作者：鄭鴻章，胡小波，童志鵬
　　　�。ㄉ钲谑斜娡�達(dá)光電有限公司、深圳市明鑫科技發(fā)展有限公司）
摘 要：本文主要針對(duì)礦下作業(yè)特別是煤礦礦井作業(yè)產(chǎn)生的瓦斯氣體，設(shè)計(jì)了一種新型高效的瓦斯氣體探測(cè)方案以盡量避免事故的發(fā)生。該方案是利用了瓦斯氣體對(duì)1650nm光譜的吸收特性，尋找瓦斯氣體濃度與光強(qiáng)的變化規(guī)律。
關(guān)鍵詞：1650nmSLED；1650nm超窄線寬半導(dǎo)體激光器；光纖氣室等。

1 引 言
     我國(guó)煤礦的使用量每年都在以驚人的數(shù)量遞增，在煤礦的挖掘過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生大量的瓦斯氣體。我們首先了解一下瓦斯氣體，瓦斯氣體是一種無(wú)色無(wú)味的有毒氣體，人體吸入少量會(huì)產(chǎn)生頭暈等癥狀；大量吸入體內(nèi)會(huì)與人體內(nèi)的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并使人窒息；另外一個(gè)更大的潛在危險(xiǎn)是當(dāng)瓦斯氣體到達(dá)一定濃度的時(shí)候會(huì)很容易引起爆炸，爆炸威力非常驚人。傳統(tǒng)的瓦斯探測(cè)系統(tǒng)是采用弱點(diǎn)探測(cè)方式，但也避免不了煤礦爆炸事故的頻頻發(fā)生。因而便產(chǎn)生了用光纖傳感的方式來(lái)對(duì)瓦斯氣體的濃度進(jìn)行探測(cè)。
    用光纖傳感的方式有幾個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：
    一、由于光纖采用的是二氧化硅的材料制作的沒(méi)有金屬的成分，所以不受任何電磁波的干擾。
    二、不具備引爆的條件，非常安全。
    三、傳輸數(shù)率快，及時(shí)反映氣體濃度的變化。
　　四、精確度非常高等。

2實(shí) 驗(yàn)
2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    本次實(shí)驗(yàn)使用的設(shè)備儀器有：1、Advantest Q8384光譜儀；2、NEWPort 1830-C/818IG臺(tái)式功率計(jì)；3、光纖熔接機(jī)切割刀及剝纖鉗；4、1650nmSLED寬帶光源；5、1650nm超窄線寬半導(dǎo)體激光光源；6、1650nm光纖氣室；7、濃度5%瓦斯氣體一瓶；8、1650光纖隔離器、衰減器等無(wú)源器件。


2.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程
    本次實(shí)驗(yàn)首先采用1650nmSLED寬帶光源接1650nm隔離器的輸入端，隔離器的輸出端與光纖氣室相接，光纖氣室另一端與光譜儀相接。打開(kāi)光譜儀，將起止波長(zhǎng)調(diào)至1640nm和1660nm，將光纖氣室放置于空氣當(dāng)中，打開(kāi)SLED光源開(kāi)關(guān)。打開(kāi)光譜儀中掃描按紐，讓光譜儀對(duì)SLED光源進(jìn)行光譜掃描并分析。

    后將光纖氣室裝入密封容器當(dāng)中，將容器內(nèi)的空氣抽空并慢慢的駐入濃度5%的瓦斯氣體，當(dāng)瓦斯氣體在容器中到達(dá)一定的濃度以后，此時(shí)我們發(fā)現(xiàn)光譜儀的譜線圖正在逐漸的發(fā)生變化，慢慢出現(xiàn)了大概有8到9處的凹陷，隨著瓦斯?jié)舛鹊闹饾u增加，凹陷的部分越來(lái)越明顯，我們相信這就是瓦斯氣體對(duì)某個(gè)特定波長(zhǎng)光譜的的吸收峰。

    我們挑選了一個(gè)吸收最為明顯的峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)（1648.×××nm），然后關(guān)掉1650nmSLED光源的供電開(kāi)關(guān)，把容器內(nèi)的瓦斯氣體抽空并完全駐入空氣，再把1650nmSLED光源與1650隔離器之間斷掉。而后將1650nm超窄線寬半導(dǎo)體激光光源接入1650隔離器的輸入端。通過(guò)調(diào)節(jié)光源內(nèi)的波長(zhǎng)調(diào)諧旋紐對(duì)激光光源波長(zhǎng)進(jìn)行微調(diào)（調(diào)諧范圍為：0.9nm，線寬為：20KHZ），將波長(zhǎng)微調(diào)至1648.×××nm，用光譜儀測(cè)光譜。待穩(wěn)定下來(lái)后再次將容器內(nèi)的空氣抽空并慢慢的駐入濃度5%的瓦斯氣體，我們可以明顯的發(fā)現(xiàn)光譜儀中的光源功率逐漸下降。然后把光纖氣室與光譜儀的連接端斷開(kāi)并接入NEWPort 1830-C/818IG臺(tái)式功率計(jì)中。再次把容器內(nèi)的瓦斯氣體抽空并慢慢的駐入空氣�？擅黠@發(fā)現(xiàn)功率計(jì)測(cè)量的數(shù)值在逐漸增加。重復(fù)對(duì)裝光纖氣室的容器進(jìn)行沖氣與放氣測(cè)試。每次沖入瓦斯氣體，功率計(jì)顯示功率都會(huì)逐漸下降，下降功率變化量為12%；每次將瓦斯氣體逐漸抽空，功率計(jì)顯示功率都會(huì)逐漸上升，上升功率變化量也是為12%。

3 結(jié) 論
   由本次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果再一次有力的證明用1650nm的光源檢測(cè)瓦斯氣體濃度是非常好的方案。我們會(huì)盡快完善這個(gè)探測(cè)系統(tǒng)，讓它更具有可實(shí)施性。通過(guò)我們的這一套檢測(cè)系統(tǒng)使得礦井作業(yè)更加的安全。希望在不久的將來(lái)煤礦礦井將不再有事故的發(fā)生。