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1、永兴县煤炭技术培训中心一、光学瓦斯检定器的特点及构造1、光学瓦斯检定器的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0.01%）和0 100%（精度0.1%）两种。 这种仪器的特点是携带方便，操作简单，安全可 靠，且有足够的精度；但构造复杂，维修不便。2、光学瓦斯检定器的构造光学瓦斯检定器有很多种类，我国生产的主 要有AQG和AWJ型，其外形和内部构造基本相 同，现以AQG-1型为便说明其构造如下。AQG-1型瓦斯检定器外形是个矩形盒子，其由 气路、光路和电路三大系统组成，如图71所示。气路系统。
2、由吸气管4、进气管5、水分吸收 管9、二氧化碳吸收管11、吸气橡皮球10、气室（包 括瓦斯室和空气室）22和毛细管30等组成。其主要 部件的作用是：气室用于分别存贮新鲜空气和含有 瓦斯或二氧化碳的气体；水分吸收管内装有氯化钙 （或硅胶），用于吸收混合气体中的水分，使之不 进入瓦斯室，以使测定准确；毛细管，其外端连通 大气，其作用是使测定时的空气室内的空气温度和 绝对压力与被测地点（或瓦斯室内）的温度和绝对 压力相同，同时又使含瓦斯的气体不能进入空气室 ；二氧化碳吸收管内装有颗粒直径为25mm的钠石 灰，用于吸收混合气体中的二氧化碳，以便准确地 测定瓦斯浓度。1目镜；2主调螺旋；3微调螺旋；4吸
3、气孔；5进气孔；6微读数观穿 窗；7微读数电门；8光源电门；9水分吸收管；10吸气橡皮球；11 一氧化碳吸收管；12干电池；13光源盖；14目镜盖；15主调螺旋盖；16灯泡；17光栅；18聚光镜；19光屏；20平行平面镜；21平面玻璃； 22气室；23反射棱镜；24折射棱镜；25物镜；26测微玻璃；27分划 板；28场镜；29目镜保护盖；30毛细管 图71 AQG-1型光学瓦斯检定器(a)外形图 (b)内部构造光路系统。如图72所示。电路系统。其功能和作用是为光路供给电 源。由电池12、灯泡16、光源盖13、光源电门8 和微读数电门7组成。二、光学瓦斯检定器的工作原理光学瓦斯检定器是根据光干涉
4、原理制成的。 它的光路系统如图72所示。其工作原理如下：由光源1发出的光，经聚光镜2到达平面镜3 。并经其反折射形成两束光，分别通过空气室和 瓦斯室，再经折光棱镜6折射到反射棱镜7，再反 射给望远镜系统8。由于光程差的结果，在物镜 的焦平面上将产生干涉条纹。由于光的折射率与气体介质的密度有直接 关系，如果以空气室和瓦斯室都充入新鲜空气 产生的条纹为基础（对零），那么，当含有瓦 斯的空气充入瓦斯室时，由于空气室中的新鲜 空气与瓦斯室中的含有瓦斯的空气的密度不同 ，他们的折射率即不同，因而光程也就不同， 于是干涉条纹产生位移，从目镜中可以看到干 涉条纹移动的距离。由于干涉条纹的位移大小 与瓦斯浓度
5、的高低成正比关系，所以，根据干 涉条纹的移动距离就可以测知瓦斯的浓度。我 们在分划板上读出位移的大小，其数值就是测 定的瓦斯浓度。1光源； 2聚光镜； 3平面镜； 4平行玻璃； 5气室； 6折光棱镜； 7反射棱镜； 8望远镜系统图72 AQG1型瓦斯检 定器的光路系统图三、光学瓦斯检定器的操作1、使用光学瓦斯检定器之前的准备工作须对瓦斯检定器进行以下检查工作：检查药品性能。检查水分吸收管9中的 氯化钙（或硅胶）和外接的二氧化碳吸收管11 中的钠石灰是否变色，若变色则失效，应打开 吸收管更换新药剂，新药剂的颗粒直径要在2 5mm之间，不可过大或过小。因为颗粒过 大不能充分吸收通过气体中的水分或二
6、氧化碳 ；颗粒过小又容量堵塞甚至其粉末被吸入气室 内。颗粒直径不合要求会影响测定的精度。检查气路系统。首先检查吸气球是否漏气 ：用手捏扁吸气球，另一手掐住胶管，然后放松 气球，若气球不胀起，则表明不漏气；其次，检 查仪器是否漏气：将吸气胶皮管同检定器吸气孔 4连接，堵住进气孔5，捏扁吸气球，松手后球不 胀起为好；最后，检查气路是否畅通，即放开进 气孔，捏放吸气球，以气球瘪起自如为好。检查光路系统。按下光源电门，由目镜观 察，并旋转目镜筒，调整到分划板清晰为止，再 看干涉条纹是否清晰，如不清晰，可取下光源盖 ，拧松灯泡后盖，调整灯泡后端小柄，同时观察 目镜内条纹，直到条纹清晰为止。然后拧紧灯泡
7、后盖，装好仪器。清洗瓦斯室。在地面或井下新鲜空气中，手捏 气球510次。对零。按下微读数盘的零位刻度与指标线重合 ；旋下主调螺旋盖15，再按下光源电门8，调动主调螺 旋2，同时观看目镜，在干涉条纹中选定一条黑基线与 分划板的零位相重合，并记住这条黑基线；然后，一 边观看目镜一边盖好主调螺旋盖15。2、使用光学瓦斯检定器测定瓦斯浓度应按以下方法和步骤进行：调零。在待测地点附近的进风巷道中，捏放气 球数次，然后检查微读数盘的零位刻度与指标是否重 合，选定的黑基线与分划板的零位是否重合。若有移 动，则按“对零”操作方法进行调整，使光谱处在零位 状态。测定。将连接在二氧化碳吸收管进气口的 胶皮管伸向待
