光学瓦斯检测仪(甲烷测定器) 型号:CJG -10

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1概述
1.1用途
我公司根据MT28-2005 《光干涉式甲烷测定器》标准，应用光学原理生产的CJG-10型和CJG-100型光干涉式甲烷测定器（以下简称仪器），主要用于煤矿井下，可迅速测定甲烷、二氧化碳浓度。
1.2型号、规格(测量范围)
CJG-10 0～10% CH4;CJG-100 10～ CH4
1.3防爆形式:矿用本质安全型
1.4防爆标志:ExibI。
1.5产品型号编制含义
C J G - □
测量范围
光干涉
甲烷
测定器
执行标准：Q/ZADZ03-2009《光干涉式甲烷测定器》
MT28-2005 《光干涉式甲烷测定器》
2仪器结构
2.1照明装置组：是产生干涉条纹的光源部分。
2.2聚光镜组：将光源会聚以增强其发光强度。
2.3平面镜和折光棱镜组：平面镜和折光棱镜在空间构成微小角度，从而产生一定宽度的干涉条纹。在仪器中，这个微小角度是由倾斜平面镜来完成的。
2.4反射棱镜组：将光线偏转900，并且当转动调零手轮时，能移动干涉条纹。在携带者使用过程中，为了防止调零手轮的变化而引起干涉条纹的位移，应将调零护盖盖上。
2.5物镜组：调节物镜前后距离可改变干涉条纹在分划板上成像的清晰度。
2.6测微组：采用光学平面平行玻璃测微机构。
2.7目镜组：用于观察干涉条纹，可旋转保护玻璃座来调节可视度。使其能同时看清干涉条纹和分划刻线。为了保护目镜，仪器带有目镜保护罩，不观察时，应盖上。
2.8吸收管组：长、短吸收管与接头组为一体。在短吸收管内装氯化钙或硅胶，用来吸收水蒸气。在长吸收管内装钠石灰用来吸收二氧化碳。在使用场合有较多水蒸气时，会引起钠石灰的潮湿降低效能，因此应经常注意更换药品。
2.9气室组与气路系统：气室分三格，两侧为空气室，中间一格为甲烷
室，空气室与盘型管相连接，他起平衡气压的作用。甲烷室通过弯管、连接管与气球相通，另一侧弯管连接管与吸收路通向测量端。要求气路畅通而不漏。并且空气室与甲烷室互不通气。
2.10开关组：共有两个开关按钮，上面一个用来控制测微读数部分的照明电路，下面一个用来控制测干涉条纹系统电路。为避免从开关处侵入灰尘，仪器装有开关保护套。在使用时开关保护套不能取下。
3 使用环境条件
a 不受环境空气中窒息性气体和氧气浓度的限制；
b 使用环境温度-10～40℃；
c 大气压力86～106kPa;
d 相对湿度≤96%（25℃）。
E 不受环境空气中窒息性气体和氧气浓度的限制；

