一種煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置及監(jiān)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置及監(jiān)測(cè)方法，包括設(shè)置在礦井內(nèi)、且能夠由光驅(qū)動(dòng)的透明氣泵和柔性光柵；還包括設(shè)置在礦井外的光源發(fā)生單元及信號(hào)采集處理單元，光源發(fā)生單元發(fā)出的光通過(guò)光纜照射到透明氣泵和柔性光柵，光源發(fā)生單元與信號(hào)采集處理單元相連，柔性光柵通過(guò)光纜與信號(hào)采集處理單元相連；在透明氣泵的頂部設(shè)有單向閥，透明氣泵底部為含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I；柔性光柵下端設(shè)有含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II。本發(fā)明通過(guò)光纖將礦井外光源發(fā)生單元與礦井內(nèi)透明氣泵和柔性光柵相連，可以對(duì)瓦斯氣體進(jìn)行全光型、低成本的遠(yuǎn)程光譜分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯多種成份的實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，礦井內(nèi)無(wú)電子元件的存在，提高了瓦斯氣體監(jiān)測(cè)的安全性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置及監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于煤礦安全設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置及監(jiān)測(cè)方法，具體涉及一種基于光驅(qū)動(dòng)柔性光柵和柔性栗的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，瓦斯安全已成為限制煤礦產(chǎn)量的重要障礙。因此，可靠、準(zhǔn)確、快速、低成本、實(shí)時(shí)地對(duì)瓦斯氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，對(duì)有效預(yù)防礦井瓦斯事故至關(guān)重要。
[0003]目前，用于監(jiān)測(cè)瓦斯氣體(約83%?89%為甲烷氣體)濃度的主要方法有:催化燃燒法、半導(dǎo)體氣敏法、光干涉法、氣相色譜法和紅外光譜法等。半導(dǎo)體氣敏法中，敏感元件容易受到噪聲、有毒氣體等干擾，準(zhǔn)確性較低，并且需結(jié)合其它監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控;光干涉法濃度指標(biāo)不直觀，受壓力、溫度、濕度等干擾明顯，尤其易受其他氣體干擾的影響嚴(yán)重;氣相色譜法的工作溫度高、穩(wěn)定性和一致性較差，儀器較笨重，難于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線(xiàn)檢測(cè)，實(shí)際應(yīng)用受到阻礙;熱催化原理監(jiān)測(cè)瓦斯，因其價(jià)格低廉，易于煤礦大面積使用，應(yīng)用較多，但是其監(jiān)測(cè)成份單一，早期預(yù)警功能明顯不足，需要經(jīng)常校正調(diào)零，使用壽命短，且不適合高濃度瓦斯安全檢測(cè)等?，F(xiàn)有的技術(shù)仍不能完全滿(mǎn)足現(xiàn)在煤礦工業(yè)對(duì)高靈敏、智能化預(yù)警報(bào)警的需求。
[0004]紅外光譜法的特點(diǎn)是測(cè)量范圍寬、檢測(cè)精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可遠(yuǎn)距離遙測(cè)，相比其他方法優(yōu)勢(shì)明顯。但目前多基于“單線(xiàn)光譜”測(cè)量原理，無(wú)法對(duì)瓦斯多種成份同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且瓦斯測(cè)量處存在電路短路、放電等安全隱患，裝置價(jià)格昂貴，系統(tǒng)較為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)傳感器端處無(wú)電子器件、低成本的瓦斯多種成份光譜分析，妨礙其推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置及監(jiān)測(cè)方法，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，通過(guò)該裝置及方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)瓦斯氣體濃度進(jìn)行可靠、準(zhǔn)確、快速、低成本的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]—種煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置，包括設(shè)置在礦井內(nèi)、且能夠由光驅(qū)動(dòng)的透明氣栗和柔性光柵;還包括設(shè)置在礦井外的光源發(fā)生單元及信號(hào)采集處理單元，光源發(fā)生單元發(fā)出的光通過(guò)光纜照射到透明氣栗和柔性光柵，光源發(fā)生單元與信號(hào)采集處理單元交互，柔性光柵通過(guò)光纜與信號(hào)采集處理單元相連；
[0008]在透明氣栗的頂部設(shè)有單向閥，透明氣栗底部為含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I;柔性光柵下端設(shè)有含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II。