8、测位置，然后捏放气球510次， 将待测气体吸入瓦斯室。读数。按下光源电门8，由目镜1中观察黑 基线的位置。如其恰与某整数刻度重合，读出该 处刻度数值，即为瓦斯浓度；如果黑基线位于两 个整数之间，如图73中b所示，则应顺时针转 动微调螺旋3，使黑基线退到较小的整数位置上 ，如图73中c所示，然后，从微读数盘上读出 小数位、整数与小数相加就是测定出的瓦斯浓度 ，例如，若从整数位读出的数值为1，微读数为 0.52，则测定的瓦斯浓度1.52%。3、应用光学瓦斯检定器测定二氧化碳浓度用光学瓦斯检定器测定二氧化碳浓度时，要 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，
9、后者 减去前者，再乘以0.955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。注：测瓦斯和混合气体要在同一地点、同一 位置进行。【例题】用光学瓦斯检定器在矿井总回风巷 内进行测定工作，在未去掉二氧化碳吸收管时， 测得巷道断面上、下1/5处的读数分别为0.68%和0.45%；取下二氧化碳吸收管测得巷道断面下1/5 处的读数为1.19%。试计算并判定该回风巷中风 流的瓦斯和二氧化碳浓度是否符合规程规定 。解：风流瓦斯浓度为0.68%。风流中二氧化碳浓度：（1.19%0.45%）0.955=0.71%风流中的瓦斯和二氧化碳浓度不超过
10、 0.75%，因此，符合规程规定。4、使用光学瓦斯检定器进行测定时，发生 零位漂移的原因和预防方法光学瓦斯检定器发生零位漂移（俗称跑正或 跑负），会造成测定结果不准或错误。发生零位 漂移的常见原因：一是仪器空气室内不新鲜，毛 细管失去作用；二是“对零”时的地点与待测地点 的温度和压力相差较大；三是瓦斯室气路不畅通 。防止零位漂移的办法有：经常用新鲜空气清洗空气室，不要连班使 用一个检定器，以免毛细管内空气不新鲜。仪器对零时，应尽量在与待测地点温度相 近、标高相同的附近进风巷内进行，以免因温差 、压差过大引起零位漂移。经常检查检定器的气路，发现不畅通或堵 塞要及时修理。5、当温度和气压变化较大时
11、，校准光学瓦斯 检定器测得的瓦斯浓度值光学瓦斯检定器是在1个标准大气压（ 1.01105Pa）温度20的条件下标定刻度的。当 被测地点的大气压力超过（1.01105100）Pa、 温度超过（202） 范围时，应当进行修正。修 正的方法是将已测得的瓦斯或二氧化碳浓度值乘以 校正系数K：K=（101325/p）（T/293）=345.82T/p(7-1) 式中 T测定地点绝对温度，绝对温度与摄氏温度t的关系是T=t+273；P测定地点的大气压力，Pa。【例题】在井下某一地点用光学瓦斯检定器测定的 风流中的瓦斯浓度为0.86%，同时测得该地点的空 气温度为28、大气压力为78805Pa，求算校正 系
12、数为：K=345.82T/p=345.82（28+273）/78805=1.32该地点真实的瓦斯浓度值为：0.86%1.32=1.14%6、光学瓦斯检定器的常见故障与排除检查药品时如药品失效会发现药品的颗粒变小成粉 或胶结一起应及时更换，否则可能使测定甲烷数值偏高， 有时甚至可阻塞进气管路。气密检查如果发现漏气应想法找出漏气的部位，及 时更换吸管或吸球。如漏气，在接头处应将漏气管头切下 。检查光路如发现无光，应打开光源盖检查灯泡，及 时更换。如灯泡正常则应更换电池。当发现灯光暗红时也 是电池用得太久，应及时更换。当发现干涉条纹无法归零，或干涉条纹和分划板的 刻线不平行，不要摔打，应找专职校对人
13、员调校。当目镜内出现雾气也应找专职人员修理。四、光学瓦斯检定器使用和保养注意事项携带和使用时，防止和其他硬物碰撞以免损坏仪器 内部零件和光学镜片。光干涉条纹不清晰，往往是由于空气湿度过大，光 学玻璃上有雾粒或灰尘附在上面以至光学系统有毛病造成 的。如果调整光源灯泡后不能达到目的，就要由修理人员 拆开进行擦拭，或调整光路系统。测定时，如果空气中含有一氧化碳、硫化氢 等其他气体时，因为没有这些气体的吸收剂，将使 瓦斯测定结果偏高。为消除这一影响，应再加一个 辅助吸收管，管内装有颗粒活性炭可消除硫化氧影 响，装有40%氧化铜和60%二氧化锰的混合物，可 消除一氧化碳的影响。在火区、密闭区等严重缺氧地点，由于气 体成分变化大，用光学瓦斯检定器测定瓦斯时，测 定结果会比实际浓度偏大很多（试验可知，氧气浓 度每降低1%，瓦斯祺测定结果约偏大0.2%）。这 时，必须采取试样，用化学分析的方法而不准使用 光学瓦斯检定器测定瓦斯浓度。高原地点的空气密度小、气压低，使 用时应对仪器进行相应调整，或根据当地实 测的空气温度和大气压力用公式（7-1）计算 校正系数，对测定结果进行校正。仪器不用时，要放在干燥的地方，并 取出电池，以防腐蚀仪器。要定期对仪器进行检查、校正，发现 问题，及时维修，不准用损坏的仪器进行测 定。
