CH4分子光谱分析在井下瓦斯浓度监测中的研究

摘要

根据CH4中C-H键特殊的光谱振动吸收特性,设计了基于特征光谱吸收的CH4浓度光谱分析方法,用于矿井下低浓度CH4的高精度实时监测.在分析CH4分子键所对应的特殊光谱吸收波长的条件下,选择傅里叶变换干涉仪作为干涉工具,结合CCD探测器采集干涉条纹,最终经光谱分析算法得到各波长上光强衰减量度,从而反演CH4气体浓度.利用比尔朗伯定理及浓度程长积公式,可以得到CH4的理论最小探测浓度可达到0.1%,实际受环境等影响会有小幅波动,但不影响0.1%的探测精度,完全满足瓦斯浓度为0～5%的井下实时探测要求.计算实验显示,在采用傅里叶变换光谱分析法探测CH4浓度时,数据显示:在长度为10 cm的气室中,对浓度介于0～5%的CH4进行探测时,满足探测精度0.1%的实时探测要求.