4工作原理
仪器的光学系统见图1







图1仪器的光学系统


仪器由光源1发出的光经聚光镜2后到达平面镜3，经前、后两表面反射，一部分穿过气室5的空气室，折光棱镜6将其折回穿过另侧的空气室后回到平面镜3，折 射入平面镜后，将其后表面（镀反射膜）反射，于0点附近穿出平面镜向反射棱镜7前进，经偏折后进入望远镜系统。另一部分光束折射入平面镜后，在其表面反 射，然后穿过气室的甲烷室经折光棱镜反射又回经甲烷室，传播到平面镜3于0点附近经平面镜的反射与上述部分光束一同进入望远镜系统。由于光程差的结果，在 物镜聚焦平面上产生光干涉条纹。当甲烷室与空气室都充满相同的气体，例如：空气时干涉条纹位置不移动，但当甲烷抽进甲烷室时，干涉条纹相对原位置移动一段 距离。测量这个位移量，便可知甲烷在空气中的含量。
本仪器设计成专测甲烷的仪器，所以该仪器的读数，就是甲烷的浓度。仪
器设置有微动手轮（测微机构），以提高精度。若测定CO2气体时，读数应乘
以系数0.95。
5主要技术参数
5.1测量范围见表1
表1
型号 CJG-10 CJG-100
测量范围 0～10% CH4 0～ CH4
目镜分划板，小分划值 0.5% CH4 5% CH4
测微刻度盘分划范围 0～1% CH4 0～10% CH4
测微刻度盘小分划值 0.02% CH4 0.2% CH4
5.2仪器对不同示值范围的基本误差：CJG-10应符合表2的要求。
表2
甲烷浓度% 0＜x≤1 1＜x≤4 4＜x≤7 7＜x≤10
允许误差% ±0.05 ±0.1 ±0.2 ±0.3
CJG-100应符合表3的要求。
表3
甲烷浓度% 0＜x≤10 10＜x≤40 40＜x≤70 70＜x≤100
允许误差% ±0.5 ±1 ±2 ±3
5.3仪器的电源与灯泡
a 电源： 1#普通干电池一节；U0：DC1.6V；I0： 3.4A；工作电压：DC1.5V；工作电流：≤385mA。
b灯泡：电压：1.35V；功率：3W。
5.4仪器的大外形尺寸与重量
a 外形尺寸：220×130×65mm； b.重量： 1.8 kg。
6仪器的使用与实测
6.1使用
测定甲烷（CH4）的浓度的准确程度，除由于仪器本身的精度决定以外，能否正确使用仪器也是主要因素之一，现将使用仪器中的几个主要方面介绍如下：
使用前的准备工作
a 装药：先将氯化钙或硅胶、钠石灰等药品装入吸收管内，药品颗粒大小以3～5mm为宜。
（注意：在检查仪器性能时，必须将吸收管串入气路中，方可对其仪器进行校验）
b 对各气路部分，进行堵漏检查。
先检查吸气球是否漏气，检查的方法：用一只手压扁吸气球压出球内气体，用另一只手压住球上的橡胶管，如球不立即膨胀还原，就说明球不漏气。用不漏气的气球 检查甲烷气路系统的畅通情况。检查的方法：将气球接入甲烷气路系统中，压扁吸气球后，立即放开，吸气球很快鼓起来，就说明该气路畅通。
然后检查甲烷气路的漏气情况。检查的方法：将甲烷气路接入700mm水柱高度的压力计中，历时1min如水柱高度不下降，就说明该气路不漏。
c 检查干涉条纹是否清晰。
d 用新鲜空气清洗气室。使用以前必须在和使用地区温度相近（好不超过5℃）的新鲜空气清洗甲烷室。这样可以减少由于温度的变化引起对调好零位的条纹的移动。
e 干涉条纹零位的调整：（见图2）先按下开关5，转动微动手轮1，使刻度盘的零位与指标线重合。然后按下开关4，转动调零手轮2，从目镜中观察，把干涉条 纹中*条或第二条黑条纹中的任一条纹与分划板上的零位线对准，并记住所对应的这条黑条纹 ，旋上护盖，此后护盖不宜再旋动，以免零位变动。
f 使用时加动物皮制作的皮套。
i 更换电池时必须在井上安全场所进行。
6.2 实测
a 甲烷含量的测定：测定时把连接甲烷入口的橡胶管伸入测定地点，然后握压吸气球五、六次，使待测气体进入甲烷室，由目镜中观察干涉条纹移动量。先读出干涉条纹在分划板上移动的整数；
例如：干涉条纹移动在2～3%之间，可读2%，然后转动微动手轮1，把对零位所选用那根黑线移动到 2%的刻线上，然后按下测微照明电路的开关，读出刻度盘上的读数为小数，如果在 0.24～0.26% 之间，可读为 0.25%，这是所测定的结果是：
2%+0.25%=2.25%
测定完成后应把刻度盘转到零位位置。
b测定二氧化碳(CO2)气体含量：若将此仪器测定用在（没有甲烷）二氧化碳气体含量很高矿井中，此时的吸收剂不用钠石灰。为了吸收水蒸气可用氯化钙或硅胶，实际含量应为所得的读数乘以常数Q。（Q=0.95）
若将此仪器测定用在有甲烷,且二氧化碳气体含量很高矿井中，或者说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含量（此时吸收水蒸 气的吸收剂不用钠石灰，只用氯化钙），然后用钠石灰吸收二氧化碳而测定，把两次测得的结果相减所得的差乘以Q既是二氧化碳的实际含量。例如：测得的混合含 量为4%，甲烷的含量为2%，则二氧化碳的含量为：
（4%－2%）×0.95=1.9 % CO2

