淺談煤礦井下一氧化碳檢測方法與原理

1、淺談煤礦井下一氧化碳檢測方法與原理摘要：在煤礦井下，CO是引起瓦斯爆炸的主要氣體之一，對人類的生命構成威脅。文章從一氧化碳的性質及危害出發(fā)，闡述了煤礦行業(yè)中一氧化碳監(jiān)測分析方法的應用現(xiàn)狀，并展望了未來的發(fā)展方向。 關鍵詞：礦井；一氧化碳；檢測方法與原理1 引言 煤礦火災、爆破作業(yè)以及瓦斯和煤塵爆炸時都將產生大量的一氧化碳毒性氣體，吸入人體后，會造成人體組織和細胞缺氧，引起中毒窒息。為了礦工的身體健康，煤礦安全規(guī)程規(guī)定，井下作業(yè)場所的一氧化碳（CO）氣體濃度必須控制在0.0024以下，因此，快速、準確地測定礦井大氣中的一氧化碳的濃度是保障煤礦安全生產以及礦井火災早期預警具有重要意義。2 一氧化碳

2、檢測技術2.1 化學分析法 一氧化碳等有毒氣體最早采用化學分析法進行檢測分析，即通過現(xiàn)場采樣，依賴于特有的化學反應和計量關系來檢測分析有毒氣體的含量及成分等參數(shù)，主要分為重量分析法及滴定分析法，還包括試樣的處理及一些分離、掩蔽、富集等化學手段。隨著科技水平的飛速發(fā)展 ，對有毒氣體采用化學分析法這一被動監(jiān)測階段提出了新的要求，不斷向智能化、自動化、一體化及在線化方向發(fā)展，同時與其他分析儀器相結合進行檢測分析 。 2.2 儀器分析法 1970年代中后期 ，隨著計算機和儀器科學技術的快速發(fā)展，采用儀器分析法對有毒氣體進行監(jiān)測迅速得到廣泛應用。儀器分析是采用能直接或間接地表征一氧化碳的各種特性，諸如化

3、學的、物理的及生理性質等的實驗現(xiàn)象，再通過探頭或傳感器、放大器、分析轉化器等轉變成人可直接感受的來判別有毒氣體的成分、含量、分布或結構等信息的分析方法，該方法具有操作簡便，靈敏度高以及選擇性好等特點，主要分為色譜儀器法、光學儀器法及電化學儀器法。 2.3 傳感器的應用 自1962年，第一支氧化鋅半導體薄膜氣敏傳感器由日本學者清山哲郎等人研制出后，在此基礎上美國的P.J.Shaver又進一步采用Pt、Pd等貴金屬有效激活氣體傳感器，使得傳感器的靈敏度大大提高。從此氣體傳感器在有毒氣體檢測方面得到了廣泛應用。目前的CO傳感器主要采用的是3點定電位的電化學原電池傳感器。它是上世紀70年代中期，美國E

4、nterqertics Science公司發(fā)明三電極控制電位原理檢測CO敏感元件專利產品。從分析方法上主要分為電化學法、電氣法 (熱導式和半導式)、色譜法 (層析法)、光學吸收法(紅外吸收法和紫外吸收法)等。根據(jù)檢測原理的不同，目前主要有電化學傳感器、催化可燃氣體傳感器、固態(tài)傳感器和紅外傳感器四種CO檢測傳感器。 2.4 一氧化碳監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)日新月異的計算機技術、現(xiàn)代控制理論技術、傳感器及通信技術的快速發(fā)展，使得基于計算機的各種監(jiān)測監(jiān)控技術廣泛應用于工、農業(yè)各生產領域，智能化、自動化、在線化的有毒氣體監(jiān)測系統(tǒng)也隨之發(fā)展開來。目前，國內有毒氣體監(jiān)測系統(tǒng)基本可分為工控機 、單片機智能化以及基于DC

5、S 控制技術發(fā)展起來的監(jiān)測系統(tǒng)這三類。 一氧化碳的測量是通過傳感器將空氣中的一氧化碳氣體轉化為電信號，經(jīng)電路轉換處理后，由LED顯示一氧化碳氣體濃度，并將此信號轉變成電流或者頻率信號送到二次儀表，實現(xiàn)遠程監(jiān)測。 3 發(fā)展方向 目前，CO檢測儀的發(fā)展方向主要有微小型化、集成化、智能化、多功能化、通用化及網(wǎng)絡和嵌人式互聯(lián)網(wǎng)化。同時對系統(tǒng)長期工作穩(wěn)定性、易維修性等方面的要求越來越高。隨著半導體工藝和 MEMS (Microelectro mechanical system) 技術的發(fā)展，紅外氣體分析器微型化、便攜化成為可能。國外開展 MEMS 紅外氣體分析系統(tǒng)研究的有日本、法國、瑞士和英國等國家。上世紀80年代末，由于臺式計算機的出現(xiàn)，特別是PC機的出現(xiàn)和普及，對危險源的監(jiān)測預警技術得到迅速發(fā)展，后來在監(jiān)測預警技術中引入了控制技術、通訊技術、專家系統(tǒng)、事故處理方案、危險源泄漏擴散模擬計算等重要技術，使危險源監(jiān)測預警技術更加完善。近年來，隨計算機檢測技術的可靠性提高和網(wǎng)絡化技術的普及，危險源預警系統(tǒng)從過去的集中監(jiān)測預警體系結構向多層分布式監(jiān)控預警系統(tǒng)發(fā)展，對整個城市的危險源實現(xiàn)系統(tǒng)化檢測，計算機化和網(wǎng)絡化應該是現(xiàn)場連續(xù)檢測的發(fā)展方向，而嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術也為危險源網(wǎng)絡化監(jiān)測提供了基礎。 參考文獻1王樉.一氧化碳檢測儀的測量原理與應用J.中