作者：鄭鴻章，胡小波，童志鵬
　　　�。ㄉ钲谑斜娡�達光電有限公司、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)計了一種新型高效的瓦斯氣體探測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1650nm光譜的吸收特性，尋找瓦斯氣體濃度與光強的變化規(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，在煤礦的挖掘過程當中會產(chǎn)生大量的瓦斯氣體。我們首先了解一下瓦斯氣體，瓦斯氣體是一種無色無味的有毒氣體，人體吸入少量會產(chǎn)生頭暈等癥狀；大量吸入體內(nèi)會與人體內(nèi)的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并使人窒息；另外一個更大的潛在危險是當瓦斯氣體到達一定濃度的時候會很容易引起爆炸，爆炸威力非常驚人。傳統(tǒng)的瓦斯探測系統(tǒng)是采用弱點探測方式，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對瓦斯氣體的濃度進行探測。
    用光纖傳感的方式有幾個顯著的優(yōu)點：
    一、由于光纖采用的是二氧化硅的材料制作的沒有金屬的成分，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，及時反映氣體濃度的變化。
　　四、精確度非常高等。

2實 驗
2.1 實驗裝置
    本次實驗使用的設(shè)備儀器有：1、Advantest Q8384光譜儀；2、NEWPort 1830-C/818IG臺式功率計；3、光纖熔接機切割刀及剝纖鉗；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、衰減器等無源器件。


2.2實驗過程
    本次實驗首先采用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。打開光譜儀，將起止波長調(diào)至1640nm和1660nm，將光纖氣室放置于空氣當中，打開SLED光源開關(guān)。打開光譜儀中掃描按紐，讓光譜儀對SLED光源進行光譜掃描并分析。

    后將光纖氣室裝入密封容器當中，將容器內(nèi)的空氣抽空并慢慢的駐入濃度5%的瓦斯氣體，當瓦斯氣體在容器中到達一定的濃度以后，此時我們發(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，凹陷的部分越來越明顯，我們相信這就是瓦斯氣體對某個特定波長光譜的的吸收峰。

    我們挑選了一個吸收最為明顯的峰值所對應(yīng)的波長（1648.×××nm），然后關(guān)掉1650nmSLED光源的供電開關(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。通過調(diào)節(jié)光源內(nèi)的波長調(diào)諧旋紐對激光光源波長進行微調(diào)（調(diào)諧范圍為：0.9nm，線寬為：20KHZ），將波長微調(diào)至1648.×××nm，用光譜儀測光譜。待穩(wěn)定下來后再次將容器內(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并接入NEWPort 1830-C/818IG臺式功率計中。再次把容器內(nèi)的瓦斯氣體抽空并慢慢的駐入空氣。可明顯發(fā)現(xiàn)功率計測量的數(shù)值在逐漸增加。重復(fù)對裝光纖氣室的容器進行沖氣與放氣測試。每次沖入瓦斯氣體，功率計顯示功率都會逐漸下降，下降功率變化量為12%；每次將瓦斯氣體逐漸抽空，功率計顯示功率都會逐漸上升，上升功率變化量也是為12%。

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