1、光學瓦斯檢定器兼職救護隊培訓課件金沙縣礦山應急救援大隊授課人：羅德奎光干涉瓦斯儀發展簡史一百多年前（1856），法國人雅明（Jamin）利用布留斯特干涉條紋制成干涉儀；即有名的雅明干涉儀。 1927年日本東京理化大學土井先生將雅明干涉儀加以改進，在保持同樣精度的情況下，體積縮小一半，而且更易于調整，更適合于攜帶。光干涉瓦斯儀發展簡史此后，日本理工化學研究廳（簡稱：理研）根據土井的改進制造攜帶型干涉儀，1951、1952年分別研制成功了理研17、18型，后又陸續研制出理研21、28型。 1953年中國科學院儀器館仿制成功理研10L型瓦斯檢定器，撫順煤礦安全儀器廠于1966年正式投入生產。 由于這

2、種瓦斯檢定器性能穩定，精確度高，堅固耐用，因而得到了廣泛的應用，我國煤礦普遍采用這種儀器。用途該儀器能夠迅速而準確的測定礦井中的沼氣（甲烷），二氧化碳等有害、有毒氣體濃度。同時也應用到其它工業部門。如鐵礦、油井等。 外形圖 內部構造圖光學瓦斯檢定器(a)外形圖 (b)內部構造1目鏡；2主調螺旋；3微調螺旋；4吸氣管；5進氣管；6微讀數觀穿窗；7微讀數電門；8光源電門；9水分吸收管；10吸氣橡皮球；11二氧化碳吸收管；12干電池；13光源蓋；14目鏡蓋；15主調螺旋蓋；16燈泡；17光柵；18聚光鏡；19光屏；20平行平面鏡；21平面玻璃；22氣室；23反射棱鏡；24折射棱鏡；25物鏡；26測微

3、玻璃；27分劃板；28場鏡；29目鏡保護蓋；30毛細管圖71 AQG-1型光學瓦斯檢定器光學瓦斯檢定器基本概述光學瓦斯檢定器由氣路、光路和電路三大系統組成。 氣路系統。由吸氣管、進氣管、水分吸收管、二氧化碳吸收管、吸氣橡皮球、氣室（包括瓦斯室和空氣室）和毛細管等組成。其主要部件的作用是：氣室用于分別存貯新鮮空氣和含有瓦斯或二氧化碳的氣體；水分吸收管內裝有氯化鈣（或硅膠），用于吸收混合氣體中的水分，使之不進入瓦斯室，以使測定準確；毛細管，其外端連通大氣，其作用是使測定時的空氣室內的空氣溫度和絕對壓力與被測地點（或瓦斯室內）的溫度和絕對壓力相同，同時又使含瓦斯的氣體不能進入空氣室；二氧化碳吸收管內

4、裝有顆粒直徑為25mm的鈉石灰，用于吸收混合氣體中的二氧化碳，以便準確地測定瓦斯濃度。光路系統。（下圖） 電路系統。其功能和作用是為光路供給電源。由電池、燈泡、光源蓋、光源電門和微讀數電門組成。 光源聚光鏡平面鏡平面玻璃氣室折光棱鏡反射棱鏡物鏡測微玻璃分劃板目鏡保護玻璃12瓦斯檢定器的光路系統圖儀器的主要技術數據1、測量范圍 ： 010% 0100%2、測小數范圍 ： 01% 010%3、精 度： 0.01% 0.1%4、分劃板刻度：0 2 4 6 8 10 儀器的主要技術數據作整數讀數時： 1%作小數讀數時： 0.02%4、電源： 1.5V（伏）（1號干電池1節）5、照明燈泡： 1.35V（

5、扁球頭）6、外形尺寸： 1909038 mm7、重量 1.6 Kg光學瓦斯檢定器的工作原理 光波的產生光是以波的形式從光源向四面傳播的，光波和水波相似，只是光波用眼睛看不見，凸起的部份叫波峰，凹下去的部分叫波谷。波峰間的距離叫波長，不同顏色的光線其波長不同。光線可分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色。光有各種特性，光的干涉就是其特性之一。所謂光的干涉，就是波長相同的兩波相互產生波峰增長，或者抵消的現象。如圖示：光學瓦斯檢定器的工作原理光波的產生 波長波峰波谷波峰凸起的部分；波谷凹下的部分；波長波峰與波峰或波谷與波谷之間的距離；光學瓦斯檢定器的工作原理光波的干涉1、相消干涉相消干涉光學瓦斯檢定器的

