光干涉瓦斯检定器的使用教案.doc

霍州煤电职工培训教育中心 培训管理处（教案）
课程名称：瓦斯检查作业培训
本次课课题：光干涉瓦斯检定器的使用
教学目标：通过本次课使职工了解煤矿光干涉瓦斯检定器的工作原理及使用。
教学重点： 光干涉瓦斯检定器的原理及使用。
教学难点：光干涉瓦斯检定器测瓦斯及二氧化碳
教学方法：PPT、多媒体、讲授法。
教学内容：
一、导入新课：
光干涉瓦斯仪发展简史
v 一百多年前（1856），法国人雅明（Jamin）利用布留斯特干涉条纹制成干涉仪；即有名的雅明干涉仪。
v 1927年日本东京理化大学土井先生将雅明干涉仪加以改进，在保持同样精度的情况下，体积缩小一半，而且更易于调整，更适合于携带。
v 此后，日本理工化学研究厅（简称：理研）根据土井的改进制造携带型干涉仪，1951、1952年分别研制成功了理研17、18型，后又陆续研制出理研21、28型。
v 1953年中国科学院仪器馆仿制成功理研10L型瓦斯检定器，顺煤矿安全仪器厂于1966年正式投入生产。
v 由于这种瓦斯检定器性能稳定，精确度高，坚固耐用，因而得到了广泛的应用，我国煤矿普遍采用这种仪器。
二、讲授内容：

（一）、仪器的用途
光学瓦斯检定器，是用来测定瓦斯和二氧化碳浓度的一种仪器。
特 点： 携带方便，操作简单，安全可靠，精度高。
测量瓦斯浓度范围：高浓度瓦检仪，测量范围0～100%（精度0.1%）
低浓度瓦检仪，测量范围0～10%（精度0.01%）。
（二）、仪器的工作原理
它是根据光干涉原理制成的。 由灯泡1发出的光，经聚光镜2到达平面镜3。并经其反射与折射形成两束光，分别通过空气室和瓦斯室，再经折光棱镜6折射到反射棱镜7，再反射经望远系统8。由于光程差的结果，在物镜的焦平面上将产生干涉条纹。由于光的折射与气体介质的密度有直接关系，如果以空气室和瓦斯室都充入新鲜空所产生的条纹为基准，那么，当含有瓦斯的空气充入瓦斯室时，由于空气室中的新鲜空气的密度不同，他们的折射率即不同，因而光程也就不同，于是干涉条纹产生位移，从目镜中可以看到干涉条纹的位移大小与瓦斯浓度的高低成正比关系，所以，根据干涉条纹的移动距离就可以测知瓦斯的浓度

