CN2279603Y

CN2279603Y - 光干涉甲烷检定器

Info

Publication number: CN2279603Y
Application number: CN 96235662
Authority: CN
Inventors: 王恩江
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1998-04-22
Anticipated expiration: 2006-04-22

Abstract

本实用新型涉及测量有害气体浓度的装置,它由电路、光路、气路和辅助组件组成,其点光源组件安装在电池仓的下部,它是由U型卡和灯泡套筒组成、圆柱形平衡管组件安装在电池仓的上部,有害气体进气嘴为直通式组件,直接插入光路室。目镜组件为一片凸透镜安装在目镜套内,气室长度为90～99毫米,焦距为15.5～17.5毫米,结构简单,光干涉条纹明亮清晰,垂直度好、视场大、无副像,体积、重量为同产品的1/3,成本低、携带维修方便等特点。

Description

光干涉甲烷检定器

本实用新型涉及测定有害气体浓度的一种装置，特别适用于测量煤矿井下的甲烷或二氧化碳之用。

我国煤矿四十多年来一直使用仿日本国研制的理研18型、国产云南光学仪器厂生产的ZG-2型、抚顺、沈阳生产的AQJ-1型、西安生产的GWJ-1型光干涉甲烷检定器。上述各生产厂家生产的虽型号不同，但其结构大体一样，都同时存在结构复杂，生产成本高，使用携带及维修不便，例如体积约225×135×70毫米，重量为1.2～1.8公斤，给工人在井下工作时带来不必要的负担，从结构上分析一下现有技术时，不难发现要想缩小体积，减轻重量，必须缩短气室部件长度，问题是气室长度与仪器量程成反比，即气室越短，量程越大，测量精度(分辨率)越低，这是几十年来未能解决的难题。

本实用新型的目的是在保证测量精度不变的情况下，提供一种体积小，重量轻、无付象、成本低、结构简单的光干涉甲烷检定器。

解决发明目的的技术方案是这样实现的：光干涉甲烷检定器包括由电路、光路、气路、辅助组件组成，其电路是由一个电池组分两路供电，电池组正极一路通过开关与点光源组件的灯泡正极连接。另一路正极通过另一开关接微测组件灯泡正极，两路负极均搭铁接地构成回路；光路由聚光镜、平面镜、折光棱镜、反射镜、目镜组件等组成；气路包括气室组、平衡管组，气球组、干燥管组、吸收管组，而气室组是由两个相通的空气室和一个测量室组成，其两端连接有平行玻璃并密封，测量室的两端分别连接有进气管和出气管，空气室的一端连接有两根气管。其中一根气管与圆柱形平衡管组连接，另一根气管堵死；辅助组件包括微测组件，调零，换排气管，进气咀、出气咀等组件组成；

本实用新型的改进之处在于：点光源组件安装在电池仓的下部，其点光源组件又是由两端具有开口槽的U型卡和灯泡套筒组成，在U型卡的中央有固定灯泡套筒的固定螺钉，灯泡固定于套筒内，电池仓的上端设有园柱形平衡管组件，圆柱形平衡管的一端与大气相通，另一端通过胶管接至空气室A的进气管，目镜组件的目镜片为双面凸透镜片或单面凸透镜片，并固定于目镜套内。目镜与目镜座之间设有分划板，进气咀组件为一直通式组件，它直接从仪器壳体外部的上端插入光路室，其进气咀的一端直接与气室的测量室B连接，另一端与仪器外部的干燥管出气咀连接，上述所说的气室长度为90～99毫米，其光干涉条纹间距为分划板刻线的2-3格，目镜焦距为15.5～17.5毫米。

