光学瓦斯鉴定器A

光学瓦斯（甲烷）鉴定器

一、什么是瓦斯鉴定器？有何特点？

光干涉式瓦斯检定器，又叫光学瓦斯检定器，俗称“理研”。它的种类较多，有GWJ-1型、AQG-1型和CJG-10型等等。该仪器的测量范围有两种：0～10%、0～100%。

瓦斯鉴定器是利用光学折射原理测定瓦斯和二氧化碳等气体浓

度的便携式仪器。这种仪器的特点是携带方便，操作简单，安全可靠，并有足够的精度。

二、光学瓦斯鉴定器由哪几部分组成？一些主要部件的作用是什么？

光学瓦斯鉴定器由气路系统、光路系统、电路系统三部分组成。

（一）、气路系统：由吸收管组和气室组组成

1、吸收管组：在它里边所装的药品因各矿井的情况不同而可以不同。一般外管装二氧化碳吸收剂，内管装水份吸收剂。

1）二氧化碳吸收管：内装3-5mm粉红色颗粒状钠石灰，用于吸收混合气体中的二氧化碳；钠石灰失效后由粉红变为淡黄、粉化。

2）水份吸收管：内装白色氯化钙或蓝色硅胶，用于吸收混合气体中的水份；硅胶由蓝变红，氯化钙结块，管壁有雾气及水珠均为药品失效象征。

2、气室组：是测定气体的主要部分，共分三格，用于分别充入新鲜空气和含瓦斯或二氧化碳气体。（如下图）

两侧的小格称为空气室，中间的大格称为气样室。各室的两端上侧有弯曲的紫铜管用以连接橡皮管。对气室的基本要求是：空气室和气样室各不漏气及相互间不串气。由于构造的不同，有的气室两个空气室是不相通的，有的是相通的，但这对性能没有影响，都可以使用。

管1接橡皮堵头，3和4用橡皮管相连，管6接毛细管（U形管），外通大气，作用是自动平衡气压的变化，与气样室具有相同的气压，并减少气体扩散的影响。当测定时使气室的空气温度和绝对压力与被测地点（或瓦斯室内）温度和绝对压力相同，又不使含瓦斯的气体进入空气室。

因仪器在矿井下使用，污浊空气可能逐渐渗入空气室，影响测定结果（使测定结果偏低），因此必须定期拆出橡皮堵头和毛细管，用新鲜空气清洗毛细管和空气室。

管2和管5各为气样室的进口与出口，在气室的两端用粘合剂把平行玻璃板与气室框粘合，以防止外面气体侵入或气样室与空气室相互串气而影响测量的准确性，由于通过气室的气体不清洁，水蒸气、灰尘和药品的小颗粒等侵入气室容易附着在平行玻璃板上影响干涉条纹的清晰度。

（二）、光路系统：由照明装置组、聚光镜组、平面镜组、折光

棱镜组、反射棱镜组、物镜组、测微组、目镜组等组成。

1、聚光镜组、

2、平面镜组

是产生光的干涉的重要部件。

3、折光棱镜组、

4、反射棱镜组

将光线作90°转向，并且当转动粗动螺杆时能移动干涉条纹。在携带或使用过程中为了防止粗动螺杆的变位而引起条纹移动，应盖上护盖。

5、物镜组、

6、测微组、

7、目镜组

起放大作用，便于观察。

（三）、电路系统：由电池（一号电池）、灯泡、光源盖、微读电门、光源电门等组成。

1、用灯泡作为光源照明，额定电压为1.35V。

2、微读电门用来控制测微读数部分的照明电路，光源电门用来控制干涉系统的照明电路。

三、光学瓦斯鉴定器的工作原理

瓦斯鉴定器是根据光干涉原理制成的，气体的成份不同，折射率也不一样，光程和光程差也随着变化，这时干涉条纹就会发生移动，根据条纹移动距离的大小，就可测出被测气体的浓度。瓦斯的浓度与条纹的移动距离成正比。

1、仪器内部的光学系统如图所示。

由光源1发出的光经过聚光镜2后到达平面镜3，并在o点分为两部分：一部分反射，一部分折射。第Ⅰ部分为光束穿过气室5的侧

室，折光棱镜6将其折回穿过另侧的小室后又拆回到平面镜3，折射入平面镜后在其后表面（镀反射膜）反射，于o′点穿出平面镜向反射棱镜7前进，经偏折后进入望远镜8。第Ⅱ部分光束折射入平面镜后在其后表面反射，然后穿过气室中央小室回到平面镜，于o′点反射后与第Ⅰ部分光束会合，一同进入望远镜，两束光在物镜的焦平面上产生白光特有的干涉现象：干涉花样中央为白纹，两旁为彩纹。眼通过目镜进行观察。

2、什么是干涉？如图：

⑴例如水波。

由于两个波的波峰与波峰及波谷与波谷相遇使波相互增强的现象就叫做波的干涉。

⑵当一个光源所发出的光经过平面镜，由于光的反射和折射，产生两列光波，这两列光波相遇在一起时就会产生干涉现象。光波的相消干涉结果亮度降低，变暗；相长干涉结果亮度提高，变亮。

⑶折射率与光程的概念

某一物质的折射率＝光在真空中传播的速度÷光在这种物质中传播的速度

光程＝光线所通过的路程×光所通过物质的折射率

从以上两式可以看出，如果两列光波通过的路程长短不同，或是通过的物质不同，或是通过的路程和物质都不同，光程都可能不同。两列光波光程长短的差别，叫做光程差。两列光波有了光程差，就会产生光波干涉。

3、光干涉瓦斯检定器的依据原理。

当气室各小室内充进相同的气体时，两列光波的光程相同。如在

一列光波中改变气体的化学成份或温度、压力等，则应折射率的改变，光程及光程差也就随之变化，所看到的干涉条纹便会移动，根据条纹移动的大小可测知气体折射率变化的程度。如使两光路的温度、压力相同，被测气体的化学成分已知，则可作定量的分析。

四、使用前的准备

1、检查药品是否失效；

2、气密性检查；

用一只手捏扁吸气球，另一只手堵住进气孔，1分钟气球不膨胀为仪器气密性良好。如果1分钟气球膨胀，则分三步检查：①检查气球是否气密。用一只手捏扁吸气球，另一只手压住吸气球上部的橡皮管，如气球不膨胀还原，证明气球不漏气。②检查仪器本身是否漏气。把气球捏扁，另一只手压住长药管上部紧挨仪器的管子，气球不膨胀还原，为仪器本身气密。③检查外部药管是否漏气。

3、检查干涉条纹是否清晰；手按电门，由目镜观察，旋转保护玻璃座调整视角达到观察数字最清晰，再看干涉条纹是否清晰。

不清原因：1）电弱2）目镜没对好3）灯泡松动、光栏移动、接触不良4）空气湿度大(会使气室玻璃上有雾产生，灰尘容易附在上面)

4、清洗气室；用新鲜空气清洗气室（一般在井底车场新鲜风流处换空气）。使用之前必须在和使用地区温度相接近（相差最好不超过10℃）的新鲜空气中清洗气样室。

要求温度相接近的原因：①不同温度的气体的折射率是不同的，