光学瓦斯检测仪的培训PPT课件

14
五、仪器的构造
主要由以下11个部分组成：
1、照明装置组 2、聚光镜组
3、平面镜组 4、折光棱镜组
5、反射棱镜组 6、物镜组
7、测微组
8、目镜组
9、吸收管组 10、气室组
11、按钮组
15
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。
光学瓦斯检测仪的使用及维护Fra bibliotek新集煤矿
年一月
二0一七
1
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。
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。
3
二、用途
本仪器应用光波干涉原理，能够迅速而 准确的测定矿井中的沼气（甲烷）、二 氧化碳等有毒有害气体浓度。同时也应 用到其它工业部门。如铁矿、油井等。
4
三、仪器的主要技术数据
1、测量范围 0~10% 0~100% 2、测小数范围 0~1% 3、分划板刻度：
0
2
4
6
8
10
5
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： 池1节）
1.5V（伏）（1号干电
5、照明灯泡： 1.35V（扁球头）
6、外形尺寸： 190×90×38 mm
7、重量
1.6 Kg
6
四、光学瓦斯检定器的工作原理
㈠ 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。
18
19
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。
20
分度板：其表面光洁度要求为1级，有效 范围为1.6×0.4毫米的长方框，在0~10% 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。
16
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。
测量矿井空气中的甲烷含量，其光学原理如图 示：
11
（三）仪器的原理
12
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⑶，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⑺前进，再经偏折后，进入望远镜⑻。
17
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。
第二束光线射入平面镜⑶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⑻。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。
13
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。
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。
21
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。
（二）光波的干涉
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：
7
（一）光波的产生
8
（二）光波的干涉
1、相消干涉
9
2、相长干涉
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。
10
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
2
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。