光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷检测报警仪在实际使用中的应用分析

王素玲

（山西煤矿设备安全技术检测中心，山西 太原 030045）

光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷检测报警仪在实际使用中的应用分析

王素玲

（山西煤矿设备安全技术检测中心，山西 太原 030045）

通过光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷报警仪的对比分析，找出他们的不同特点，说明它们在煤矿甲烷浓度测定中发挥不同的重要作用。

光干涉式甲烷测定器；催化燃烧式甲烷报警仪；原理；测定方法；甲烷浓度

1 光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷报警仪的相同点

均能测定甲烷浓度；有一定的使用期限且需要定期检查、维修、校验，送质量技术监督部门授权的法定计量检定机构检定；有携带方便、安全可靠的特点。

2 光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷报警仪的不同点

（1）测定气体种类不同。催化燃烧式甲烷测定器只能测定甲烷浓度，光干涉式甲烷测定器可测甲烷和二氧化碳浓度。

（2）测定范围和最大允许误差不同。催化燃烧式甲烷报警仪测量范围是 （0～4）%CH4，mPE:±（0.1～0.3）%CH4，在测定范围内可以准确测定甲烷浓度，超出范围则不能测定甲烷浓度，且损坏仪器。光干涉式甲烷测定器测量范围是（0～10）%CH4,mPE:±（0.05～0.3）%CH4，在测定范围内可以准确测定甲烷浓度，超出范围不能测定甲烷浓度，但不会损坏仪器。

（3）测定方式和显示方式不同。催化燃烧式甲烷报警仪在工作地点测定时，将仪器举到测定位置，即可测出甲烷浓度，通过显示屏读数，且具有声光报警信号，可连续测定环境中甲烷浓度值。光干涉式甲烷测定器在工作地点测定时，将仪器举到测定位置，挤压吸气球5次～10次，气体通过仪器发生折射，产生干涉条纹，即可从目镜中读数。但光干涉式甲烷测定器与测定点的温度和大气压力有关，测定结果需乘以校正系数，才能得出甲烷浓度的最后结果。无声光报警信号，不能连续监测。

（4）构造和原理不同。催化燃烧式甲烷报警仪由传感器、电源、放大电路、警报电路、显示电路等组成。具有操作方便、读数直观、体积小、重量轻、维修方便等特点，但使用期限较短。

工作原理是仪器应用载体催化原理，由载体催化元件构成测量电桥，当仪器所处的环境中存在甲烷时，由于甲烷在催化元件表面产生无焰燃烧，使载体催化元件的阻值发生变化，桥路失衡产生信号输出，信号大小与甲烷含量成线性比例关系，从而实现甲烷含量的检测与报警。

光干涉式甲烷测定器由光路、电路、气路三大系统组成。光路系统由电源、聚光镜、平面镜、平行玻璃、折光棱镜、反射棱镜等组成。电路系统由电池、灯泡、开关等组成。气路由吸收管、进气管、干燥管、气室、盘形管等组成。具有操作简单，安全可靠，使用期限长，但构造复杂，维修不便等特点。

工作原理是由光源发出光经过聚光镜到达平面镜，并经反射与折射形成两束光，分别通过甲烷室和空气室，经折射棱镜折射后一同进入反射棱镜，再反射入望远镜系统，在物镜的焦平面上产生干涉条纹。

当被测环境中没有甲烷气体时，测定器的甲烷室和空气室均充入的是空气，折射率和光程相同，测定器中的干涉条纹不产生移动。当被测环境中有甲烷气体时，由于甲烷室空气成分发生变化，折射率发生改变，甲烷室的光程也随之改变，干涉条纹发生移动。干涉条纹的移动量与甲烷体积分数成比例，测定条纹的移动量便可测量出空气中甲烷体积分数。

（5）测定方法和步骤不同。催化燃烧式甲烷报警仪在使用前必须保证电量充足，保证其可靠工作。打开电源预热15 mi n，在新鲜空气中观察显示值是否为零，如有偏差按仪器使用说明书的要求对其进行零点调整。测量时将仪器的传感器部位举至或悬挂在测量点处，经十几秒的自然扩散即可读出甲烷浓度值。