[0009]所述光源發(fā)生單元包括寬光譜紅外光源、第一紫外光光源、第一可見(jiàn)光光源、第二紫外光光源及第二可見(jiàn)光光源;其中，寬光譜紅外光源發(fā)出的光通過(guò)光纖照射透明氣栗，第一紫外光光源和第一可見(jiàn)光光源發(fā)出的光通過(guò)光纖照射透明氣栗底部的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I;第二紫外光光源和第二可見(jiàn)光光源發(fā)出的光通過(guò)光纖照射柔性光柵下端的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II。
[0010]寬光譜紅外光源發(fā)出的光通過(guò)光纖照射至透明氣栗后，再射至柔性光柵上。
[0011]當(dāng)?shù)谝蛔贤夤夤庠椿虻谝豢梢?jiàn)光光源通過(guò)光纖照射透明氣栗底部的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I時(shí)，偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I發(fā)生形變。
[0012]當(dāng)?shù)诙贤夤夤庠春偷诙梢?jiàn)光光源發(fā)出的光通過(guò)光纖照射柔性光柵下端的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II時(shí)，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II發(fā)生形變。
[0013]所述信號(hào)采集處理單元包括計(jì)算機(jī)、探測(cè)器及信號(hào)調(diào)理電路，柔性光柵通過(guò)電纜與探測(cè)器的輸入端相連，探測(cè)器的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與計(jì)算機(jī)相連。
[0014]含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II通過(guò)固定件固定于柔性光柵下端。
[0015]本發(fā)明還公開(kāi)了基于上述的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方法，包括以下步驟:
[0016]I)打開(kāi)寬光譜紅外光源，使發(fā)出的光照射柔性氣栗；
[0017]2)打開(kāi)第一紫外光光源或第一可見(jiàn)光光源，照射透明氣栗底部的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I發(fā)生形變，透明氣栗吸入礦井內(nèi)的待測(cè)瓦斯氣體，對(duì)待測(cè)瓦斯氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣；
[0018]3)待測(cè)瓦斯氣體吸收寬光譜紅外光源發(fā)出的光后，打開(kāi)第二紫外光光源或第二可見(jiàn)光光源，照射柔性光柵下端設(shè)有含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II發(fā)生形變，柔性光柵柵距變化，得到待測(cè)瓦斯氣體多種成份的光譜信息；
[0019]4)柔性光柵將待測(cè)瓦斯氣體多種成份的光譜信息通過(guò)光纖輸送至信號(hào)采集處理單元，實(shí)現(xiàn)待測(cè)瓦斯氣體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和多種成份光譜分析。
[0020]柔性光柵輸出的光譜信息通過(guò)探測(cè)器和信號(hào)調(diào)理電路輸送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算得到光譜數(shù)據(jù)。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0022]本發(fā)明公開(kāi)的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置，包括設(shè)置在礦井內(nèi)、且能夠由光驅(qū)動(dòng)的透明氣栗和柔性光柵;還包括設(shè)置在礦井外的光源發(fā)生單元及信號(hào)采集處理單元，在透明氣栗的頂部設(shè)有單向閥，透明氣栗底部為含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I，柔性光柵下端設(shè)有含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II，利用偶氮苯發(fā)光團(tuán)的光致順?lè)茨鏄?gòu)性，能夠使含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I發(fā)生變形，從而使透明氣栗發(fā)生形變，吸入待測(cè)瓦斯氣體，可以通過(guò)調(diào)節(jié)光源發(fā)出光的光照強(qiáng)度、時(shí)間，來(lái)控制透明氣栗的變形。同理，利用偶氮苯發(fā)光團(tuán)的光致順?lè)茨鏄?gòu)性，能夠使含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II發(fā)生變形，使柔性光柵的柵距也發(fā)生改變，能夠輸出待測(cè)瓦斯氣體多種成份的準(zhǔn)確光譜信息。本發(fā)明通過(guò)光纖將礦井外光源發(fā)生單元與礦井內(nèi)透明氣栗和柔性光柵相連，就可以對(duì)瓦斯氣體進(jìn)行全光型、低成本的遠(yuǎn)程光譜分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯多種成份的實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，礦井內(nèi)無(wú)電子元件的存在，從而提高了瓦斯氣體監(jiān)測(cè)的安全性。
