光干涉瓦斯检定器的使用及维护演示幻灯片

1,光学瓦斯检测仪的原理、使用及维修方法,2,3,一、功能和特点,光学瓦斯检定器，是用来测定瓦斯浓度，也可测定其他气体（如二氧化碳等）的浓度的一种仪器。按其测量瓦斯浓度的范围分为010%（精度0.02%）和0100%（精度0.1%）两种。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。,4,二、仪器的主要技术数据,1、测量范围010%0100%2、测小数范围01%3、分划板刻度：,0246810,5,二、仪器的主要技术数据,作整数读数时：1%作小数读数时：0.02%4、电源：1.5V（伏）（1号干电池1节）5、照明灯泡：1.35V（扁球头）6、外形尺寸：1909038mm7、重量1.6Kg,6,三、光学瓦斯检定器的工作原理,光波的产生光是以波的形式从光源向四面传播的，光波和水波相似，只是光波用眼睛看不见，凸起的部份叫波峰，凹下去的部分叫波谷。波峰间的距离叫波长（入），不同颜色的光线其波长不同。光线可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色。光有各种特性，光的干涉就是其特性之一。所谓光的干涉，就是波长相同的两波相互产生波峰增长，或者抵消的现象。如图示：,7,三、光学瓦斯检定器的工作原理,8,三、光学瓦斯检定器的工作原理,相长干涉,相消干涉,两波相消的叫相消干涉，两波相加的叫相长干涉。相消干涉及使光线亮度降低变暗，相长干涉使亮度提高。,9,三、光学瓦斯检定器的工作原理,光学瓦斯检定器就是根据这个道理制成的。在一定的温度和压力下，用光学瓦斯检定管来测量矿井空气中的甲烷含量，其光学原理如图示：,10,三、光学瓦斯检定器的工作原理,11,三、光学瓦斯检定器的工作原理,由光源发出的光经过聚光镜后，聚成一束光到达平面镜，在平面镜的O点分成两部分，第一束光就是从平面镜反射出来的，第二束光是从平面镜折射出来的。第一束光穿过气室的侧壁，由折光棱镜将其折回，它穿过另一侧的小气室以回到平面镜，折射入平面镜的后表面，反射到平面镜的“O”点，穿出平面镜后向反射棱镜前进，再经偏折后，进入望远镜。第二束光线射入平面镜后，在其前表面反射，然后通过气室的中央小室回到平面镜上的“O”点与第一束光会合产生干涉现象后一同进入望远系统。两束光在物镜的焦平面上显现出白光特有的干涉现象，干涉条纹中央为白色条纹，两边为彩色条纹。,12,三、光学瓦斯检定器的工作原理,当各气室内充进相同的气体时，两束光波所经过的光程相同（光程=光线所通过的路程与光所通过的物质的折射率的乘积）如果在一束光的光程中改变气体的化学成份，或改变温度、压力等时，因折射率发生变化，所以光程也随之变化，干涉产生的条纹也发生移动。根据条纹移动的距离，可以确定折射率发生变化的程度。甲烷的浓度与条纹移动距离成正比。,13,四、仪器的构造,14,四、仪器的构造,15,四、仪器的构造,1、光学系统（光源、聚光镜）光源：采用1.35V、0.3A的白光小灯泡。内部反光层是白色的，这个小灯泡与干涉条纹有很大关系，不得任意更换。聚光镜：用来汇聚光源发出的灯光，使之增强亮度，在灯泡前装有0.5毫米细缝的光屏，能挡去多余的光。使干涉条纹更加清淅。,返回,16,四、仪器的构造,2、干涉系统平面镜组：该镜组是仪器的心脏组件，镜片用质量良好的光学玻璃组成，镜片后边镀银和铝，形成反射膜，平面镜的平行度要求极严格。将直接影响干涉条纹清晰度。折光棱组：是干涉系统的重要组件，由光源来的光投射到平面镜上，分成两列光，这两列光分别经过空气室和气样室，射到折光棱镜上，然后经过两次90度反射，又将两列光线平行地射回平面镜。,返回,17,四、仪器的构造,反射棱镜：该棱镜的作用是将光线作90度转向。通过螺杆调节，可使干涉条纹移动，调节支板可以寻找干涉视场的范围。