本实用新型与现有技术相比，结构简单、紧凑，光干涉条纹明亮清晰，垂直度好，视场大，无付象，其体积，重量均为同类产品的

，它具有体积小、重量轻、成本低、坚固耐用，携带、维修方便的特点，广泛用于煤矿井下、潜水艇、运油船、仓库、地道、发电厂、化工厂等，是同类产品的换代产品。

下面结合附图付本实用新型的内容作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的光气室示意图；

图3为目镜组件的结构示意图；

图4为图3的分划板示意图；

图5为图1的气室外接管示意图。

附图为本实用新型的一个具体实施例

参照图1所示，点光源组件4安装在电池仓3的下部，电池仓3内有两节5^#电池，其电路是由一个电池组分两路供电，电池组正极的一路通过开关与点光源组件4的灯泡正极连接，另一路正极通过另一开关、插头、插座接微测组件7的灯泡正极，两路负极均搭铁接地构成回路，点光源组件4又是由两端具有开口槽的U型卡和灯泡套筒组成，在U型卡的中央有固定炮泡套筒的固定螺灯，灯泡固定于套筒内，调整点光源时，只要松动U型卡两端开口槽的螺钉即可左右移动，松动U型卡固定螺钉，灯泡套筒可以上、下移动且有足够的移动量，装配、修理很方便，现有技术结构复杂，每次调整点光源时，需将组件无方向的搬动灯泡，如恰好调到设计点光源位置，再将其固定，装配修理很不方便。电池仓3的上端没有园柱形平衡管组件2，园柱形平衡管的一端与大气相通，另一端通过胶管接至空气室A的进气管27，园柱形平衡管可以垂直或水平用半园卡卡紧。壳体的右上侧安装有微测组件7，其右下端安装调零组件8，在壳体的顶端装有直通式进气咀组件1，进气咀直接从仪器壳体的外部插入光路室，其进气咀一端直接与气室的测量室B的进气管24连接，另一端与仪器外部的干燥管出气咀连接。与进气咀相邻处还有安装出气咀组件6，出气咀组件6的一端与气室中的测量室B的出气管26连接，另一端接气球组。

图2为光气室示意图，光路是由点光源组件4发出的光由聚光镜9进入平面镜10，产生两束平行光，一路光束通过两端连接有平行玻璃11并相通的空气室A的一个室进入经折光棱镜12折光再经另一空气A′返回至平面镜10f点，另一光束经测量室B至折光棱镜12返回至平面镜10相遇于f点，这两束光经反射棱镜17进入观测系统。其中包括目镜组件5，物镜16，分划板14，微测镜15，目镜片13组成，微测组件7又是由放大镜，指示板、刻度盘、灯泡、传动轮组成，气室长度为90-99毫米(原来120毫米)，气室最佳长度可以是93.33或98.82毫米。

上述所说的两束光，一束经过a-b-c-d-e-f-g，另一束光经过a-b′-c′-d′-e′-f-g，两束光在气室中通过两次后相遇于f点，再经g点反射进入目镜组件5。这样，由同一光源发出的光被平面镜10分开为二以后，经过不同路线相遇便形成了光的干涉。

图3为目镜组件结构示意图，目镜套22的中央粘结一片双面凸透镜片13，用顶丝18固定手轮19，目镜套22与连接套21之间有一根钢丝20，目镜座23上安装有分划板14。采用上述结构的目镜组件取代了同类仪器中的场镜、目镜、保护玻璃等18个另件，排除了同类产品由于螺丝等件松动，而引起条纹移动产生测量误差的不良现象，再者由于镜片减少，分划板前，只有一片双面或单面凸透镜片，清晰度高，光通过的镜片数量减少，看的必然清楚，同时由于分划板前无平面镜，所以光就不会反回到分划板上，因而不产生付象。手轮19为调视距之用，当视距调好后，分测板刻线、刻字和光干涉条纹看清楚，用连接套21固定目镜套22。

目镜焦距为15.5～17.5毫米，最佳焦距为16.32毫米

图4为放大的分划板示意图，分划板14采用0.5％CH₄为最小分划值，量程仍采用0～10％CH₄，成像在分划板上的光干涉条纹与条纹之间的距离为2.25格或2.125格，第一条光干涉条纹对准零位刻线时，其第五条光干涉条纹与分划板刻线的9刻线重合。

图5为图1的气室外接管示意图，气室分为三格，其中两边A、A′气室为空气室，中间的B气室为测量室，在气室的两端分别用平面玻璃11密封，两个空气室A、A′采用一凹槽连通，与气室连接的有4根气管，其进气管24和出气管26为被测气室连接管空气进气管25堵死，另一根空气室的进气管27与园柱形平衡管连接。

微测组件7是检测和读取小数值的组件，通过转动微测手轮，带动装有刻度盘的螺杆上下运动，顶起并改变微测镜15的倾角，条纹在分划板上移动0～1％CH₄的有限值，而刻度盘转动移到相应的刻度值，从微测组件7的观察窗读取小数值。为读数清楚柔和，内部装有齿轮减速装置和照明装置，操作转动微测手轮时，通过减速装置，使装有刻度盘的螺杆转速可减慢。在刻度盘内装有小灯泡，刻度盘前装有读数放大镜，将刻度照明放大，可清楚地读数。

二、调零组件8是仪器调零位的组件，通过转动调零手轮，带动调零螺杆上下运动，改变反射棱镜17的倾角，光干涉条纹在分划板上移动，实现零位调正。

在一定大气压强和温度条件下，当气室的空气室A、A′和测量室B均充以同样纯净空气时，两光束的光程相同，即没有光程差，干涉条纹的位置便不发生移动。如果我们把在这种情况下光干涉条纹的位置作为零条纹的位置，那么，一旦测量室B中的纯净空气被空气和其他气体的混合物所取代时，则由于折射率的变化使光程差发生了变化，从而使光干涉条纹的位置移动。干涉条纹的位移量即被测气体浓度的百分比数可直接从目镜组件的分划板上读出，其小数值则可从微测刻度盘上读取。