[0023]本發(fā)明公開(kāi)的基于上述裝置進(jìn)行煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方法，寬光譜光源發(fā)出的光照射透明氣栗，利用偶氮苯發(fā)光團(tuán)的光致順?lè)茨鏄?gòu)性發(fā)生變形的方法，兩個(gè)紫外光光源和可見(jiàn)光光源的組合分別驅(qū)動(dòng)透明氣栗和柔性光柵的變形和柵距變化，經(jīng)待測(cè)瓦斯氣體吸收后的寬光譜光，通過(guò)柔性光柵的柵距變化，獲得待測(cè)瓦斯氣體的吸收光譜，使用紅外光譜分析的方法，測(cè)定出瓦斯氣體濃度并監(jiān)測(cè)瓦斯氣體的多種成份。由于寬光譜光、紫外光、可見(jiàn)光均通過(guò)光纖傳輸?shù)降V井內(nèi)，通過(guò)控制紫外光的光照強(qiáng)度、時(shí)間等精確調(diào)節(jié)柔性光柵的柵距，并利用紅外光譜分析待測(cè)瓦斯氣體，礦井內(nèi)無(wú)電子元件的存在，從而提高了瓦斯氣體監(jiān)測(cè)的安全性，實(shí)現(xiàn)了瓦斯氣體非單一成份的實(shí)時(shí)、全光型、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的基于光驅(qū)動(dòng)柔性光柵和柔性栗的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置示意圖；
[0025]圖2為透明氣栗的結(jié)構(gòu)原理示意圖；其中，(a)為第一紫外光和第一可見(jiàn)光均未打開(kāi)時(shí)，氣栗為初始狀態(tài)；(b)為第一紫外光打開(kāi)，第一可見(jiàn)光未打開(kāi)，氣栗吸入待測(cè)瓦斯氣體;(C)為第一紫外光關(guān)閉，第一可見(jiàn)光打開(kāi)，氣栗恢復(fù)為初始狀態(tài)；
[0026]圖3為柔性光柵的結(jié)構(gòu)原理示意圖，其中，(a)為第二紫外光和第二可見(jiàn)光均未打開(kāi)時(shí)，柔性光柵為初始柵距和縫寬；(b)為第二紫外光打開(kāi)，第二可見(jiàn)光未打開(kāi)，柔性光柵的柵距和縫寬變大；(C)為第二紫外光關(guān)閉，第二可見(jiàn)光打開(kāi)，柔性光柵恢復(fù)為初始柵距和縫寬。
[0027]其中，I為計(jì)算機(jī);2為寬光譜紅外光源;3為透明氣栗;4為待測(cè)瓦斯氣體;5為第一紫外光光源;6為第一可見(jiàn)光光源;7為第二紫外光光源;8為第二可見(jiàn)光光源;9為柔性光柵；10為探測(cè)器;11為信號(hào)調(diào)理電路，12為單向閥，13為含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I，14為固定件，15為含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0029]如圖1所示，包括設(shè)置在礦井內(nèi)、且能夠由光驅(qū)動(dòng)的透明氣栗3和柔性光柵9;還包括設(shè)置在礦井外的光源發(fā)生單元及信號(hào)采集處理單元，光源發(fā)生單元發(fā)出的光通過(guò)光纜照射到透明氣栗3和柔性光柵9，光源發(fā)生單元與信號(hào)采集處理單元交互，柔性光柵9通過(guò)光纜與信號(hào)采集處理單元相連；
[0030]在透明氣栗3的頂部設(shè)有單向閥12，透明氣栗3底部為含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜113；柔性光柵9下端設(shè)有含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II15。
[0031 ]所述光源發(fā)生單元包括寬光譜紅外光源2、第一紫外光光源5、第一可見(jiàn)光光源6、第二紫外光光源7及第二可見(jiàn)光光源8;其中，寬光譜紅外光源2發(fā)出的光通過(guò)光纖照射透明氣栗3，第一紫外光光源5和第一可見(jiàn)光光源6發(fā)出的光通過(guò)光纖照射透明氣栗3底部的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜113;第二紫外光光源7和第二可見(jiàn)光光源8發(fā)出的光通過(guò)光纖照射柔性光柵9下端的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜1115。
[0032]所述信號(hào)采集處理單元包括計(jì)算機(jī)1、探測(cè)器10及信號(hào)調(diào)理電路11，柔性光柵9通過(guò)電纜與探測(cè)器10的輸入端相連，探測(cè)器10的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路11的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理電路11的輸出端與計(jì)算機(jī)I相連。
[0033]計(jì)算機(jī)I與寬光譜紅外光源2相連，礦井外的寬光譜紅外光源2發(fā)出的光通過(guò)光纖照射礦井內(nèi)的透明氣栗3，計(jì)算機(jī)I與礦井外的第一紫外光光源5、第一可見(jiàn)光光源6相連，單向閥12與透明氣栗3相連，打開(kāi)第一紫外光光源5，第一紫外光光源5發(fā)出的光通過(guò)光纖照射到礦井內(nèi)的透明氣栗3，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I 13發(fā)生變形，待測(cè)瓦斯氣體4通過(guò)單向閥12進(jìn)入透明氣栗3，關(guān)閉第一紫外光光源5，打開(kāi)第一可見(jiàn)光光源6，透明氣栗3恢復(fù)原來(lái)的形狀，采樣待測(cè)瓦斯氣體4。
