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光干涉瓦斯检定器的使用及维护培训PPT课件.

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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

      2、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

      3、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

      4、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,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

      5、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

      6、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

      7、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

      8、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、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,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

      9、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

      10、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

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