天然空气，特别是矿井中的空气里常含有水蒸汽和二氧化碳，这些气体在测量时决不允许进入任一个气室，因为它们的进入将影响光的折射率而使测量结果失真，为此须用吸收物质将其排除。

1.干涉条纹的零位调整按下按钮，运动微测组件的手轮，使刻度盘的零位与指示线重合。按下另按钮，旋开护盖，转动调零组件8中的手轮，从目镜13中观察，把干涉条纹中左侧的最黑的一条或二条黑条纹中的任一条与分划板零位线对准，并记着所对这条黑条纹，旋上护盖。此后护盖不宜再旋转，以免零位变动。

2.进行测定：

(1)甲烷浓度的测定：测定时把连接气体入口的橡皮管伸入测定地点，然后慢慢握压吸气球五至六次，使被测气体进入测量室。由目镜中观察干涉条纹的移动，先读出干涉条纹的移动量的概数，例如3-4％之间，然后转动微测手轮，把对零位时所选用的那根条纹移动到3％的刻线上，再按下微测照明电路的按钮，读出刻度盘上的读数，如果在0.24-0.26％之间，可读为0.25％。这时所测定的结果为：

3％+0.25％＝3.25％(CH₄)

测定后应把刻度盘退转到零位。

(2)二氧化碳浓度的测定：在没有甲烷而二氧化碳很严重的矿井里测定二氧化碳的浓度时，吸收剂改用氯化钙。实际浓度应为所读读数乘以0.95。

在有甲烷的地方测定二氧化碳，或是在测定甲烷的同时又测定二氧化碳，就必须先测定甲烷和二氧化碳的混合浓度(不用钠石灰吸收二氧化碳，只用氯化钙吸收水蒸汽)，然后再用钠石灰吸收二氧化碳而测定甲烷浓度，两次测得结果之差乘以0.95，即为二氧化碳的实际浓度。例如，测得混合含量为4％，甲烷浓度为3％，则二氧化碳浓度为(4％-3％)×0.95＝0.95％。

(3)其他气体的测定：当用来测定其他气体时，必须考虑到气体的温度、压强、含量、换算结果等问题。在测定含有两种气体和空气混合的气体时，必须先设法用吸收剂吸收其中的一种气体，再仿照上述测定二氧化碳的方法进行测定。如果是单一的气体和空气的混合物，可不用其他吸收剂，只用氯化钙吸收水蒸汽。

Claims

1.一种改进的光干涉甲烷检定器，包括由电路、光路、气路、辅助组件组成，其电路是由一个电池组分两路供电，电池组正极的一路通过开关与点光源组件(4)的灯泡正极连接，另一路正极通过另一开关接微测组件7灯泡正极，两路负极搭铁接地构成回路，光路由聚光镜(9)、平面镜(10)、折光棱镜(12)、反射镜(17)、目镜组件(5)等组成，气路包括气室(28)平衡管组(2)、气球组、干燥管组、吸收管组、而气室组(28)是由两个相通的空气室(A、A′)和一个测量室(B)组成，其两端连接有平行玻璃(11)并密封，测量室(B)的两端分别连接有进气管(24)和出气管(26)、空气室(A、A′)的一端有两根进气管(25、27)，其中一根进气管(27)与园柱形平衡管组件(2)连接，另一根进气管(25)堵死，辅助组件包括微测组件(7)，调零组件(8)、换排气管，进气咀组件(1)、出气咀组件(6)等组件组成，其特征在于点光源组件(4)安装在电池仓(3)的下部，其点光源组件(4)又是由两端具有开口槽的U型卡和灯泡套筒组成，在U型卡的中央有固定灯泡套筒的固定螺钉，灯泡固定于套筒内，电池仓(3)的上端设有园柱形平衡管组件(2)，圆柱形平衡管的一端与大气相通，另一端通过胶管接空气室A的进气管(27)，目镜组件(5)的目镜片(13)为双面凸透镜片或单面凸透镜片，并固定于目镜套(22)内，目镜套(22)与目镜座之间设有分划板(14)，进气咀组件(1)为直通式组件，它直接从仪器壳体外部的上端插入光路室，其进气咀组件(1)一端直接与气室的测量室B连接，另一端与仪器外部的干燥管出气咀连接，上述所说的气室长度为90～99毫米，其光干涉条纹间距为分划板(14)刻线的2～3格，目镜焦距为15.5毫米～17.5毫米。

2.根据权利要求1所述的光干涉甲烷检定器，其特征在于气室长度为93.33或98.82毫米。

3.根据权利要求1所述的光干涉甲烷检定器，其特征在于光干涉条纹宽度为分划刻线的2.25格或2.125格。