本发明专利技术公开了一种煤矿瓦斯监测装置和监测方法，所述装置包括：激光器、信号探测器、激光器控制模块、信号处理模块、数据分析模块和样品室；所述激光器控制模块连接到所述激光器，用于驱动所述激光器向所述样品室中的样品气体发射特定波长的激光；所述信号探测器，用于获取通过所述样品室中样品气体的透射信号，并将所述透射信号发送到所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱；所述数据分析模块，用于分析所述待测气体吸收光谱，得到待测气体的信息。该监测方案不会受到水分、粉尘等其它因素的影响，能够提高对煤矿瓦斯监测的精确度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境监测领域，尤其涉及一种。
技术介绍
我国是世界上第一煤炭生产大国和消费大国，全国大小煤矿观000多处，国有重点煤矿中，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井约占一半。瓦斯是煤矿安全生产的最大危害。全国煤矿重特大安全事故不断发生，新中国成立以来，煤矿共发生22起一次死亡百人以上事故， 其中20起为瓦斯(煤尘)事故，事故起数和死亡人数，分别占91%、93%。，给人民生命财产带来了巨大损失，在国内外造成严重影响。提高对煤矿作业场所瓦斯气体的监测检测水平和早期预警能力，是当前煤矿安全生产中的紧迫需求。目前我国普遍采用的煤矿瓦斯监测设备主要有两类，一类基于传统的催化燃烧方法，另一类主要采用红外光谱技术。基于催化燃烧技术的瓦斯监测设备存在较多缺点，如工作稳定性差，测量精度低，读数易漂移，使用寿命短、需要频繁校准等。此外，当被测气体含卤化物、硫、磷、砷等时会造成传感器的永久性或暂时性中毒，造成传感器的彻底损坏。这类设备一方面精度差、使用不方便，另一方面长期使用维护成本较高；基于红外光谱技术的设备通常采用钨丝或镍铬丝等发光元件作为光源，并用带通干涉滤光片对检测器的接收波长加以选择，带来光谱分辨率较低的缺陷。由于光谱分辨率低，测量易受到背景中其它气体的干扰，从而降低了测量的准确度与测量重复性。由于煤矿环境恶劣、含湿量大，被测气体中水蒸气和二氧化碳浓度会严重影响红外气体探测器的测量准确度。这是红外技术在煤矿瓦斯监测中存在的一个严重缺点。通过对现有技术的研究，专利技术人发现，这种采用催化燃烧及红外光谱技术的煤矿瓦斯监测方案中，因稳定性差，且易受到样品气体中水蒸气、粉尘等其它因素的干扰，造成了煤矿瓦斯监测的精确度较低，误报警率高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种煤矿瓦斯监测的装置和监测方法，以在对煤矿瓦斯浓度进行监测时，减小水蒸气、粉尘和二氧化碳等其它因素的干扰，提高煤矿瓦斯监测的精确度。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案—种煤矿瓦斯监测装置，包括激光器、信号探测器、激光器控制模块、信号处理模块、数据分析模块和样品室；所述激光器控制模块连接到所述激光器，用于驱动所述激光器向所述样品室中的样品气体发射特定波长的激光；所述信号探测器，用于获取通过所述样品室中样品气体的透射信号，并将所述透射信号发送到所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱；所述数据分析模块，用于分析所述待测气体吸收光谱，得到待测气体的信息。优选的，所述信号处理模块包括信号放大单元，用于放大所述信号探测器获取到的透射信号；信号解调单元，用于解调放大后的透射信号，得到待测气体吸收光谱。优选的，所述装置还包括锁相放大电路，用于从待测气体吸收光谱中获取倍频信号曲线；所述数据分析模块通过分析所述倍频信号的峰值得到待测气体的信息。优选的，所述装置还包括显示模块，连接到所述数据分析模块，用于显示监测到的待测气体的信息。优选的，所述样品室为单一样品室或多次反射样品室。优选的，所述激光器为半导体分布反馈式激光器或半导体垂直腔面发射激光器。优选的，所述激光控制模块包括温度控制单元，连接到所述激光器，用于控制所述激光器的工作温度；电流控制单元，连接到所述激光器，用于调制通过所述激光器的电流。优选的，测量煤矿瓦斯浓度时，所述特定波长为1310nm 1345nm、1630 1700nm、2150nm 2450nm 或 3130nm 3500nm 区域中的任意波长。相应于上述煤矿瓦斯监测装置，本专利技术还提供了一种煤矿瓦斯监测方法，包括向样品室发射出特定激光束；接收通过所述样品室中样品气体的透射信号；将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱；分析所述待测气体吸收光谱得到待测气体的信息。