[0034]計(jì)算機(jī)I與礦井外的第二紫外光光源7、第二可見(jiàn)光光源8相連，打開(kāi)第二紫外光光源7，第二紫外光光源8發(fā)出的光通過(guò)光纖照射到礦井內(nèi)的柔性光柵9，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II 15兩端使用固定件14固定，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II 15中偶氮苯份子的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，有序的偶氮苯液晶基元變?yōu)闊o(wú)序，從而發(fā)生變形，柔性光柵9的柵距發(fā)生變化，關(guān)閉第二紫外光光源7，打開(kāi)第二可見(jiàn)光光源8，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II 15中的順式偶氮苯恢復(fù)到反式構(gòu)象，柔性光柵9恢復(fù)原來(lái)的光柵周期，礦井內(nèi)的柔性光柵9輸出端與礦井外的探測(cè)器10輸入端相連，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路11與計(jì)算機(jī)I相連。
[0035]基于上述公開(kāi)的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方法，以寬光譜紅外光源作為光譜分析的光源，使用寬光譜紅外光源發(fā)出的光照射透明氣栗中的待測(cè)瓦斯氣體。然后，第一紫外光光源和第一可見(jiàn)光光源作為驅(qū)動(dòng)光源，驅(qū)動(dòng)透明氣栗，通過(guò)調(diào)節(jié)光源發(fā)出光的光照強(qiáng)度、時(shí)間，來(lái)控制光驅(qū)動(dòng)柔性栗的變形。第二紫外光光源和第二可見(jiàn)光光源作為驅(qū)動(dòng)光源，驅(qū)動(dòng)柔性光柵，通過(guò)調(diào)節(jié)“驅(qū)動(dòng)光強(qiáng)”，實(shí)現(xiàn)柔性光柵柵距的連續(xù)改變和精確控制。最后，柔性光柵輸出的光譜信息通過(guò)探測(cè)器和信號(hào)調(diào)理電路送入計(jì)算機(jī)，從而計(jì)算出光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)瓦斯氣體多種成份的光譜分析和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0036]具體包括以下步驟:
[0037]I)打開(kāi)寬光譜紅外光源2，使發(fā)出的光照射柔性氣栗3;
[0038]2)打開(kāi)第一紫外光光源5或第一可見(jiàn)光光源6，照射透明氣栗3底部的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I 13，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I 13發(fā)生形變，透明氣栗3吸入礦井內(nèi)的待測(cè)瓦斯氣體4，對(duì)待測(cè)瓦斯氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣；
[0039]3)待測(cè)瓦斯氣體4吸收寬光譜紅外光源2發(fā)出的光后，打開(kāi)第二紫外光光源7或第二可見(jiàn)光光源8，照射柔性光柵9下端設(shè)有含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜1115，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜1115發(fā)生形變，柔性光柵9柵距變化，得到待測(cè)瓦斯氣體多種成份的光譜信息;
[0040]4)柔性光柵9將待測(cè)瓦斯氣體多種成份的光譜信息通過(guò)光纖輸送至信號(hào)采集處理單元，實(shí)現(xiàn)待測(cè)瓦斯氣體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和多種成份光譜分析。
[0041 ]參見(jiàn)圖2，其中，(a)為第一紫外光和第一可見(jiàn)光均未打開(kāi)時(shí)，氣栗為初始狀態(tài)；(b)為第一紫外光打開(kāi)，第一可見(jiàn)光未打開(kāi)，氣栗吸入待測(cè)瓦斯氣體；(C)為第一紫外光關(guān)閉，第一可見(jiàn)光打開(kāi)，氣栗恢復(fù)為初始狀態(tài)。寬光譜光源2照射透明氣栗3中的待測(cè)瓦斯氣體4，寬光譜光經(jīng)待測(cè)瓦斯氣體4吸收，第一紫外光光源5和第一可見(jiàn)光光源6驅(qū)動(dòng)光驅(qū)動(dòng)柔性栗3。參見(jiàn)圖3，其中，(a)為第二紫外光和第二可見(jiàn)光均未打開(kāi)時(shí)，柔性光柵為初始柵距和縫寬；(b)為第二紫外光打開(kāi)，第二可見(jiàn)光未打開(kāi)，柔性光柵的柵距和縫寬變大；(C)為第二紫外光關(guān)閉，第二可見(jiàn)光打開(kāi)，柔性光柵恢復(fù)為初始柵距和縫寬。第二紫外光光源7和第二可見(jiàn)光光源8發(fā)出的柔性光柵9，柔性光柵9傳輸待測(cè)瓦斯氣體4吸收后的寬光譜光的光譜信息到探測(cè)器10，探測(cè)器10把相應(yīng)的信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路11傳輸?shù)接?jì)算機(jī)I，通過(guò)計(jì)算機(jī)I紅外光譜分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)瓦斯氣體4的多種成份。
