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1、光干涉瓦斯检定器的使用及维护,主讲人XXX,企业logo XXX有限责任公司,一、光干涉瓦斯仪发展简史,一百多年前（1856），法国人雅明（Jamin）利用布留斯特干涉条纹制成干涉仪；即有名的雅明干涉仪。 1927年日本东京理化大学土井先生将雅明干涉仪加以改进，在保持同样精度的情况下，体积缩小一半，而且更易于调整，更适合于携带。,一、光干涉瓦斯仪发展简史,此后，日本理工化学研究厅（简称：理研）根据土井的改进制造携带型干涉仪，1951、1952年分别研制成功了理研17、18型，后又陆续研制出理研21、28型。 1953年中国科学院仪器馆仿制成功理研10L型瓦斯检定器，顺煤矿安全仪器厂于1966年
2、正式投入生产。 由于这种瓦斯检定器性能稳定，精确度高，坚固耐用，因而得到了广泛的应用，我国煤矿普遍采用这种仪器。,二、用途,该仪器能够迅速而准确的测定矿井中的沼气（甲烷），二氧化碳等有害、有毒气体浓度。同时也应用到其它工业部门。如铁矿、油井等。,三、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：,0 2 4 6 8 10,三、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： 1909038 mm 7、重量 1.6 Kg,四、光
3、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：,鄂尔多斯泰普矿业有限责任公司,四、光学瓦斯检定器的工作原理,四、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。,鄂尔多斯泰普矿业有限责任公司,四 光学
4、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：,四、光学瓦斯检定器的工作原理,四、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
5、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。,四、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。,五、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
6、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。,五、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。,五、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
7、，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。,五、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
8、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。,五、仪器的构造,五、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。,五、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
9、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。,五、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。,五、仪器的构造,五、仪器的构造,5、电路系统 仪器电路系统如图示，它是由电池E、灯
10、泡S1、S2和开关K1、K2组成的，通过开关控制干涉系统的光源和测微组照明的光源，开关装在仪器外面，并保证接触良好，不应有忽明忽暗现象。 电路系统图,六、使用方法,（一）部件名称 （二）使用前的准备工作 1、检查药品是否失效 2、气密性检查 3、检查干涉条纹是否清晰 4、清洗气室 5、干涉条纹的零位调整,六、使用方法,（二）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,1、目镜,2、微动手轮,3、粗动手轮,4、护盖,5、目镜灯开关,6、微动刻度盘灯开关,7、微动刻度盘,部 件 名 称,六、使用方法,六、使用方法,（二）、使用前的准备工作 1、检查药品是否失效,六、使
11、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。,六、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。,六、使用方法,3、检查干
12、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。,六、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”）,六、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。,六
13、、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。,鄂尔多斯泰普矿业有限责任公司,六、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，如果在0.240.26之间，可读为0.25，这时所测定的结果为30.253.25。 测定后，应把刻度盘退转到零位。,六、使用方法,采气样
14、,调微动手轮,目镜内光谱,微动刻度盘,0 2 4 6 8 10,六、使用方法,2、二氧化碳浓度测定 在二氧化碳含量大的矿井里（没有甲烷），用该仪器测定二氧化碳浓度时，吸收剂不用钠石灰，只用硅胶或氯化钙吸收水蒸汽。其实际浓度应为所读得的数据乘以0.955。这是由于仪器出厂时的校正结果适合于甲烷含量的测定，因此用于测定其它气体时，仪器所示读数并不是被测气体的实际浓度，必须进行换算。,六、使用方法,（1）公式 二氧化碳含量 （混合气体浓度瓦斯浓度） 0.955 a、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
15、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。,七、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。,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
16、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。,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。,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