6、工作原理2、相長干涉相長干涉光學瓦斯檢定器的工作原理光學瓦斯檢定器的工作原理相長干涉相消干涉兩波相消的叫相消干涉，兩波相加的叫相長干涉。相消干涉及使光線亮度降低變暗，相長干涉使亮度提高。光學瓦斯檢定器的工作原理光學瓦斯檢定器就是根據這個道理制成的。在一定的溫度和壓力下，用光學瓦斯檢定管來測量礦井空氣中的甲烷含量，其光學原理如圖示：光學瓦斯檢定器的工作原理光源聚光鏡平面鏡平面玻璃氣室折光棱鏡反射棱鏡物鏡測微玻璃分劃板目鏡保護玻璃12光學瓦斯檢定器的工作原理由光源發出的光經過聚光鏡后，聚成一束光到達平面鏡，在平面鏡的“1”點分成兩部分，第一束光就是從平面鏡反射出來的，第二束光是從平面鏡折射出來的。

7、第一束光穿過氣室的側壁，由折光棱鏡將其折回，它穿過另一側的小氣室以回到平面鏡，折射入平面鏡的后表面，反射到平面鏡的“2”點，穿出平面鏡后向反射棱鏡前進，再經偏折后，進入望遠鏡。第二束光線射入平面鏡后，在其前表面反射，然后通過氣室的中央小室 回到平面鏡上的“2”點與第一束光會合產生干涉現象后一同進入望遠系統。兩束光在物鏡的焦平面上顯現出白光特有的干涉現象，干涉條紋中央為白色條紋，兩邊為彩色條紋。 光學瓦斯檢定器的工作原理當各氣室內充進相同的氣體時，兩束光波所經過的光程相同（光程=光線所通過的路程與光所通過的物質的折射率的乘積）如果 在一束光的光程中改變氣體的化學成份，或改變溫度、壓力等時，因折射

8、率發生變化，所以光程也隨之變化，干涉產生的條紋也發生移動。根據條紋移動的距離，可以確定折射率發生變化的程度。甲烷的濃度與條紋移動距離成正比。儀器的構造主要由以下11個部分組成：1、照明裝置組 2、聚光鏡組 3、平面鏡組 4、折光棱鏡組 5、反射棱鏡組 6、物鏡組 7、測微組 8、目鏡組 9、吸收管組 10、氣室組 11、按鈕組儀器的構造1、光學系統 （光源、聚光鏡）光源：采用1.35V、0.3A的白光小燈泡。內部反光層是白色的，這個小燈泡與干涉條紋有很大關系，不得任意更換。聚光鏡：用來匯聚光源發出的燈光，使之增強亮度，在燈泡前裝有0.5毫米細縫的光屏，能擋去多余的光。使干涉條紋更加清淅。儀器的

9、構造2、干涉系統平面鏡組：該鏡組是儀器的心臟組件，鏡片用質量良好的光學玻璃組成，鏡片后邊鍍銀和鋁，形成反射膜，平面鏡的平行度要求極嚴格。將直接影響干涉條紋清晰度。折光棱組：是干涉系統的重要組件，由光源來的光投射到平面鏡上，分成兩列光，這兩列光分別經過空氣室和氣樣室，射到折光棱鏡上，然后經過兩次90度反射，又將兩列光線平行地射回平面鏡。儀器的構造反射棱鏡：該棱鏡的作用是將光線作90度轉向。通過螺桿調節，可使干涉條紋移動，調節支板可以尋找干涉視場的范圍。氣室：氣室是測定氣體的主要組件，其長度為120mm，共分三路，兩側為空氣室，中間為氣樣室。各室上側有彎管如圖示：管1接盤形管組，管3與管4相通。管

