[发明专利]一种煤矿瓦斯浓度的光学测量方法

摘要

本发明公开了一种煤矿瓦斯浓度的光学测量方法，该方法依赖一套光学测量装置，并按照以下步骤实施：使待测气体均匀充满气体室；利用氦氖激光源发出激光，经光学平面玻璃上表面镀的半透膜A反射的光和牛顿环镜片的全反膜反射的光是相干光，以上两束反射光产生牛顿环干涉图样，通过读数显微镜测量干涉条纹的暗环级数k，同时测量第k级暗环对应的直径D_k，采用多次测量的方法，多个暗环，并测出对应暗环的直径值；采用逐差法处理数据，需同时再测出多个暗环的直径值；将以上测得的数据通过公式计算，即得待测气体中甲烷浓度x。本发明方法基于牛顿环等厚干涉原理，方法简单，更适合煤矿井下的恶劣工作条件。

主权项

1.一种煤矿瓦斯浓度的光学测量方法，其特征在于，该方法依赖一套装置，该装置的结构是，包括气体室(10)，气体室(10)的下端通过螺纹套装在安装座(8)上，安装座(8)内腔底面上设有一圆形凹槽(9)，气体室(10)的上端通过螺纹套装有外保护体(4)，外保护体(4)的上端安装有上保护盖(2)，上保护盖(2)沿轴心开有圆口(3)，沿圆口(3)的轴心上方设置有与水平面呈45度夹角的反射镜(22)，反射镜(22)的下表面镀有半透膜B(23)，反射镜(22)的上方设置有读数显微镜(24)，反射镜(22)的水平入射方向设置有氦氖激光源(1)；气体室(10)的上端口粘接有光学平面玻璃(20)，光学平面玻璃(20)上表面镀有半透膜A(21)；气体室(10)的下端口粘接有牛顿环镜片(7)，牛顿环镜片(7)的上表面为凸面且镀有全反膜(13)，牛顿环镜片(7)的下表面为平面；本发明的煤矿瓦斯浓度的光学测量方法，利用上述装置，按照以下步骤实施：步骤1、打开密封塞A(6)和密封塞B(15)，使煤矿井下的待测气体进入气体室(10)；步骤2、等待3-10分钟时间，使待测气体均匀充满气体室(10)；步骤3、利用氦氖激光源(1)发出激光，入射激光经反射镜(22)反射后垂直入射到光学平面玻璃(20)上表面镀的半透膜A(21)上，一部分光被反射，一部分光透过光学平面玻璃(20)向下入射到牛顿环镜片(7)的全反膜(13)上并被全反射，经光学平面玻璃(20)上表面镀的半透膜A(21)反射的光和牛顿环镜片(7)的全反膜(13)反射的光是相干光，以上两束反射光产生牛顿环干涉图样，通过读数显微镜(24)测量干涉条纹的暗环级数k，同时测量第k级暗环对应的直径D_k，采用多次测量的方法，k值取k+1，k+2，k+3，k+4，k+5，k+6，…多个暗环，并测出对应暗环的直径值；采用逐差法处理数据，m为一恒定整数，需同时再测出k+m+1，k+m+2，k+m+3，k+m+4，k+m+5，k+m+6，…多个暗环的直径值；将以上测得的数据通过公式计算，其中D_k+m是第k+m级暗环对应的直径，R为牛顿环镜片的曲率半径，是已知常数，即得待测气体中甲烷浓度x，也即瓦斯气体的浓度x。