Способ автоматического контроля концентрации пыли в шахтной атмосфере

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к способам оптического контроля запыленности шахтной атмосферы, и может быть использовано для автоматического управления шахтной вентиляцией и пылеподавлением. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет устранения влияния перераспределений концентраций угольной, известняковой и песчаниковой компонент пыли и устранения влияния флуктуаций концентраций CH<SB POS="POST">4</SB>,CO<SB POS="POST">2</SB>,SO<SB POS="POST">2</SB> и NO<SB POS="POST">2</SB>. Сущность способа состоит в том, что осуществляется просвечивание контролируемого объема шахтной атмосферы инфракрасным излучением и регистрация интенсивности прошедшего через контролируемый объем излучения, при этом просвечивание контролируемого объема осуществляют в двух диапазонах длин волн 6 - 6, 8 и 7 , 6 - 8, 8 мкм, а о содержании пыли судят по суммарной интенсивности излучения. За счет выбора специальных спектральных диапазонов обеспечивается компенсация изменений пропускания, вызванных флуктуациями в составе пыли. Выбранные спектральные диапазоны являются также окнами пропускания для газовых компонент шахтной атмосферы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (и) (51)5 G 01 N 15/02

ГОСУДАРСТ8ЕКНЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2l), 4431268/23-25 (22) 26.05.88 (46) 15.03.90. Бюл. ¹- 10 (71) Конотопский электромеханический завод "Красный металлист" (72) А.М. Онищенко, В.П. Белоножко и С.А. Июдин (53) 66.063.62(088.8) (56) Патент ПНР № 1)5428, кл. G 01 N 15/06, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1072078, кл. G 08 В 17/10, 1982, (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ В ШАХТНОЙ АТМОСФЕРЕ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к способам оптического контроля запыленности шахтной атмосферы, и может быть использовано для автоматического управления шахтной вентиляцией и пылеподавлением, Целью изобретения является повышение точности контроля

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к способам оптического контроля запыленности шахтной атмосферы, H может быть использовано для автоматического управления шахтной вентиляцией и пылеподавлением.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет устранения влияния перераспределений концеитрации угольного, известнякового и лесчаникового компонентов пыли и устза счет устранения влияния перераспределений концентраций угольного,известнякового и песчаникового компонентов пыли и устранения влияния флуктуации концентраций СН, СО, СО, SO и NO

Сущность способа состоит в том, что осуществляется просвечивание контролируемого объема шахтной атмосферы инфракрасным излучением и регистрация интенсивности прошедшего через контролируемый объем излучения, при этом просвечивание контролируемого объема осуществляют в двух диапазонах длин волн 6-6,8 и 7,6-8,8 мкм, а о содержании пыли судят по суммарной интенсивности излучения, 3а счет выбора специальных спектральных диапазонов обеспечивается компенсация изменений пропускания, вызванных флуктуациями в составе пыли. Выбранные спектральные диапазоны являются также окнами пропускания для газовых компонент шахтной атмосферы. 1 ил. ранения влияния флуктуаций концентраций СН, СО, СО, БО и ИО

На чертеже показаны спектральные зависимости коэффициентов К пропускания пыли взвешенной в шахтной атмоЭ сфере: кривая 1 для угольной пыли, кривая 2 для известняковой пыли, кривая 3 — для песчаниковой пыли, Способ осуществляется следующим образом.

Контролируемый объем шахтной атмосферы, содержащей типичные компонен1550368 ты пыли, а именно угольную, иэвестняовую и песчаниковую пыль в присуттвии добавок газов СО, СО, NO и

SO< просвечивают инфракрасным светом в двух спектральных диапазонах:

6-6,8 и 7,6-8,8 мкм. Регистрируют ин" тенсивности прошедшего света в каждом

Из двух диапазонов, определяют их сумму, с помощью которой находят 10 концентрацию пыли.

Величина суммарного сигнала ока зывается нечувствительной к флуктуаиям состава пыли, что обеспечивает овышение точности контроля. t5

Зависимость интенсивности Х про1педшего через шахтную атмосферу толщиной 1 .монохроматического излучения

;в диапазоне 6-6,8 мкм от концентраций !

С угольной, С „ известняковой и Сп

;песчаниковой пыли, а также от концен,траций метана См, углекислого С п и угарного С г газов, окислов серы Cс и азота Со можно представить в ви, де Х, =Хщ .ехр(-1(С Х +СиХи+СпХ„+СыХм+ 25

:+C) Х » +C )с Х„ +Сс Х +С Х0)) (1) . где X>,Х„,Хп,Х„,Х „,Х г»Хс H Ха - коэффициенты ослабления излучения на длине волны, соответственно угольной, известняковой и песчаниковой пылью, метаном, углекислым и угарным газами, окислами серы и азота; Ic,< интенсивность просвечивающего излучения для первого диапазона длин волн.