光干涉式甲烷测定器在待测点附近的进风巷道中，捏放吸气球5次～10次，按“对零”操作方法进行调零，使选定的黑基线对准零位。将连接CO2吸收管进气口的胶皮管伸向待测位置，捏放吸气球5次～10次，将待测气体吸入甲烷室。按下电源开关，在目镜中观察黑基线的位置，如恰与某整数刻度重合，读出该处刻度数值即可。如黑基线位于两个整数之间，则顺时针转动微调，使黑基线退到较小整数位上，然后从微调刻度盘上读出小数位。将小数位和整数位相加，即为测出的甲烷浓度值。

（6）测量结果的差异性。在同一环境中（同一时间、同一位置）使用两种仪器检测甲烷浓度时，读数不同。催化燃烧式甲烷报警仪使用中不受环境的影响，光干涉式甲烷测定器使用中受温度、大气压的影响，显示值根据当大气压、温度进行修正方可得出测量值。

光干涉式甲烷测定器读数校正公式：

式中：X为真实甲烷浓度；X'为显示值；P2为测量地点大气压；T2为测量地点温度。

由公式可知：在同一地点，温度相同时，光干涉式甲烷测定器显示值与当地大气压成正比，就山西地区而言，海拔高，气压低，因此光干涉式甲烷测定器读数偏低，即两种仪器在同一地点测量甲烷浓度时读数不同。

（7）使用中的注意事项。催化燃烧式甲烷报警仪在携带和使用过程中，严禁猛烈摔打、碰撞，被水浇淋或浸泡。使用中发现欠压时，应立即停止使用，否则会影响仪器正常工作和使用寿命。根据AQ1029－2007《煤矿使用监控系统及检测仪器使用管理规范》的要求，每10 d必须使用标准气体按说明书的要求调校一次。

光干涉式甲烷测定器携带和使用时，防止和其他硬物碰撞，以免损坏仪器内部零件和光学器件。当干燥管中的钠石灰失效时，吸收CO2的能力下降，因CO2与甲烷的折射率相当，此时测得的甲烷浓度会偏高，所以使用中应注意检查钠石灰，定期对其进行更换。如钠石灰颗粒较大，气体通过吸收管速度较快，接触时间太短，不能完全吸收，因此钠石灰颗粒直径应保持在3mm～5mm。在火区、密闭区等缺氧的地点，由于气体成分变化大，用光干涉式甲烷测定器测定甲烷浓度时，读数会偏大（氧气浓度每降低1%，甲烷浓度测定结果会偏大约2%），此时不应使用光干涉式甲烷测定器进行测定。光干涉式甲烷测定器使用中受环境的影响较大，因此应根据当地大气压和温度对其读数进行修正。使用前应认真检查所装盘形管和橡皮堵头及胶管各段接头是否有漏气的地方，如有漏气会造成空气室中空气不新鲜，折射率增大，折射率差降低，甲烷读数降低。应定期对仪器进行检查、维护、校正，严禁使用带病的仪器。

3 结束语

综上所述，催化燃烧式甲烷报警仪和光干涉式甲烷测定器各有优点和不足，但都是矿井甲烷浓度测定不可缺少的安全仪器。相关单位应正确使用、定期检定，使其继续发挥瓦斯管理安全哨兵的作用，为减少煤矿安全事故的发生提供保证。

Application Analysis of Light Interference Methane Measuring Meter and Catalysis Combustion Type Methane AlarmDetector

WANG Su-ling
(ShanxiCoalEqui pment Safety Technology Testing Center,Tai yuan Shanxi030045，Chi na)

y the comparison of light interference methane measuring meter and catalysis combustiontype methane alarmdetector, the paper points out their owndifferent characteristics and explains theirimportant effects in the methane concentration detection.

light interference methane measuring meter, catalysis combustion type methane alarmdetector;principle;measuring methods;methane concentration

TD77+2

A

1672-5050（2010）12-0062-03

编辑：徐树文

2010-10-22

王素玲（1981—），女，山西长治人，本科，注册安全工程师，从事煤矿安全仪表的检定工作。