的方法进行测定。被测气体中CO浓度等于检定管读数除以送气次数。例如，用二型CO检定管进行测定，按采样量50ml，送气时间100s的要求，连续抽气和送气5次，检定管读数为0.002%,则被测气体中CO的浓度应为:0.002%5=0.0004%,