图2仪器的使用
CJG-100型图样同CJG-10型。
7仪器的维修与保养
7.1维护
光干涉式甲烷测定器是精密的光学仪器，使用时必须注意维护，避免仪器受到较大振动与冲击，以防止内部零件发生位移。注意防潮，注意清洁防止外界污物、灰尘由气路和缝隙进入仪器，否则应进行清洗，若已发生故障，必须立即停止使用，进行修理检验合格后才准使用。
7.2一般的故障与检修
a 干涉条纹消失：
一般多是由于光源系统的故障，如灯泡烧坏，线路损坏，灯泡发生位移，光屏移动和各光学零件发生位移等原因引起。因此寻找干涉条纹之前应先检查线路是否正常，灯泡是否良好及其他零件的位置是否适当。
b 读数不准，其原因如下：
1)仪器的气密性差，将严重影响测量结果的真实性，应对气密进行检修。
2)吸收剂等药品失效，致使把甲烷和二氧化碳的混合量误认为是甲烷含量，造成所测甲烷含量比实际甲烷含量偏高。
3)盘形管堵，可使读数偏移。
4)因仪器望远镜有视差，测微部分有行差（指刻度盘转动一周，热条纹不在分划板上正好移动一格）而使读数不准。
使用者可根据故障原因进行检修。若不能排除故障，应送修理单位进行检修。
c 仪器的校正方法：
仪器在使用一段时间或经过修理之后，都必须经过精密校对。校对一般采用较简单的水柱压力法，其基本误差(精度)应符合表2要求,其水柱高度见表3
表3 单位：mmH2O
浓度
（CH4） 校正地点温度 ℃
5 10 15 20 25 30 35
1% 50.0 50.9 51.8 52.7 53.6 54.5 55.4
2% 100.1 101.9 103.7 105.5 107.3 109.1 110.9
3% 150.1 152.8 155.5 158.2 160.9 163.6 166.3
4% 200.2 203.8 207.4 211.0 214.6 218.2 221.8
5% 250.2 254.7 259.2 263.7 268.2 272.7 277.2
6% 300.2 305.6 311.0 316.4 321.8 327.2 332.6
7% 350.3 356,6 362.9 369.2 375.5 381.8 388.1
8% 400.3 407.5 414.7 421.9 429.1 436.3 443.5
9% 450.4 458.5 466.5 474.7 482.8 490.9 499.0
10% 500.4 509.4 518.4 527.4 536.4 545.4 554.4
仪器经检修后除进行精度检查外，还应按MT28-94标准重点检查以下几项技术性能
（1）自由跌落试验：
在混凝土台上放置厚度为50mm的红松板，将不带护套的仪器除目镜侧外的其他各面从100mm高处自由落下各1次，每次跌落后读取干涉条纹的移动量,应不大于相当甲烷浓度的±2.0%。
（2）气密性能试验：将仪器气路系统，空气室和盘形管等分别加上水柱高为700mm的压力,历时1min，不得漏气。
（3）稳定性试验： 在20±2%℃条件下，对带护套的仪器，经24h后观察其条纹的移动量，应不大于相当甲烷浓度的±2.0%。