CN202305436U - 一种煤矿井下用氡浓度测定仪 - Google Patents

一种煤矿井下用氡浓度测定仪 Download PDF

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赵志刚
谭云亮
赵同彬
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Abstract

本实用新型公开了一种煤矿井下用氡浓度测定仪，包括探测器总成、数据采集处理部分和矿用电源，探测器总成包括气体室、真空气泵、脉冲高压发生器、半导体探测器和前置放大器，探测器总成和数据采集处理部分由矿用电源供电。本实用新型采用防爆电路和防爆机箱设计，能直接用于煤矿井下，通过主动真空泵吸方式和被动自由扩散方式采集气体，利用脉冲高压电流提高测量精度，最终实现对采掘工作面矿井空气和煤岩壁钻孔内空气中氡浓度的连续测定。

Description

一种煤矿井下用氡浓度测定仪
技术领域
本实用新型涉及一种用于环境氡气测量的仪器。
背景技术
对井工矿井而言，由于岩石、土壤和建筑材料中产生的氡会因扩散和对流等作用进入工作面、硐室和巷道空间，形成高浓度的氡，因此，对煤矿井下矿井空气氡浓度进行准确测量是保证矿工身体健康和生命安全的重要保障。
现有的氡浓度测量仪器都是针对地面土壤或建筑物内部氡气浓度测量研制和开发的，不能直接应用于煤矿井下，由于煤矿井下的特殊环境，井下仪器设备必须满足防爆要求，研制开发煤矿氡浓度测定仪具有重要意义。
发明内容
本实用新型的目的就是提供了一种用于煤矿井下氡浓度测定仪，为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
该测定仪包括探测器总成、数据采集处理部分和矿用电源，探测器总成包括气体室、真空气泵、脉冲高压发生器、半导体探测器和前置放大器，气体室带有主动泵吸式进气口和被动扩散式进气口，其中主动泵吸式进气口和真空气泵相连，真空气泵接外部气体管路，气体室室壁上设脉冲高压发生器，气体室室中心设核辐射半导体探测器，半导体探测器与前置放大器连接，前置放大器与数据采集处理部分连接，探测器总成和数据采集处理部分由矿用电源供电。
所述数据采集处理部分包括依次连接的主放大器、峰值保持器、模拟至数字转换器和CPU，以及分别与CPU连接的温度传感器、湿度传感器、显示器、存储器、键盘和打印机接口，前置放大器通过数据输入接口与主放大器连接。
所述半导体探测器采用金硅面垒型探测器。所述温度传感器采用无源、无储能效应的测温二极管，所述湿度传感器采用电容性湿度传感器。
本实用新型当工作时，有两种采集空气的方法，其一为通过气体室壁上的被动扩散式进气口采集扩散气体，用于巷道、工作面和硐室气体的采集，其二为通过主动泵吸式进气口由真空气泵采集，用于煤岩壁钻孔内气体的采集。氡及氡子体在气体室内放射出α粒子轰击半导体探测器，产生能量信号，氡浓度越高，能量信号越强，根据能量信号的强弱计算出氡浓度的大小。
本实用新型的优点是采用防爆电路和防爆机箱设计，能直接用于煤矿井下，通过主动真空泵吸方式和被动自由扩散方式采集气体，利用脉冲高压电流提高测量精度，最终实现对采掘工作面矿井空气和煤壁前方钻孔内气体中氡浓度的连续测定。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1中数据采集处理部分的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，气体室1用圆柱型，直径100mm，长度120mm，气体室1带有主动泵吸式进气口和被动扩散式进气口，其中主动泵吸式进气口和真空气泵2相连，真空气泵2接外部气体管路8，气体室1室壁上设脉冲高压发生器3，气体室1室中心设核辐射半导体探测器4，半导体探测器4长度50mm，半导体探测器4与前置放大器5连接，前置放大器5选用A250型电荷灵敏放大器，前置放大器5与数据采集处理部分6连接，探测器总成和数据采集处理部分6由矿用电源7供电。
如图2所示，主放大器、峰值保持器、模拟至数字转换器和CPU依次连接，温度传感器、湿度传感器、显示器、存储器、键盘和打印机接口分别与CPU连接，前置放大器5通过数据输入接口与主放大器连接。温度传感器采用无源、无储能效应的测温二极管，湿度传感器采用电容性湿度传感器。CPU采用8位单片机STC12C5410，存储器选用I2C总线的CS124WC64，显示器选用8位8段液晶显示模块。
通过主动泵吸方式或被动扩散方式将空气采集到气体室1中，气体室1中的半导体探测器4测到放射性气体后产生能量信号并转化为电信号，由前置放大器5初步放大。电信号通过数据输入接口进入数据采集处理部分6，主放大器将信号进一步放大并滤除噪声，峰值保持器由运放、开关保持电容复位电路组成，完成对脉冲的过峰检测和峰值保持，信号进入模拟数字转换器，利用LPC2220片内集成的10位逐次逼近式A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，数字信号进入CPU，由预先输入的处理程序对数字信号进行处理，得到氡浓度值，同步测试空气温度湿度，由CPU对氡浓度进行修正，修正后的氡浓度在显示器上显示，所有数据存储在存储器中，可以拷贝到上位机中查看，也可以插接打印机进行打印，操作指令由键盘输入。

Claims (4)

1.一种煤矿井下用氡浓度测定仪，包括探测器总成、数据采集处理部分(6)和矿用电源(7)，其特征在于：探测器总成包括气体室(1)、真空气泵(2)、脉冲高压发生器(3)、半导体探测器(4)和前置放大器(5)，气体室(1)带有主动泵吸式进气口和被动扩散式进气口，其中主动泵吸式进气口和真空气泵(2)相连，真空气泵(2)接外部气体管路(8)，气体室(1)室壁上设脉冲高压发生器(3)，气体室(1)室中心设半导体探测器(4)，半导体探测器(4)与前置放大器(5)连接，前置放大器(5)与数据采集处理部分(6)连接，探测器总成和数据采集处理部分(6)由矿用电源(7)供电。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下用氡浓度测定仪，其特征在于：所述数据采集处理部分(6)包括依次连接的主放大器、峰值保持器、模拟至数字转换器和CPU，以及分别与CPU连接的温度传感器、湿度传感器、显示器、存储器、键盘和打印机接口，前置放大器(5)通过数据输入接口与主放大器连按。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下用氡浓度测定仪，其特征在于：所述半导体探测器(4)采用金硅面垒型探测器。
4.根据权利要求2所述的煤矿井下用氡浓度测定仪，其特征在于：所述温度传感器采用无源、无储能效应的测温二极管，所述湿度传感器采用电容性湿度传感器。
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