煤矿安全监控系统中无线激光甲烷传感器的研究与设计_第1页
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煤矿安全监控系统中无线激光甲烷传感器的研究与设计摘要：本文对无线传感器进行基本误差、响应时间、温度和压力影响等性能测引言煤矿安全生产中起到很重要的作用。热导甲烷传感器采用甲烷和空气导热率不同的原理实现甲烷浓度的监测，主要用于高浓度段4%～40%瓦斯监测。红外和激光甲烷传感器，都采用光谱吸收原理，均能Mesh无线自组网技术的激光甲烷传感器的研究与设计。1煤矿安全监控系统概况1.1安全监控系统现状以对矿井下各种气体的含量及残留状况进行监测，可以对各种安全监测信息进行分析与利用。现行的安全监控系统大多是20世纪90年代后期所创建的，具有较不具备稳定性等诸多问题。③系统不具备较高的诊断功能，不能对故障点及性质进行详细的判断，存在较高的错误报警率。④现行的系统无法区分报警，且安全防护性能较低。现行系统无法与大数据时代及三化融合的要求存在较多的差别。1.2新系统改造标准依据对于以上这些问题，国家颁发了相关文件为安全监控系统的升级改善提供相应的技术支撑及目标要求。为了将煤矿生产的安全监控系统进行升级改善，河南省输过程具有数字化，使防护级别实现IP65要求。②系统具备预警和报警的功能，可以进行分级报警，能够抵抗电磁的干扰。③系统可以接入较多的系统，如瓦斯抽放等，使多系统、多网的数据相互融合。④非正常数据的分析及储存加密功能，完2传感器的工作原理甲烷气体对特定波长的激光具有吸收作用，可通过检测激光光强被吸收的强弱来判断被测环境中甲烷的浓度。本文采用双波长检测法，它与传统单波长吸收光谱技术的不同之处是具有2个波长，通过测量波长和参考波长2个同时测定待测气体，以克服单波长测定时的光路中由背景引起的干扰。相比传统催化甲烷传感器，使用同时对激光甲烷进行温度和压力补偿，进一步提高了传感器的测量精度和稳定性。按照比尔定律，激光器发射出强度为I0的激光，经2个不同的单色器选取出双波长，即测量波长λa和参考波长λb,穿过浓度为C、长度为L的甲烷气体，会因吸收而产生损失，激光强度变为：由(1)/(2)可得到投射光强，即l(λa)/l(λb)<1,式(3)进一步转换可得被测甲烷气体浓度3传感器总体设计无线激光甲烷传感器主要由锂电池供电电路、微处理器、甲烷浓度采集电路、人机交互、控制输出和无线通信电路等组成，总体结构如图1所示。激光甲烷探头部分完成甲烷气体浓度

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