[实用新型]用于采空区煤自燃早期预测的一氧化碳激光遥感测量装置

说明书

本实用新型公开了一种用于采空区煤自燃早期预测的一氧化碳激光遥感测量装置。所述装置包括：DFB激光器及驱动器(1)、准直系统(3)、透镜(4)、卡塞格林望远镜系统(7)、光电探测器(8)、模拟锁相放大电路(9)及控制器(10)。与现有电化学CO传感器相比，本实用新型装置采用激光分子吸收光谱技术，对CO气体的识别具有唯一性，不会产生误报和误识，从而提高CO气体浓度检测的可靠性和灵敏度；与现有的固定点设置的CO传感器相比，本实用新型装置采用激光遥感测量，其测量的距离大于10米，可以实时检测半径在10米以内的整个有效面积内的CO气体，不需要大范围的气体的对流和扩散，检测灵敏度高达10ppm。

技术领域

本实用新型涉及高灵敏CO激光遥感测量技术领域，特别是涉及一种用于采空区煤自燃早期预测的一氧化碳激光遥感测量装置。

背景技术

煤自燃灾害严重威胁矿井安全生产，随着深部灭火措施的实施，高瓦斯、高地温出现，煤自燃造成的瓦斯爆炸等衍生灾害频率增加。预防为主是治理灾害的第一要义，而煤矿井下采空区热辐射范围窄、岩石冒落强度大，因此难以直接获得采空区各区域温度。目前，现有的煤自燃灾害预测主要是依靠气体分析法，采用束管将井下空气抽取到地面分析站，然后利用气相色谱仪进行离线取样和分析，其分析时间一般需要30分钟以上，不能满足实时在线煤自燃发火的早期发火预测。在煤自燃发火过程中，CO是煤自燃的关键性指标，研究表明，65℃(CO生长率1ppm/s)左右代表进入早期氧化，85℃(CO生长率2ppm/s)代表快速氧化，120℃(CO生长率20ppm/s)代表加速氧化并伴随剧烈氧化，可见CO在煤自燃进入各个阶段的生长率高。及时准确的测量CO的浓度和生长率，特别是煤自燃早期阶段(65℃-85℃)低浓度的CO浓度和增长率，可以有效、准确实现煤自燃预警，防止井下火灾和人员伤亡事故的发生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于采空区煤自燃早期预测的一氧化碳激光遥感测量装置，以实现采空区中的煤自燃发火早期CO气体实时、可靠、高灵敏度的遥感测量。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种用于采空区煤自燃早期预测的一氧化碳激光遥感测量装置，所述装置包括：DFB激光器及驱动器(1)、准直系统(3)、透镜(4)、卡塞格林望远镜系统(7)、光电探测器(8)、模拟锁相放大电路(9)及控制器(10)；

所述控制器(10)与所述DFB激光器及驱动器(1)连接，用于控制所述DFB激光器的输出波长；所述准直系统(3)及所述透镜(4)依次设置在所述DFB激光器的出射光路上；所述卡塞格林望远镜系统(7)设置在DFB激光透射煤自燃发火早期产物中的CO烟气(5)后经过反射物(6)反射后的反射光路上；所述光电探测器(8)设置在所述卡塞格林望远镜系统(7)的出射光路上；所述模拟锁相放大电路(9)与所述光电探测器(8)连接；所述控制器(10)与所述模拟锁相放大电路(9)连接。

可选的，所述DFB激光器及驱动器(1)中包括DFB激光器和驱动器；所述DFB激光器与所述驱动器连接；所述驱动器与所述控制器(10)连接。

可选的，所述DFB激光器发出与CO气体相对应的近红外或中红外波长的DFB激光。

可选的，所述DFB激光器及驱动器(1)与所述准直系统(3)之间还设有光隔离器(2)。

可选的，所述装置还包括LCD显示单元(11)；所述LCD显示单元(11)与所述控制器(10)连接。

可选的，所述装置还包括通信接口单元(12)；所述通信接口单元(12)与所述控制器(10)连接。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：