10、2和管5分別與氣樣的出口和進口相接，管6是裝封閉堵頭用的。各氣室管路必須暢通無阻。以免影響測定結果的準確性。氣室兩端用平行玻璃膠合封閉。儀器的構造3、測定部份反射棱鏡：該棱鏡的作用是將光線作90度轉向。通過螺桿調節，可使干涉條紋移動，調節支板可以尋找干涉視場的范圍。氣室：氣室是測定氣體的主要組件，其長度為120mm，共分三路，兩側為空氣室，中間為氣樣室。各室上側有彎管如圖示：管1接盤形管組，管3與管4相通。管2和管5分別與氣樣的出口和進口相接，管6是裝封閉堵頭用的。各氣室管路必須暢通無阻。以免影響測定結果的準確性。氣室兩端用平行玻璃膠合封閉。儀器的構造儀器的構造氣室組氣室的長度因儀器型號不同而

11、異，氣室越長儀器的精度越高，但測定的范圍也越來越小，反之精度低，測定范圍大。物鏡：它是由雙凸透鏡和凹透鏡用透明樹脂膠合而成的。要想收到質量好的圖像，在鏡片上不能有明顯的劃痕、氣泡、砂眼、麻點以及脫膠等現象。儀器的構造分劃板：其表面光潔度要求為1級，有效范圍為1.60.4毫米的長方框，在010%的范圍內共有21道刻線，干涉條紋經物鏡成像，在分劃板上顯示出來。目鏡：它主要起放大作用，便于觀測，可以通過保護玻璃座旋轉來調節視力，直至分度線看清為止。儀器的構造4、氣路系統：空氣室的入口和出口分別裝有盤形管和封閉堵頭，如圖示：盤形管的作用是自動平衡氣壓變化（使空氣室和大氣溝通，保持和氣樣室有相同的壓力）

12、，并能減少瓦斯擴散的影響，氣樣室和吸收管連接，吸收管里裝鈉石灰。干燥劑管一般是礦井水蒸氣較大時采用（即空氣濕度大）。管內裝氯化鈣。把水蒸氣吸收掉，以保證測量的準確性。如果二氧化碳成分較大，用吸收管（輔助吸收管）不能完全吸收，影響準確測定時，干燥劑管里也可裝鈉石灰。儀器的構造儀器的構造5、電路系統儀器電路系統如圖示，它是由電池E、燈泡S1、S2和開關K1、K2組成的，通過開關控制干涉系統的光源和測微組照明的光源，開關裝在儀器外面，并保證接觸良好，不應有忽明忽暗現象。電路系統圖1、目鏡2、微動手輪3、粗動手輪4、護蓋5、目鏡燈開關6、微動刻度盤燈開關7、微動刻度盤部 件 名 稱使用方法儀器的使用（

13、一）下井前的準備工作 1、外觀檢查 儀器清潔、附件、輔助管暢通、不漏氣； 2、藥品性能檢查 （1）水分吸收劑 （2）二氧化碳吸收劑使用方法檢查藥品是否失效表（使用前的準備工作）藥品名稱藥品作用正常狀態失效狀態安裝位置鈉石灰吸收二氧化碳粉紅色變談、變白儀器外硅 膠吸收水分透明藍色無色最后變為粉紅色一般在儀器內，有時也在儀器外氯化鈣吸收水分白色，顆粒狀白色，粉末狀3、氣路系統檢查：（1）檢查氣球是否漏氣 （2）檢查儀器是否漏氣 （3）檢查氣路是否暢通 4、光路、電路系統檢查：（1）檢查分劃板。 （2）檢查干涉條紋 。（3）檢查條紋的寬度。（4）電路開關保證接觸良好，不應有忽明忽暗現象。 1、清理氣

14、室地點應選在與待測地點溫度相近（溫差不超過10）、壓力差不大（最好標高相同）的新鮮風流中 進行。這種儀器對溫度的變化比較敏感，溫度變化，會引起零的條紋移動（現場稱為“跑正”或“跑負”）清理氣室、零位調整2、換 氣 在換氣對零地點擠壓氣球78次，吸入新鮮空氣，清洗瓦斯室。 3、對零 按上微讀數電門，旋轉微調螺旋，觀看微讀數觀察窗，使微讀數盤的零位刻度與指標線重合；旋下主調螺旋蓋，再按下光源電門，調動主調螺旋，同時觀看目鏡，在干涉條紋中任意選定一條黑基線（一般選定左邊第一顆黑線）與分劃的零位刻度線相重合，并記住這條黑基線；然后，一邊觀看目鏡一邊蓋好主調螺旋蓋。（零位調整完成后，主調螺旋是不易亂動的

