高性能光纤瓦斯传感器项目简介

1、便携式红外甲烷检测报警仪瓦斯事故是煤矿安全生产的主要威胁之一，瓦斯爆炸一直是困扰采矿业的重大难题，造成重大伤亡的事故屡有发生，造成巨大的损失。目前广泛使用的热催化甲烷传感器存在工作稳定性差、标定周期短和容易中毒等缺点，严重制约着矿井瓦斯准确的有效检测。上海光机所开发的便携式红外甲烷检测报警仪是采用国际最新非色散红外气体探测技术研制而成的新一代瓦斯检测产品。其工作原理是利用甲烷气体在红外波段的特征吸收谱线，采用高效率红外光源和先进光电子器件，结合高灵敏度微弱信号探测技术，实现对甲烷气体浓度的快速准 确检测，克服了热催化原理传感器的缺点，是用于煤矿预防瓦斯突岀和瓦斯爆炸的更新换代产品。产品特点:测

2、量工作稳定，校准周期长，维护工作量小；测量范围大（量程可任意扩展），不存在受高浓度瓦斯气体冲击损坏的现象; 可在无氧环境中工作；不存在中毒问题，使用寿命长；测量快速准确，对气体种类有很高的选择性，受其它气体的干扰小主要性能指标技术参数规格测量范围0-100% LEL CH4 / 0-100% VOL CH 4分辨率0.01% VOL测量误差测值X 士 10%测量速度< 20s调校周期6个月使用寿命> 5年电源9小时（可充电的镍镉电池 /锂电池）重量500克尺寸120mnX 80 mmX 32.5mm便携式红外甲烷检测报警仪特性说明工作原理光谱吸收法是通过检测气体透射光强或反射光强的

3、变化来检测气体浓度的方法。每种气体分子都有自己的吸收(或辐射)谱特征，光源的发射谱只有在与气体吸收谱重叠的部分才产生吸收，吸收后的光强将发生变化,因而具有高度的选择特性。图1甲烷吸收谱图图2红外气体测量原理示意图当一束光强为 I 0输入光的平行光通过充有气体的气室时，如果光源光谱覆盖一个气体吸收线，光通过气体时发生衰减，根据Beer-Lambert定律，输岀光强1(，)与输入光强10 ()和气体浓度之间的关系为式中是一定波长下单位浓度，单位长度的介质吸收系数；L是吸收路径的长度；C是气体浓度。可得:c =(-1/ : L) In(l( ). I0( )式子表明，如果L、：与，已知，通过检测l(

4、 )和I o(，)就可以测得气体的浓度。这就是光谱吸收方法检测气体浓度的基本原理产品特点说明:1. 可在无氧环境中工作测量易燃易爆气体时氧气浓度是一个必须注意的问题。催化式传感器要求至少8-10%的氧气才能进行准确测量。而在 100%可燃气浓度下，这种仪器的读数将是 0%LEL !因此在 测量规程中，要求在测量易燃易爆气体的%LEL之前必须首先测量氧气浓度。这也是为什么 要求在密闭空间测量中必须同时测量氧气和 LEL的原因。如果在完全无氧的情况下测量 LEL 值很容易得到错误的结果。而红外式传感器由于测量无需氧气参与，测量结果与氧气含量无关。2. 测量范围大(量程可任意扩展)，不存在受高浓度瓦

5、斯气体冲击损坏的现象对于催化式传感器，易燃易爆传感器的精确度还会受到高浓度易燃气体混合物的影响，对于测量桥的过分加热会加速催化剂的蒸发，这会使传感器的灵敏度部分或全部降低。过热还会烧毁测量电桥。而且，暴露于氧气不足时的更高浓度的易燃易爆气体之中，则会导致炭黑在烧结表面的沉积，而炭黑的积聚会导致传感器爆裂而损坏电路。而红外式传感器是基于气体对光的吸收作用，测量时无需加热，也不会产生热量，可以 测量0-100%V0L的易燃易爆气体浓度，浓度的高低对于测量元件和过程没有任何影响。3. 不存在中毒问题，使用寿命长尤其是某些物质可能会对传感器造成对于催化式传感器，传感器使用的环境会对传感器造成很大的影响

6、。 中毒或降低性能。某些物质可能会分解催化剂并在催化剂表面形成固态物质，这可能导致传感器灵敏度降低。 高浓度含硅化合物会使传感器立即损坏。其他的一些物质会被催化剂吸收或形成新的化合物从而抑制催化反 应，这种抑制可能是暂时性的，只要将传感器放在新鲜空气中一段时间就会自动恢复， 比如卤代烃的影响就是 这样。但无论如何，恢复都不可能是完全的，都会对传感器的灵敏度造成很大的影响。另一些物质，比如硫化 氢，可能会具有上述两种影响。高浓度会使传感器立即失效，而较低浓度则对灵敏度有轻微的影响。而对于红外式传感器，没有化学反应元件存在，不存在元件的中毒问题，因而使用寿命 长。4. 测量快速准确，对气体种类有很高的选择性，受其它气体的干扰小红外式传感器，测量是一种物理过程，测量速度快。由于不同气体的具有的特征谱线不一样，光源的发 射谱只有在与气体吸收谱重叠的时候才产生吸收，因而具有高度的选择特性。5. 测量工作稳定，校准周期长，维护工作量小如上所述，对于催化式传感器，易受到高浓度瓦斯和硫化物的侵蚀 , 使用一段时间后 , 零点产生漂移 , 灵 敏度下降 , 因此每隔一段时间（一周左右）就要用标准气体进行零点和灵敏