本文關(guān)鍵詞：基于光纖測溫技術(shù)的采空區(qū)煤溫監(jiān)測研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在煤礦井下各地點(diǎn)發(fā)生的火災(zāi)中,位于采空區(qū)內(nèi)部的火災(zāi)是最普遍的、也是最難發(fā)現(xiàn)的。實(shí)踐證明,在煤自燃的早期對煤體周圍的溫度變化情況進(jìn)行監(jiān)測,找出溫度異常點(diǎn),可以有效防止煤自燃火災(zāi)的發(fā)生。而煤礦現(xiàn)有的火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)屬于多點(diǎn)離散式的監(jiān)測,漏報(bào)比較嚴(yán)重。光纖測溫技術(shù)作為一種能夠?qū)崿F(xiàn)溫度實(shí)時(shí)、連續(xù)在線監(jiān)測的新技術(shù),在輸電線路火災(zāi)監(jiān)測、隧道火災(zāi)監(jiān)測等領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛使用,取得了很好的效果。一些煤礦也開始利用光纖測溫系統(tǒng)對采空區(qū)內(nèi)部的溫度進(jìn)行監(jiān)測,但是對于選用哪一種光纖測溫技術(shù)更適合、光纖在采空區(qū)內(nèi)采用哪種方式鋪設(shè)更合理等問題的研究還比較少。 通過對現(xiàn)有的幾種廣泛使用的光纖測溫技術(shù)的分析,結(jié)合煤礦井下采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測的具體要求,提出了采用以拉曼散射為基礎(chǔ)的礦用光纖測溫技術(shù)。對選用的拉曼光纖測溫技術(shù)的測溫原理進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并對現(xiàn)有的用來解調(diào)光纖內(nèi)溫度信息的算法進(jìn)行了優(yōu)化。 通過對影響光纖測溫系統(tǒng)性能優(yōu)劣的因素分析,發(fā)現(xiàn)了決定測溫系統(tǒng)能否應(yīng)用于井下采空區(qū)溫度監(jiān)測的三個(gè)重要指標(biāo)：定位發(fā)火位置的準(zhǔn)確度,測量溫度值的準(zhǔn)確度以及完成從溫度信息的采集到解調(diào)所需的時(shí)間快慢。通過水浴加熱實(shí)驗(yàn)對這三性能指標(biāo)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明系統(tǒng)能滿足煤礦要求。 根據(jù)測溫原理設(shè)計(jì)了測溫系統(tǒng),對組成系統(tǒng)的各部件之間的相互關(guān)系進(jìn)行了研究,并對影響系統(tǒng)硬件選取的因素進(jìn)行了分析,為系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化提供了理論依據(jù)。并針對現(xiàn)有采空區(qū)內(nèi)光纖鋪設(shè)方式的不足,設(shè)計(jì)了四種光纖鋪設(shè)方式,并通過對這四種光纖鋪設(shè)方式優(yōu)缺點(diǎn)的比較,選擇出最佳鋪設(shè)方式并進(jìn)行現(xiàn)場鋪設(shè)。通過對現(xiàn)場測量結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn),所選的鋪設(shè)方式能很好地滿足采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測的需要。
【關(guān)鍵詞】：采空區(qū) 光纖測溫 煤自燃 溫度監(jiān)測 礦井火災(zāi)
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD752.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-22
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 采空區(qū)火災(zāi)預(yù)測技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 利用煤自燃過程中氣體性態(tài)變化預(yù)測的技術(shù)15-17
• 1.2.2 監(jiān)測煤自燃過程溫度變化的技術(shù)17-19
• 1.3 光纖測溫技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3.1 光纖測溫技術(shù)國外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.2 光纖測溫技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀20
• 1.3.3 存在的問題20-21
• 1.4 主要研究內(nèi)容21-22
• 2 光纖傳感器測溫原理22-36
• 2.1 光纖傳感技術(shù)22-25
• 2.1.1 布拉格光柵式溫度傳感技術(shù)22-23
• 2.1.2 布里淵散射式溫度傳感技術(shù)23-24
• 2.1.3 拉曼散射式溫度傳感技術(shù)24-25
• 2.1.4 礦用光纖傳感技術(shù)的選擇25
• 2.2 拉曼散射的量子理論25-27
• 2.3 光時(shí)域反射技術(shù)27-28
• 2.4 光纖中自發(fā)拉曼溫度效應(yīng)28-29
• 2.5 基于拉曼散射測溫技術(shù)的溫度解調(diào)方法優(yōu)化29-34
• 2.5.1 以反斯托克斯光為基礎(chǔ)的溫度解算29-30
• 2.5.2 利用反斯托克斯與斯托克斯比的解算方法30-31
• 2.5.3 利用反斯托克斯與瑞利散射比的解算方法31-32
• 2.5.4 兩種雙路解算方法的比較32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 3 光纖測溫系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)36-52
• 3.1 系統(tǒng)工作原理36-37
• 3.2 激光器參數(shù)選取標(biāo)準(zhǔn)37-44
• 3.2.1 待測拉曼散射信號與入射脈沖光波長的關(guān)系37-38
• 3.2.2 測量點(diǎn)最佳入射脈沖光波長的確定38-40
• 3.2.3 激光器入射脈沖光波長與測溫系統(tǒng)靈敏度的關(guān)系40-41
• 3.2.4 激光器入射脈沖光波長與系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系41
• 3.2.5 激光器最優(yōu)入射脈沖光波長的確定41-43
• 3.2.6 激光器工作峰值功率的估算43-44
• 3.3 測溫光纖的選擇44-45
• 3.4 光波分復(fù)用器(WDM)45-50
• 3.4.1 光纖耦合器46-48
• 3.4.2 光纖濾波器48-50
• 3.5 光電轉(zhuǎn)換器50
• 3.6 數(shù)據(jù)采集卡50-51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 4 光纖測溫系統(tǒng)基礎(chǔ)性能實(shí)驗(yàn)52-62
• 4.1 光纖測溫系統(tǒng)性能影響因素分析52-56
• 4.1.1 溫度分辨率52
• 4.1.2 溫度響應(yīng)時(shí)間52-53
• 4.1.3 空間分辨率53-55
• 4.1.4 測量精度55
• 4.1.5 動態(tài)范圍55-56
• 4.2 溫度精度測定實(shí)驗(yàn)56-58
• 4.3 定位精度測定實(shí)驗(yàn)58-59
• 4.4 響應(yīng)時(shí)間測定實(shí)驗(yàn)59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 5 光纖測溫系統(tǒng)在采空區(qū)火災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用62-72
• 5.1 采空區(qū)內(nèi)光纖的鋪設(shè)方式研究62-65
• 5.2 礦井基本概況65-67
• 5.2.1 礦井地質(zhì)情況及開拓方式65-66
• 5.2.2 礦井采空區(qū)“三帶”分布情況66-67
• 5.3 光纖測溫系統(tǒng)在井下工作面的應(yīng)用67-69
• 5.3.1 光纖測溫主機(jī)的安裝67-68
• 5.3.2 測溫光纖在工作面的鋪設(shè)68-69
• 5.4 數(shù)據(jù)分析69-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 6 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果80

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于光纖測溫技術(shù)的采空區(qū)煤溫監(jiān)測研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：284573