GJG10H型红外甲烷传感器.

1、2010 年第 1 期 No. 12010煤炭科技COAL SCIENCE & TECHNOLOGY MAGAZINE文章编号：1008-3731(2010 01-0080-021 问题的提出目前国内煤矿井下瓦斯检测普遍采用热催化式甲烷传感器，其工作稳定性差，检测范围窄，需要经常标定，传感元件使用寿 命短，对某些气体容易引起 中毒成为热催化原理检测的致命缺陷，井下高粉尘、 高湿度环境会加速热催化式传感器的老化，影响传感器的性能。因此，开发一种新型的甲烷检测仪表是 十分必要的。2 国内外红外甲烷传感器发展使用情况国外使用红外原理检测甲烷浓度的技术已较为成熟，红外甲烷传感器已广泛应用于煤矿

2、井下，对安全生产发挥了重要作用。 国外的红外气体传感器产品已经历了由大到小、由低浓度测量到高浓度测量的发 展阶段。目前不仅有固定式检测仪表，还有便携式检测仪表，对环境的适应能力 在不断提高，工作电流也进一步减小。其代表性产品有英国科尔康公司生产的 CIRRUS 型红外传感器,德国德尔格(Drager 生产的红外气体变送器，美国传 感器技术 有限公司(1ST 生产的 IR 型红外光式传感器。这些产品性能稳定，测量 准确，为我国开发矿用红外甲烷 传感器从技术上提供了借鉴。通过几年的努力，国内先后开发出了具有自主知识产权的红外甲烷传感器，如：煤炭科学研究总院重庆研究院研究开发的 GJG10H 型红外

3、甲烷传感器,GJG100H (B 型红外甲烷传感器和 GJG100H (B型(管道用红外甲烷传感器等03 红外气体检测原理每种极性分子结构的气体如 SO 2、CO 2、CH 4 等,都有对应的红外线特征吸收波长,CH 4 特征吸收波 长为 3. 3 卩 m首先由单片机通过控制电路调制红外光源发出一定频率的红外光，红外光通过 充有待测气体的光学气室，到达两片波长完全不同的滤光片，一路探测滤光片允许 目标气体特征吸收波长的光通过，另一路参比滤光片允许不可能被目标气体吸收的 红外光通过。经过滤光片筛选的红外光最终到达红外线探测元件转换为电信号，由后部滤波放大电路处理后输入到快速多路 AD 转换器。由

4、于红外线检测受温度 影响很大，所以需要温度补偿。红外甲烷传感器检 测原理如图 1 所示。图 1 红外甲烷传感器整机原理4 性能优势(1 测量准确：与催化原理传感器相比，红外甲GJG10H 型红外甲烷传感器刘怀森 1,程伟 1,高修忠 2,孙世岭 3(1.徐州矿务集团有限公司 生产技术部，江苏徐州 221006; 2.徐州矿务集团有 限公司 庞庄煤矿,江苏徐州 221141; 3.煤炭科学研究总院 重庆研究院，重庆 400037摘要：非色散红外(NDIR 气体检测技术是近几年发展起来的一种先进的气体 分析技术，具有检测精度高，响应时间快，检测范围宽，性能稳定，不受检测环境中其他气体 的干扰，寿命

5、长等特点。随着红外甲烷传感器技术的提高和成本的降低，将在煤 矿安全监控领域得到广泛的应用。关键词：红外甲烷传感器；性能稳定；应用中图分类号：TD712+. 55文献标志码:B红外光源气室双路光传感器前置滤波放大频率控制温度补偿多通道 AD 转换单片机智能系统显示按键遥控信号输出 报警80文章编号：1008-3731(2010 01-0081-02烷传感器测量结果不受气体流速的影响(2 测量误差小，精度高：与催化原理传感器相比,红外甲烷传感器测量误差小于 6%。(3 反应速度快：由于红外线检测过程中并不 消耗被检测气体，从原理上来说可 达到实时响应的 效果，在同为扩散环境的条件下红外线检测一般比

6、 催化式检测快 7s。(4 标定周期长：由于内部采用单光路双波长 测量，既保证了测量结果的准确稳 定，又可防止长久工作引起的测量值的衰减。所以长期稳定性好，标校周期一般 为 6 个月。(5 不受背景气体干扰：由于红外线检测元件 接收的红外光只跟甲烷气体有关 系，所以无论背景 气体怎么改变，都不影响所测甲烷气体的浓度，更不存在有毒有 害气体中毒等现象。(6 测量范围宽：此红外甲烷传感器可连续精 确测量 0100%范围的甲烷气体浓 度，更能满足煤矿井下监测甲烷气体浓度的需要。(7功耗低:气体探测部分采用了目前国际上 先进的非色散红外检测技术，整个 气体检测过程中 无大功率器件，从而使整机功率大大降

7、低，可保证传 感器在井下更 长距离的带载能力。5 结语GJG10H 型红外甲烷传感器的研制成功，是对采用热催化式甲烷传感器的超 越。该传感器寿命为 3 5a ,完全基于我国煤矿地下的实地环境设计，能有效进行 复杂环境下甲烷气体的监测，并且完全兼容煤矿现有的安全监测系统，同时还具有 无需标定、全量程测量等诸多特点。但该传感器通电预热时间比 热催化式甲烷 传感器长，需要进行改进，以进一步增强安全监控系统的稳定性。作者简介：刘怀森(I960,男，江苏丰县人，1985 年毕业于徐州煤炭工业学校 地下开采专业，2001 年毕业于中共中 央党校，徐州矿务集团有限公司生产技术部工 程师。(收稿日期：2009

8、-11-13! 812010 年第 1 期 No. 12010煤炭科技COAL SCIENCE & TECHNOLOGY MAGAZINE夹河煤矿开采深度已达-1000m 以下，随着开 采深度的增加，地温越来越高，湿度接近饱和，在这种高温高湿的环境下，工人热害疾病非常严重，因热害诱发其 他疾病导致的死亡事故也有发生，安全形势十分严峻。为解决这一难题，夹河煤 矿与中国矿业大学（北京合作研发了 HEMS 降温系统，并在井下进行了一期工程 建设及运行，取得了较好的效果。在此基础上，该矿又进行了二期扩容工程研究 对高温的 二面四头”进行联合降温降湿,使-1150m 水平的 7446 工作面回风温 度控制在 2629C,与降温前相比回风温度降低了 46C,相对湿度降低了 5%15%,达到了更广区域联合降温的目的,保证了矿井安全生产。1 二期扩容工程的提出与降温区域的选定 1. 1HEMS 降温系统循环工艺HEMS 系统降温二期扩容工程研究及应用 赵玮（徐州矿务集团有限公司 夹河煤矿,江苏徐州 221167摘要：在 HEMS 降温系统一期工程的基础上进行二期扩容工程研究，对高温的二面四头”进行了联合降温降湿，达到更广区域联合降温的目的。