（三）、仪器的构造
光学瓦斯检定器由三大系统组成：即气路、光路、电路系统。
1、主要由以下11个部分组成： （1）、照明装置组 （2）、聚光镜组 （3）、平面镜组 （4）、折光棱镜组 （5）、反射棱镜组 （6）、物镜组 （7） 、测微组 （8）、目镜组 （9） 、吸收管组 （10） 、气室组（共分三格，两侧为空气室，中间为瓦斯室） （11）、按钮组
2、仪器外部主要部件名称及作用。
（1）、目镜。作用是用来观察分划板上的干涉条纹，可左右旋转目镜筒来调节内部的清晰度，使分划板和干涉条纹清晰。
（2） 微数观察窗。用来观察小数。
（3）、微调螺旋。通过旋转来调整零位或调整小数。
（4）、主调螺旋。当瓦检仪清洗气室完毕后，通过左右旋转，将左边第一根最黑的干涉条纹对准分划板上的零位指标线上。
（5）、电门按钮。上面一个按钮用来控制微读数窗的电源，下面一个按钮用来控制分划板的电源。
（6） 吸收管。仪器上部是水份吸收管，内装氯化钙（ 硅胶）药品，作用是吸收混合气体中的水份，使之不进入瓦斯室，以便测定瓦斯浓度。下部是二氧化 碳吸收管，内装钠石灰药品，作用是吸收空气中二 氧化碳，使之不进入瓦斯室，以便测定瓦斯浓度
（7）、吸气球。将被测气体吸入气室。注意：钠石灰和硅胶药品不能装反了，每次换药后，必须将药管接头拧紧，使之不漏气。
（四）、仪器的使用
播放教学片《光干涉瓦斯鉴定器的使用》
1、下井前的准备工作
（1）、外观检查 : 仪器清洁、附件、辅助管畅通、不漏气；
（2）、药品性能检查
① 检查硅胶是否变色失效，硅胶本色为蓝色或咖啡色，有三分之二药品颜色变色则已失效，应立即更换。
②二氧化碳吸收剂检查钠石灰是否变色失效，钠石灰本色为粉红色，颗粒直径2-5mm不可过大或过小，颜色变淡，应立即更换，颗粒直径不合要求会影响测定的精度。
（3）、气路系统检查：
①检查仪器整机是否漏气、气球是否漏气
②检查仪器是否漏气首先检查吸气球是否漏气：用手捏扁吸气球，另一手堵住胶管进气口，然后放松气球，若气球不胀起，则表明不漏气。其次，检查仪器整机是否漏气：一手堵住胶管进气口，另一手捏扁吸气球，松手后球不胀起为好；
③检查气路是否畅通，即放开进气孔，捏放吸气球，吸气球瘪起自如为好。
（4）、光路系统检查：
①检查分划板干涉条纹是否清晰：
按下光源电门，由目镜观察，并旋转目镜筒，调整到分划板清晰为止。
②检查条纹的宽度
将左边第一根彩色条纹对准分划板上的零基准线上。如果第5根彩色条纹正在7%的数值上，表明干涉条纹宽窄适当。测微部分检查，转动主调螺旋使分划板上第一条黑色干涉条纹对准整数1%的位置，再转动微测刻度盘。使微测刻度盘基准线对准整数1%的位置，此时观察分划板上第一条黑色干涉条纹是否已经退回到零的基线位置上，如果正确，表明仪器精度好。
2、下井后的准备工作换气、对零的操作
（1）、换气、清洗瓦斯室。
换气地点：应选在与待测地点温度相近（温差不超过10℃）、压力差不大（最好标高相同）的新鲜风流地点换气，挤压气球5-10次，吸入新鲜空气，清洗瓦斯室。
（2）、对零
对零地点：换气完毕，在换气地点对零。
①首先，左手按下微读数电门，右手旋转微调螺旋将微调螺旋反时针旋转，眼睛观看微读数观察窗，使微读数盘的零位刻度与指标线重合；
②然后，旋下主调螺旋盖，左手按下光源电门，右手转动主调螺旋，眼睛同时观看目镜，在干涉条纹中选定一条黑基线与分划板的零位刻度线相重合（通常以左边第一根黑线为基准线），并记住这条黑基线，盖好主调螺旋盖，再次观察干涉条纹和微调螺旋是否在零位，如不在零位，应重新调整。
注意：主调螺旋调好零位后，本班不允许再次在检查地点调整
3、测定瓦斯浓度
（1）、测定瓦斯
将已经准备好的瓦检器带到被测地点，等待10～15分钟，然后观看仪器分划板上的干涉条纹是否跑正或跑负，如果未跑正跑负，方可检查气体，把胶管伸向待测位置巷道风流的上部，挤压气球5-10次，将待测气体吸入瓦斯室。
（2）读数
左手按下光源电门，眼睛由目镜观察所选定的黑基线位置，右手顺时针转动微调螺旋：从微读数盘上读出小数位，加上前面的整数，即为瓦斯百分比浓度读数。
① 如果所选定的黑基线位于0-1%之间，则应顺时针转动微调螺旋，使黑基线退回到零位，然后，从微读数盘上读出小数位，即为瓦斯浓度。
② 如果所选定的黑基线超过1%以上，位于位于两个整数之间，则应顺时针转动微调螺旋，使黑基线退到较小的整数位置上，然后从微读数盘上读出小数位，用分划板上的整数与微测刻度盘的小数相加就是测定出的瓦斯浓度。
③ 整数读数，干涉条纹如其恰与某整数刻度重合，不需调整，直接读出该处刻度数值，即为瓦斯浓度。
注意：读微读数时，人的视线应与刻度盘成90度的夹角。连续测定三次，取其平均值，即为该测点的瓦斯浓度。
4、测定二氧化碳浓度
测定二氧化碳应在巷道风流的下部进行，首先用仪器测出该处的瓦斯浓度，然后去掉二氧化碳吸收管，测出该处的瓦斯与二氧化碳混合气体的浓度，混合气体浓度减去同一测点瓦斯浓度，再乘以0.955的校正即为待测位置的二氧化碳浓度。
连续测定3次，取其平均值每次读完数后，都应将所读数据分别记录在瓦斯检查员手册和现场记录牌上，并通知现场作业人员，每次测完气体后，都应将微调螺旋退回到零位。出井后，应及时将当班井下所测各点瓦斯和二氧化碳浓度填入瓦斯日报记录本内，并报矿长和矿技术负责人审批。
三、作业布置：
1、光干涉瓦斯检定器使用前的准备工作有哪些？
2、光干涉瓦斯检定器如何测定瓦斯？
3、实际动手操作光干涉瓦斯检定器。

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