15、，除非是在發生零位飄逸時，需要重新對零時方可） 。使用方法吸收管內的硅膠或氯化鈣和鈉石灰，如果變質或失效就會降低吸收能力，影響測定的準確性。藥品顆粒的大小以2mm5mm為宜，太小則粉末太多，容易進入氣室，太大則藥品不能充分發揮吸收能力。吸收管內的三塊隔片就是為了氣體和藥品表面充分接觸而設置的。使用操作方法氣密性檢查（氣路系統檢查） 首先檢查吸氣球是否漏氣：用手捏扁氣球，另一手掐住膠管，然后放松氣球，若氣球一分鐘內不脹起，則表明不漏氣；然后，檢查儀器氣室是否漏氣：將吸氣膠皮管同檢定器吸氣孔連接，堵住進氣孔，捏扁氣球，松手后球一分鐘內不脹起，若不氣密，就要分步檢查；最后，檢查氣路是否暢通：即放開進

16、氣孔，捏放吸氣球，以氣球能癟起自如為好。 使用操作方法檢查干涉條紋是否清晰 （光、電路系統的檢查） 按住下按鈕，由目鏡觀察，旋轉保護玻璃框，調整視度達到數字最清晰為止。 “跑正”儀器對零的的黑基線移到零刻度線右邊處 理： 一種方法：重新換氣對零； 二種方法：轉動微動螺旋使對零的黑基線對準分劃板上左邊較小的整數刻度線，讀出微讀數窗內的數值加上該整數即為儀器“跑正”數值，取樣讀數后減去“跑正”數值即為該測點的真實測定結果。 “跑負”儀器對零的黑基線移到零刻度線左邊處 理：一種方法：是重新換氣對零；二種方法：以第二條黑基線作為測定和讀數的基準線，將第二條黑基線退到分劃板上左邊較小的整數刻度線上，讀出

17、微讀數窗內的數值，加上第二條黑基線對準的分劃板上的整數，并以此數為“跑負”的基準數，記住此基準數，在取樣后，以第二條黑基線為基準線讀出結果，減去“跑負”后基準數所得之差，即為該測定點的真實測定結果。瓦斯的性質1、瓦斯是一種無色、無味、無臭的氣體。在標準狀態下，1m瓦斯的質量為0.7168KG，比空氣輕，瓦斯相對密度為0.5544.礦井瓦斯的擴散性好，比空氣大1.6倍。2、瓦斯本身無毒，但是礦井空氣中的瓦斯濃度較高時，相對降低空氣中氧的含量，因缺氧而引起人員窒息。當瓦斯濃度達到43%時，氧的濃度將降低至12%，人將感到呼吸困難；當瓦斯濃度達到57%時，氧氣含量會下降到9%，人若誤入其中，短時間就

18、會窒息死亡。3、瓦斯難溶于水，壓力為50個大氣壓、溫度為30攝氏度時，其溶解度僅為1%。4、瓦斯不助燃，但與空氣混合達到一定溫度后，遇到高溫火焰能夠燃燒和爆炸。二氧化碳的性質 在通常狀況下是一種無色、無臭、無味的氣體能溶于水，溶解度為0.144g/100g水（25）。在20時，將二氧化碳加壓到5.73106 Pa即可變成無色液體，常壓縮在鋼瓶中存，在56.6、5.27105 Pa時變為固體。液態二氧化碳堿壓迅速蒸發時，一部分氣化吸熱，而另一部分驟冷變成雪狀固體，將雪狀固體壓縮，成為冰狀固體，即俗你“干冰”。“干冰”在1.013105 Pa、78.5時可直接升華變成氣體。二氧化碳比空氣重，在標準

19、狀況下密度為1.977g/L，約是空氣的1.5倍。二氧化碳無毒，但不能供給動物呼吸，是一種窒息性氣體。使用方法檢查瓦斯及二氧化碳1、瓦斯濃度的測定：測定時，將聯接光學瓦斯檢定器入口的橡皮管伸至測定地點(一般離頂板20公分左右距離），然后慢慢擠壓吸氣球78次，擠壓次數主要由橡皮管的長度決定，橡皮管越長，擠壓次數越多，以儀器的瓦斯室中氣體完全被置換為目的。待測氣體進入瓦斯室，由目鏡中觀察干涉條紋是否已移動，先讀出干涉條紋在分劃板上移動的條數。二氧化碳系數=（甲烷折射率空氣折射率）（測定氣體折射率空氣折射率）:上述氣體在不同光源下的折射率如表：確定二氧化碳時換算系數： （1.0004401.0002