Аналогичная зависимость интенсивности I для второго спектрального диа35 пазона записывается в виде

Х =Ео ехр(-1(С Х +СиХи+СиX„+C„X„+

+C n ХР+С X)r+CcXc+CaХа)) ° (2) 40 и и и и и и и где Х,Хи,Хи,Х,„,Х„л,Х„„,Х и Х, — аналогичные коэффициенты ослабления излучения второго диапазона длин волн; от интенсивность пРосвечивающего 45 излучения для второго диапазона длин волн.

Зависимость суммарной для обоих диапазонов интенсивности записывается в виде 50

I=I +Х,=Х„exp (-1(сй к +С,Х,+С„Х „+ и и а л м "- " и 3 Р 55

В выбранных диапазонах длин волн

6-6,8 и 7,7-8,8 мкм коэффициенты ослабления СН4, СО, СО, SO и NOq более чем на два порядка меньше коэффициентов ослабления инфракрасного излучения угольной, известняковой или песчаниковой пылью:

I I l i 1

Хм Х л,Х г,Хс и Хо 6 ЗОО Х,Хд иль Хп

If и и и ll 1 и и . и

Хм»Х л»Х »Хс и Xg gOO Х Хи или Хй °

Поэтому изменения концентраций Сли, Сил,Си,Сс и Са не вызовут заметных изменений Е< и I согласно (1) и (2) и, следовательно, не приведут к заметным изменениям суммарной интенсивности I.

При длине волны около 6,4 мкм

Х =Х, поэтому перераспределение содержаний Си и С ч при С +С„+С„=С=сопз не вызовет изменения ийтенсивности Х.

При длине волн около 8,2 мкм Х„=Х, поэтому перераспределение содержанйй

Сд и Сч при Си+С +Сд=сопз =С не выза вет изменения интенсивности Х . Оба

2 вывода следуют из приведенных на чертеже спектральных зависимостей и из анализа формул (1) и (2).

Пусть, например, увеличивается концентрация песчаниковой пыли C„ при С=С +Си+Сп=const

I I

Так как ХисХ и Хи Х при длине волны около 6,4 мкм, то с ростом С происходит увеличение интенсивности

Х (см. чертеж и формулу (1)). Одновременно видно, что при длине волны около 8,2 мкм соблюдаются условия и (i и (f

Х„>Х и Хи ХИ. Поэтому с ростом С„, если С=Си +Си+С„--ñînçt, происходит уменьшение интенсивности I

Ширина каждого иэ двух диапазонов выбрана из условия

1 I

+Смх„+Сул Хил+Слг Х,+Ссх,+С,„ха)1. (4)

При выполнении условия (4), т. е. когда диапазоны длин волн составляют

6-6,8 и 7,7-8,8 мкм, увеличение интенсивности I< с ростом С„ полностью компенсируется уменьшением интенсивности Хи. В результате суммарная интенсивность I I +I не будет изменяться при изменениях С и C=C +С +

И

+C„ const, В свою очередь, при увеличении общей концентрации С пыли обе интенсивности будут уменьшаться и в

1550368

1п Ео-1п I (6)

С- 1Х где Х вЂ” коэффициент ослабления суммарного потока излучения пылью (градуировочный коэффициент); — суммарная интенсивность в о двух диапазонах при прохождении излучения через чистый разреженный воздух.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ автоматического контроля концентрации пыли в шахтной атмосфере, включающий просвечивание контролируемого объема шахтной атмосферы к,%

10

23956789уиМ

Составитель P. Иванов

Редактор М. Циткина Техред Л.Олкйньпс Корректор М. Шароши

Заказ 266 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

СР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, r.Óæãîðoä, ул. Гагари

11 Il

Гага ина 101 результате I также будет экспоненциально уменьшаться.

Зависимость суммарной интенсивности I от общей концентрации С пыли может быть аппроксимирована экспонентой

I-Т,ехр (-iсх). (5)

Решая (5), найдем электромагнитным излучением, регистрацию интенсивности падающего и прошедшего электромагнитного излучения, из которых определяют концентрацию пыли, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности контроля за счет устранения влияния перераспределения концентраций угольного,.

10 известнякового ипесчаникового компо-: нентов пыли и устранениявлияния флукСН4 и ХО в шахтной атмосфере, для просвечивания используют инфракрасное

15 излучение в,спектральных диапазонах соответственно 6,0-6,8 и 7,6-8,8 мкм, а для определения концентрации пыли в качестве интенсивности прошедшего излучения используют сумму интенсив20 костей прошедшего излучения в этих двух спектральных диапазонах, при этом ширины спектральных диапазонов просвечивания и соответствующие интенсивности просвечивающего излучения выбирают из условия равенства интенсивностей прошедшего излучения в этих спектральных диапазонах,