【摘要】：為了研究板束角變化對(duì)激光甲烷傳感器檢測(cè)精度的影響,采用濃度為2.00%的標(biāo)準(zhǔn)氣體作為待測(cè)氣體,設(shè)計(jì)18次實(shí)驗(yàn),對(duì)不同板束角下激光甲烷傳感器的檢測(cè)誤差進(jìn)行了測(cè)定,經(jīng)過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),板束角在5°~75°區(qū)間時(shí),激光甲烷傳感器的測(cè)定誤差具有下降趨勢(shì),板束角在89°~90°區(qū)間時(shí),傳感器測(cè)定誤差具有上升趨勢(shì);板束角在75°~80°區(qū)間時(shí),傳感器測(cè)定誤差最低,維持在0.04%。
【圖文】：

第48卷第9期2017年9月SafetyinCoalMinesVol.48No.9Sep.2017圖1激光甲烷傳感器主要結(jié)構(gòu)示意圖圖2激光甲烷傳感器光路結(jié)構(gòu)示意圖由Lambert-Beer定律可知，如果λ為甲烷的特征吸收波長(zhǎng)，即在混合氣體中僅有甲烷可以吸收入射光強(qiáng)，則Lambert-Beer定律可簡(jiǎn)化為：I＝I0exp（-μCL）（2）由簡(jiǎn)化后的Lambert-Beer定律公式可知，已知入射特征光束強(qiáng)度I0、剩余光束強(qiáng)度I和光束穿過氣體的行程長(zhǎng)度L時(shí)即可獲得甲烷濃度C[4]：C＝LI/I0!"（/-μ·L）（3）2激光甲烷氣體檢測(cè)技術(shù)由甲烷作為眾多氣體中的一員亦能夠吸收特定頻率的光。基于甲烷能夠同時(shí)吸收中紅外和近紅外2種波段的多個(gè)特征光譜，形成了紅外和激光等基于光譜吸收原理的甲烷濃度檢測(cè)技術(shù)。甲烷在中紅外波段可吸收3．43、6．53、3．31、7．66μm4個(gè)固有頻率的光，紅外甲烷檢測(cè)技術(shù)利用甲烷對(duì)中紅外波段光的吸收特性進(jìn)行甲烷濃度檢測(cè)，由于紅外光束的譜寬較寬，可能鋪蓋其它氣體的特征吸收波長(zhǎng)，例如在3．31μm特征波長(zhǎng)處H2O也存在光譜吸收，而H2O在煤礦井下廣泛存在，導(dǎo)致紅外甲烷檢測(cè)技術(shù)在煤礦井下適應(yīng)性較差[5]。在近紅外波段可吸收1．66μm和1．33μm2個(gè)固有頻率的光。激光器可以發(fā)射近紅外段波長(zhǎng)小于甲烷特征吸收波長(zhǎng)的光譜，從而可以避免H2O等其他氣體對(duì)甲烷檢測(cè)的交叉干擾。能夠發(fā)射以上2種頻率激光的激光器成本差異較大，考慮到傳感器的推廣應(yīng)用，一般根據(jù)甲烷對(duì)1．66μm激光吸收的特性測(cè)定甲烷濃度，激光甲烷傳感器主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖1[6-7]。3實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析3．1實(shí)驗(yàn)用激光甲烷傳感器光路結(jié)構(gòu)激光甲烷傳感器的光路結(jié)構(gòu)如圖2。光路結(jié)構(gòu)一般包括基座、激光器?

第48卷第9期2017年9月SafetyinCoalMinesVol.48No.9Sep.2017圖1激光甲烷傳感器主要結(jié)構(gòu)示意圖圖2激光甲烷傳感器光路結(jié)構(gòu)示意圖由Lambert-Beer定律可知，如果λ為甲烷的特征吸收波長(zhǎng)，即在混合氣體中僅有甲烷可以吸收入射光強(qiáng)，則Lambert-Beer定律可簡(jiǎn)化為：I＝I0exp（-μCL）（2）由簡(jiǎn)化后的Lambert-Beer定律公式可知，，已知入射特征光束強(qiáng)度I0、剩余光束強(qiáng)度I和光束穿過氣體的行程長(zhǎng)度L時(shí)即可獲得甲烷濃度C[4]：C＝LI/I0!"（/-μ·L）（3）2激光甲烷氣體檢測(cè)技術(shù)由甲烷作為眾多氣體中的一員亦能夠吸收特定頻率的光。基于甲烷能夠同時(shí)吸收中紅外和近紅外2種波段的多個(gè)特征光譜，形成了紅外和激光等基于光譜吸收原理的甲烷濃度檢測(cè)技術(shù)。甲烷在中紅外波段可吸收3．43、6．53、3．31、7．66μm4個(gè)固有頻率的光，紅外甲烷檢測(cè)技術(shù)利用甲烷對(duì)中紅外波段光的吸收特性進(jìn)行甲烷濃度檢測(cè)，由于紅外光束的譜寬較寬，可能鋪蓋其它氣體的特征吸收波長(zhǎng)，例如在3．31μm特征波長(zhǎng)處H2O也存在光譜吸收，而H2O在煤礦井下廣泛存在，導(dǎo)致紅外甲烷檢測(cè)技術(shù)在煤礦井下適應(yīng)性較差[5]。在近紅外波段可吸收1．66μm和1．33μm2個(gè)固有頻率的光。激光器可以發(fā)射近紅外段波長(zhǎng)小于甲烷特征吸收波長(zhǎng)的光譜，從而可以避免H2O等其他氣體對(duì)甲烷檢測(cè)的交叉干擾。能夠發(fā)射以上2種頻率激光的激光器成本差異較大，考慮到傳感器的推廣應(yīng)用，一般根據(jù)甲烷對(duì)1．66μm激光吸收的特性測(cè)定甲烷濃度，激光甲烷傳感器主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖1[6-7]。3實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析3．1實(shí)驗(yàn)用激光甲烷傳感器光路結(jié)構(gòu)激光甲烷傳感器的光路結(jié)構(gòu)如圖2。光路結(jié)構(gòu)一般包括基座、激光器?

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