气室：气室是测定气体的主要组件，其长度为120mm，共分三路，两侧为空气室，中间为气样室。各室上侧有弯管如图示：管1接盘形管组，管3与管4相通。管2和管5分别与气样的出口和进口相接，管6是装封闭堵头用的。各气室管路必须畅通无阻。以免影响测定结果的准确性。气室两端用平行玻璃胶合封闭。,返回,18,四、仪器的构造,3、测定部份反射棱镜：该棱镜的作用是将光线作90度转向。通过螺杆调节，可使干涉条纹移动，调节支板可以寻找干涉视场的范围。气室：气室是测定气体的主要组件，其长度为120mm，共分三路，两侧为空气室，中间为气样室。各室上侧有弯管如图示：管1接盘形管组，管3与管4相通。管2和管5分别与气样的出口和进口相接，管6是装封闭堵头用的。各气室管路必须畅通无阻。以免影响测定结果的准确性。气室两端用平行玻璃胶合封闭。,返回,19,四、仪器的构造,20,四、仪器的构造,气室组气室的长度因仪器型号不同而异，气室越长仪器的精度越高，但测定的范围也越来越小，反之精度低，测定范围大。物镜：它是由双凸透镜和凹透镜用透明树脂胶合而成的。要想收到质量好的图像，在镜片上不能有明显的划痕、气泡、砂眼、麻点以及脱胶等现象。,返回,21,四、仪器的构造,分度板：其表面光洁度要求为1级，有效范围为1.60.4毫米的长方框，在010%的范围内共有21道刻线，干涉条纹经物镜成像，在分划板上显示出来。目镜：它主要起放大作用，便于观测，可以通过保护玻璃座旋转来调节视力，直至分度线看清为止。,返回,22,四、仪器的构造,4、气路系统：空气室的入口和出口分别装有盘形管和封闭堵头，如图示：盘形管的作用是自动平衡气压变化（使空气室和大气沟通，保持和气样室有相同的压力），并能减少瓦斯扩散的影响，气样室和吸收管连接，吸收管里装钠石灰。干燥剂管一般是矿井水蒸气较大时采用（即空气湿度大）。管内装氯化钙。把水蒸气吸收掉，以保证测量的准确性。如果二氧化碳成分较大，用吸收管（辅助吸收管）不能完全吸收，影响准确测定时，干燥剂管里也可装钠石灰。,返回,23,五、使用方法,（一）瓦斯测定1、甲烷浓度的测定2、二氧化碳的测定3、测定中应注意的问题,24,五、使用方法,（二）、使用前的准备工作1、检查药品是否失效,25,五、使用方法,吸收管内的硅胶或氯化钙和钠石灰，如果变质或失效就会降低吸收能力，影响测定的准确性。药品颗粒的大小以3mm5mm为宜，太小则粉末太多，容易进入气室，太大则药品不能充分发挥吸收能力。吸收管内的三块隔片就是为了气体和药品表面充分接触而设置的。,返回,26,五、使用方法,2、气密性检查（气路系统检查）首先检查吸气球是否漏气：用手捏扁气球，另一手掐住胶管，然后放松气球，若气球一分钟内不胀起，则表明不漏气；然后，检查仪器气室是否漏气：将吸气胶皮管同检定器吸气孔连接，堵住进气孔，捏扁气球，松手后球一分钟内不胀起；最后，检查气路是否畅通：即放开进气孔，捏放吸气球，以气球能瘪起自如为好。,返回,27,五、使用方法,3、检查干涉条纹是否清晰（光路系统的检查）把电池装入仪器，按下按钮，由目镜观察，旋转保护玻璃框，调整视度达到数字最清晰为止。,返回,28,五、使用方法,4、清洗气室使用前，必须用新鲜空气冲洗瓦斯室。（1）新鲜空气：空气未受污染的巷道，一般在井底车场或矿井总进风巷。（2）距被测地点温差不超过10：这种仪器对温度的变化比较敏感，温度变化，会引起零的条纹移动（现场称为“跑正”或“跑负”）,返回,29,五、使用方法,5、干涉条纹的零位调整（电路系统的检查）（1）清洗气室后，（2）转动测微手轮，使微动刻度盘归零（3）转动粗动手轮，使黑色的基线归零，并记住所对的这条黑线。旋上护盖，此后护盖不得再旋动。以免零位变动。,返回,30,五、使用方法,（二）检查瓦斯1、甲烷浓度的测定：测定时，将联接瓦斯入口的橡皮管伸至测定地点，然后慢慢握压吸气球次，挤压次数主要由橡皮管的长度决定，橡皮管越长，挤压次数越多，以仪器的瓦斯室中气体完全被置换为目的。