20、92）（1.0004471.000292） 即： 0.0001480.000155=0.955氣體種類光源種類折射率儀器采用值新鮮空氣白 光1.00029261.000292二氧化碳 白 光1.0004471.000450 1.000447甲 烷白 光1.0004401.000443 1.000447使用方法例如：條紋移動到之間然后轉動測徽手輪，按下按鈕，觀察目鏡，把對零位時所選用的那條條紋移動到的刻度線上時；然后再置換按上按鈕，觀察微讀數窗口，讀出刻度盤上的讀數；如果在0.240.26之間，可讀為0.25，這時所測定的結果為整數3小數0.253.25。測定讀數后，必須把微度數刻度盤退轉到零位

21、。使用方法采氣樣調微動手輪目鏡內光譜微動刻度盤0 2 4 6 8 10A、測定地點一般在巷道的中下部，通常情況下，必須先在被測地點測出瓦斯濃度讀數后，甩掉鈉石灰附管，用檢查瓦斯的方法讀出混合氣體的濃度。B、混合氣體濃度和瓦斯濃度需在同一地點、同一位置檢查。C、公式：二氧化碳含量（混合氣體濃度瓦斯濃度） 0.955D、用以上公式計算出二氧化碳的濃度。 使用方法使用方法2、二氧化碳濃度測定（特殊情況）在二氧化碳含量大的礦井里（沒有甲烷），用該儀器測定二氧化碳濃度時，吸收劑不用鈉石灰，只用硅膠或氯化鈣吸收水蒸汽。其實際濃度應為所讀的得數據乘以系數0.955。這是由于儀器出廠時的校正結果適合于甲烷含量

22、的測定，因此用于測定其它氣體時，儀器所示讀數并不是被測氣體的實際濃度，必須進行換算。 光學瓦斯檢定器使用和保養注意事項 光學瓦斯檢定儀的送檢周期為1年，每年必須將儀器送至有計量檢測資質的單位進行檢修和校正 攜帶和使用時，防止和其他硬物碰撞以免損壞儀器內部零件和光學鏡片。 光干涉條紋不清晰，往往是由于空氣濕度過大，光學玻璃上有霧粒或灰塵附在上面以至光學系統有毛病造成的。如果調整光源燈泡后不能達到目的，就要由修理人員拆開進行擦拭，或調整光路系統。測定時，如果空氣中含有一氧化碳、硫化氫等其他氣體時，因為沒有這些氣體的吸收劑，將使瓦斯測定結果偏高。為消除這一影響，應再加一個輔助吸收管，管內裝有顆粒活性

23、炭可消除硫化氫影響，裝有40%氧化銅和60%二氧化錳的混合物，可消除一氧化碳的影響。 （4）在火區、密閉區等嚴重缺氧地點，由于氣體成分變化大，用光學瓦斯檢定器測定瓦斯時，測定結果會比實際濃度偏大很多（試驗可知，氧氣濃度每降低1%，瓦斯測定結果約偏大0.2%）。這時，必須采取試樣，用化學分析的方法而不準使用光學瓦斯檢定器測定瓦斯濃度。（5）儀器不用時，要放在干燥的地方，并取出電池，以防腐蝕儀器。（6）要定期對儀器進行檢查、校正，發現問題，及時維修，不準用損壞的儀器進行測定。 掘進工作面瓦斯檢查操作1、檢查局部通風機有無循環風 站在局部通風機的風筒一側（距局部通風機吸風口35M處）（1）局部通風機及其開關附近10M；（2）掘進工作面風流（風筒出風口至磧頭）；（3）掘進工作面回風巷風流（若回風巷道超過100M，每隔100M設一個點檢查）；（4）掘進工作面爆破地點、電鉆打眼地點20M內、發爆器附近20M范圍內； 2、掘進工作面瓦斯檢查地點（5）掘進工作面電動機及其開關附近20M范圍內的巷道風流；（6）掘進工作面及其回風巷高頂、冒落空洞；（7）風速較低的巷道頂板附近。以上各測點數據取最大值作為測定結