优选的，将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱，包括将所述透射信号由光信号转换为电信号；放大所述透射信号，并解调放大后的透射信号，得到待测气体吸收光谱。本专利技术还提供了另一种煤矿瓦斯监测方法，包括将低频锯齿波和高频正弦波叠加后驱动激光器向样品室发射特定激光束；获取通过所述样品室中待测气体的包含高频信息的透射信号；将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱；获取吸收光谱谱线中的倍频信号曲线；分析所述倍频信号的峰值得到待测气体的信息。优选的，所述分析所述倍频信号的峰值得到待测气体的信息之前，还包括实时获取样品室的压力和温度值；根据所获取到的压力和温度值修正所述倍频信号曲线。应用本专利技术实施例所提供的技术方案，所提供的中，采用激光替代了现有技术中的红外光作为光源，由于激光具有优异的单色性，可选取单一的气体吸收光谱谱线作为测量的目标，因此本专利技术提供的煤矿瓦斯监测方案不会受到水分、粉尘等其它因素的影响，能够提高对煤矿瓦斯监测的精确度。此外，激光器与红外线发射器相比，具有高可靠性、高稳定性、不会漂移、不需频繁的定位和校准等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一中提供的气体检测装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例一中提供的直接吸收谱线和调制吸收谱线示意图；图3为本专利技术实施例二中提供的煤矿瓦斯监测方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例三中提供的煤矿瓦斯监测方法的流程示意图。具体实施例方式现有技术中所通常采用的红外光谱技术的煤矿瓦斯监测方案中，因红外线易受到样品气体中水蒸气、粉尘和二氧化碳等其它因素的干扰，造成了煤矿瓦斯监测的精确度较低。为解决本专利技术实施例提供了一种煤矿瓦斯监测装置，其特征在于，包括激光器、 信号探测器、激光器控制模块、信号处理模块、数据分析模块和样品室；所述激光器控制模块连接到所述激光器，用于驱动所述激光器向所述样品室中的样品气体发射特定波长的激光束；所述信号探测器，用于获取通过所述样品室中样品气体的透射信号，并将所述透射信号发送到所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱；所述数据分析模块，用于分析所述待测气体吸收光谱，得到待测气体的信息。基于上述煤矿瓦斯监测装置，本专利技术实施例还提供了一种煤矿瓦斯监测方法，包括向样品室发射出特定激光束；接收通过所述样品室中样品气体的透射信号；将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱；分析所述待测气体吸收光谱得到待测气体的信息。基于上述煤矿瓦斯监测装置，本专利技术实施例还提供了另一种煤矿瓦斯监测方法， 其特征在于，包括将低频锯齿波和高频正弦波叠加后驱动激光器向样品室发射特定激光束；获取通过所述样品室中待测气体的包含高频信息的透射信号；将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱；获取吸收光谱谱线中的倍频信号曲线；分析所述倍频信号的峰值得到待测气体的信息。本专利技术具体实施例提供的，采用激光替代了现有技术中的红外光作为光源，由于激光具有优异的单色性，可选取单一的气体吸收光谱谱线作为测量的目标，因此本专利技术提供的煤矿瓦斯监测方案不会受到水分、粉尘等其它因素的影响，能够提高对待测气体监测的精确度。此外，激光器与红外线发射器相比，具有高可靠性、 高稳定性、不会本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种煤矿瓦斯（甲烷）监测装置，其特征在于，包括：激光器、信号探测器、激光器控制模块、信号处理模块、数据分析模块和样品室；所述激光器控制模块连接到所述激光器，用于驱动所述激光器向所述样品室中的样品气体发射特定波长的激光；所述信号探测器，用于获取通过所述样品室中样品气体的透射信号，并将所述透射信号发送到所述信号处理模块；所述信号处理模块，用于将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱；所述数据分析模块，用于分析所述待测气体吸收光谱，得到待测气体的信息。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周欣，
申请(专利权)人：北京大方科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11
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