待测气体进入瓦斯室，由目镜中观察干涉条纹是否已移动，先读出干涉条纹在分划板上移动的条数。,31,五、使用方法,例如条纹移动到之间然后转动测徽手轮，把对零位时所选用的那条条纹移动到的刻度线上，然后按下按钮（），读出刻度盘上的读数，如在0.24上，这时所测定的结果为30.243.24。测定后，应把刻度盘退转到零位。,32,五、使用方法,2、二氧化碳浓度测定首先测出瓦斯浓度，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，再乘以0.995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，也可不校正），即为所要测定的二氧化碳浓度。,33,五、使用方法,（1）公式二氧化碳含量（混合气体浓度瓦斯浓度）0.955a、二氧化碳浓度是算出的。b、甩掉钠石灰附管，测定地点一般在巷道的中下部，用检查瓦斯的方法读出混合气体的浓度。c、混合气体浓度和瓦斯浓度需在同一地点同一位置检查。d、用以上公式计算出二氧化碳的浓度。,34,六、光干涉瓦斯测定器一般故障及其处理,(1)干涉条纹的寻找与校正。寻找校正干涉条纹，在维修装校中较困难，其一般方法如下：引起干涉条纹消失的现象，一般多是由于光源系统的故障，如灯泡烧坏，线路损坏，灯泡位置移动，光屏移动和内部各光学零件变位等原因。因此寻找条纹之前，先检查下列部分：检查开关和线路是否正常；检查灯泡是否良好，其位置是否适当。,35,当各部分检查完好后，将光源接入电路中，使灯丝位置与光缆平等，而且要使灯泡发出的光恰好通过光缆，投射到平面镜上。此时用一张宽10mm，长50mm的洁白硬纸条放在平面镜前，对正通过窄缝投射来的光线，仔细检查这一列光线是否正对在平面镜面的右边。光的位置不能高于或低于镜面，否则应调整灯泡。然后把白纸条垂直放在气室右侧孔位置，检查从平面镜反射出来的光线是否刚好通过气室右侧孔，如果有偏斜可稍调节平面镜。再将白纸条移到折光棱镜前，检查光线是否正直。如果不正直，可移动光缆和灯泡的位置。,36,当光斑符合要求后，再将白纸条放在测微玻璃和目镜筒的中间。检查光线通过平面镜、反射棱镜、物镜等后是否投射到目镜视场中央。如果偏高或偏低，可以调节粗动螺杆；若光线向左右偏时，可左右拨动反射棱镜。然后将所找到的光束通过目镜来寻找条纹，如果还发现光束向上、下、左偏时，可以重复前面的方法调节之。,37,按上述方法找到了干涉条纹，但却模糊不清，可能是仪器上的光学零件被灰尘沾污或物镜的位置不对。因此调整条纹清晰度时，首先应检查光学零件是否清洁，否则必须擦洗。如果光学零件擦洗后仍发现条纹不清晰，可沿着光轴前后移动物镜，必要时也可调整其他光学零件和灯泡来达到最清晰的干涉条纹。光学零件擦洗方法一般是用小棒卷脱脂棉，浸少许酒精，擦试玻璃表面，再用洁白细软的净布或绸布擦亮，如遇有油脂，还可以用碳酸钙、乙醚作同样的擦洗。擦洗时应注意不要使酒精等浸入平面镜的镀膜面、物镜的胶合面和分划板的涂漆面，以免损坏。,38,为了保证仪器测量准确度，必须校正条纹的宽度。一般是采用垫锡箔于折光棱镜及平面镜底面或修挫该底面(锡箔层数不该超过两层，修锉的底面应保证平整、无毛刺)。后一方法能保证条纹宽度在较长时间内稳定，是比较好的。仪器的校正方法将在下面作专节介绍。干涉条纹移动，可用调整灯泡位置的方法，使它移向视场中央。此方法不能解决时，可以左右移动反射棱镜或稍微调整平面镜来修正。但当调整平面镜时应注意最后的条纹宽度不发生变化。,39,(2)读数不准确。其原因可能有以下几个：第一，压测微玻璃的弹簧片失灵，使测微玻璃转动时与刻度盘的转动不一致，使读数不真实。这时可把弹簧片用手略向外弯开，增加其弹力，或更换弹簧片