[0042]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，包括設(shè)置在礦井內(nèi)、且能夠由光驅(qū)動(dòng)的透明氣栗(3)和柔性光柵(9);還包括設(shè)置在礦井外的光源發(fā)生單元及信號(hào)采集處理單元，光源發(fā)生單元發(fā)出的光通過(guò)光纜照射到透明氣栗(3)和柔性光柵(9)，光源發(fā)生單元與信號(hào)采集處理單元相連，柔性光柵(9)通過(guò)光纜與信號(hào)采集處理單元相連； 在透明氣栗(3)的頂部設(shè)有單向閥(12)，透明氣栗(3)底部為含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜1(13);柔性光柵(9)下端設(shè)有含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜11(15)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，所述光源發(fā)生單元包括寬光譜紅外光源(2)、第一紫外光光源(5)、第一可見(jiàn)光光源(6)、第二紫外光光源(7)及第二可見(jiàn)光光源(8);其中，寬光譜紅外光源(2)發(fā)出的光通過(guò)光纖照射透明氣栗(3)，第一紫外光光源(5)和第一可見(jiàn)光光源(6)發(fā)出的光通過(guò)光纖照射透明氣栗(3)底部的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜1(13);第二紫外光光源(7)和第二可見(jiàn)光光源(8)發(fā)出的光通過(guò)光纖照射柔性光柵(9)下端的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜11(15)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，寬光譜紅外光源(2)發(fā)出的光通過(guò)光纖照射至透明氣栗(3)后，再射至柔性光柵(9)上。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，當(dāng)?shù)谝蛔贤夤夤庠?5)或第一可見(jiàn)光光源(6)通過(guò)光纖照射透明氣栗(3)底部的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜I(13)時(shí)，偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜1(13)發(fā)生形變。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，當(dāng)?shù)诙贤夤夤庠?7)和第二可見(jiàn)光光源(8)發(fā)出的光通過(guò)光纖照射柔性光柵(9)下端的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II (15)時(shí)，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜II (15)發(fā)生形變。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，所述信號(hào)采集處理單元包括計(jì)算機(jī)(I)、探測(cè)器(10)及信號(hào)調(diào)理電路(11)，柔性光柵(9)通過(guò)電纜與探測(cè)器(10)的輸入端相連，探測(cè)器(10)的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路(11)的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理電路(11)的輸出端與計(jì)算機(jī)(I)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜11(15)通過(guò)固定件(14)固定于柔性光柵(9)下端。8.基于權(quán)利要求2?7中任意一項(xiàng)所述的煤礦瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)打開(kāi)寬光譜紅外光源(2)，使發(fā)出的光照射柔性氣栗(3); 2)打開(kāi)第一紫外光光源(5)或第一可見(jiàn)光光源(6)，照射透明氣栗(3)底部的含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜1(13)，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜1(13)發(fā)生形變，透明氣栗(3)吸入礦井內(nèi)的待測(cè)瓦斯氣體(4)，對(duì)待測(cè)瓦斯氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣； 3)待測(cè)瓦斯氣體(4)吸收寬光譜紅外光源(2)發(fā)出的光后，打開(kāi)第二紫外光光源(7)或第二可見(jiàn)光光源(8)，照射柔性光柵(9)下端設(shè)有含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜11(15)，含偶氮苯發(fā)光團(tuán)的有機(jī)薄膜11(15)發(fā)生形變，柔性光柵(9)柵距變化，得到待測(cè)瓦斯氣體多種成份的光譜信息； 4)柔性光柵(9)將待測(cè)瓦斯氣體多種成份的光譜信息通過(guò)光纖輸送至信號(hào)采集處理單元，實(shí)現(xiàn)待測(cè)瓦斯氣體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和多種成份光譜分析。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，柔性光柵(9)輸出的光譜信息 通過(guò)探測(cè)器(10)和信號(hào)調(diào)理電路(11)輸送至計(jì)算機(jī)(I)，計(jì)算得到光譜數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01N21/01GK105866054SQ201610157941
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】賈書(shū)海, 王飛, 唐振華, 汪永林
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)