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安全监测监控精简版
煤矿瓦斯监控系统架构：目前，我国常见的矿井瓦斯监控系统由上位监控计算机、井下监控分站、现场控制设备、现场传感器和通信干线组成。
传感器的定义、组成及其分类
定义：能感受被测量并按照一定规律转化成可用输出信号的器件或装置称为传感器
组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和信号处理电路三部分组成，有时需要加辅助电源。
敏感元件是用来感受被测物理量，并将它预先变换成另一种形式物理量的元件；转换元件,是将经预变换的非电信号变换为电信号的器件；信号处理电路，是将转换元件输出的电信号放大或处理为便于显示、记录、控制、传输的信号。另外，信号处理电路还可以对传感器内部和外部电路起缓冲、匹配和补偿的作用;有的还可以对传感器输出信号进行预处理。
分类：1.按照传感器的用途分类。如位移传感器、力传感器、荷重传感器、速度传感器、振动传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器和密度传感器等。2.按照传感器的工作原理分类。如电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、电涡流式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器、磁弹性式传感器、振频式传感器和电化学式传感器等。3.按照外界输人信号转换至电信号过程中所利用的效应分类。如利用物理效应进行转换的为物理传感器,利用化学反应进行转换的为化学传感器，利用生物效应进行转换的为生物传感器等。
传感器技术的特性：
1.传感器的静态特性传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输出—输入关系称为静态特性。衡量传感器静态特性的指标有：线性度、灵敏度、精度、最小检测量和分辨率、迟滞等
（1）线性度.实际中,许多传感器的输出—输入关系为非线性，在使用时，可以用实际特性的切线或割线等直线来近似地代表实际特性曲线的一段,显然这种拟合的方法存在一定误差，于是在规定条件下,传感器校准曲线和拟合直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度。（2）灵敏度。传感器的灵敏度是指达到稳定工作状态时，输出变化量∆y与引起此变化的输入变化量∆X之比。线性传感器校准曲线的斜率就是灵敏k。对于非线性传感器，灵敏度用dydx表示（3）精度。传感器的精度指测量结果的可靠程度，传感器的精度表示传感器在规定条件下允许的最大绝对误差相对于传感器满量程输出的百分数（4）最小检测量和分辨率.最小检测量是指传感器能确切反映被测量的最小极限量。最小检测量越小,表示传感器检测微量的能力越高。(5)迟滞.迟滞是指在相同工作条件下作全测量范围校准时，在同一校准中对应同一输入量的正行程和反行程，其输出值间的最大偏差。其数值用最大偏差或最大偏差的一半与满量程输出的百分比表示2.传感器的动态特性.传感器的动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的相应特性
CO检测：
1.检知管结构和检测原理：检知管是一支长的玻璃管，内装活性载体,载体吸附化学试剂，管口溶封。使用时先打开管口，待测气体依靠唧筒以一定的速度均匀通过检知管，与管内的化学试剂进行反应产生变色圈，变色圈的长度与通过的CO浓度成正比，根据变色圈的长度来测定待测气体的浓度。
2.电化学式一氧化碳传感器：CO传感器的电化学池内是一个装有3 个电极的电池，W为工作极，C 为对极,R 为提供恒定电位。该电池在恒定电位器的作用下产生0.9~1.1V 的恒定电位，在恒电位电池场中，通入CO气体并扩散至工作极时，CO气体发生氧化反应生成CO2 ;同时，气体中的氧扩散到对极C处,发生还原反应。在反应中，工作电极W放出电子，对级C上获得电子，从而在工作级W与对级C之间形成电解电流。输出电流信号经放大，转换，以数字形式显示出CO浓度。

氧气检测：
1.电化学法测氧
（1）电化学燃料电池测氧：电池内有两个电极和电解液，可以发生氧化还原反应，一个失去电子,另一个得到电子，如果在两极间加上负载就会有电流输出，电流的大小取决于透过薄膜的氧气量的多少，测量出电流的数值，即可获得氧气的浓度,从而达到测定氧气浓度的目的（2）极谱电池式测氧
2.电磁法测氧
氧气具有与其他气体不同的物理特性。氧气具有顺磁性，即指氧气具有能被磁场吸引或排斥的性质。当气体进入具有磁场和加热线圈的气室时，由于磁场和加热线圈的作用，气流不断流动形成所谓的磁风，使气室中的热敏原件阻值发生变化破坏电桥平衡，用输出电压信号可度量氧气的浓度
温度检测技术
1.热带偶：两种不同的导体组成闭合回路时，因接触点温度不同，则在回路中产生热电势。热电偶即是据此原理制成，其热电势由接触电势和温差电势两部分组成，接触电势大小取决于两种不同导体的性质和接触点的温度，温差电势是同一导体两端因其温度不同而产生的一种热电势。由此可以根据电势与温度的关系测量出环境温度。
2.热电阻：热电阻是利用金属等材料的电阻率随温度升高而变化的原理进行测温的。采用金属材料作温度敏感元件称为热电阻，利用半导体材料制成的温度敏感元件称为热敏电阻
3.红外测温：任何物体只要温度高于绝对零度，就会不断产生红外出辐射，温度越高，辐射功率越大。只要知道物体的温度和它的比辐射率，就能计算出它所发射的辐射功率；若知道物体所发射的辐射功率，就可以求出它的温度。红外测温具有测量灵敏度高、反应速度快、测温范围广、非接触式测温、不影响被测介质的温度场分布的优点，是发展测量技术、遥感技术及空间科学的重要手段，在矿井火灾监测与预报、设备温升测量等方面具有很好的应用前景
火灾传感器的类型，工作原理及其适用环境
（1）烟雾传感器。烟雾传感器属于气敏传感器，是气-电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路，将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度 处理及报警控制等工作。感烟探测器作为前期、早期报警是非常有效的。对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所，应选择感烟探测器。
（2）温度传感器。温度传感器通过检测火焰辐射出的紫外线或红外线来识别火灾。 感温型探测器作为火灾形成早期(早期、中期)报警非常有效。因其工作稳定，不受非火灾烟雾气尘等干扰。凡无法应用感烟探测器、允许产生一定的物质损失、非爆炸性的场合都可采用感温型探测器。特别适用于经常存在大量粉尘、烟雾、水蒸气的场所及相对湿度经常高于95%的房间，但不宜用于有可能产生阴燃火的场所。
火灾信息探测方法的种类及其原理：
1.可燃气体检测法 根据火灾不同阶段燃烧产物的不同判断火灾发展的阶段
2.空气离化探测法 在火灾发生及发展过程中，对空气的离化程度不同，故可通过该规律判断火情，因此其可用于阴燃阶段及火灾早期的检测更为有效
3.温度探测法 根据火灾不同阶段所能产生的最大温度不同，判断火情发展
4。火焰探测法。根据火灾发生发展阶段中，所能产生火焰颜色、长度及大小等特征判断火灾发展阶段。由于对象为火焰，故可用于火灾发展中期有火焰产生的火灾探测
5.光探测法 根据火灾发展不同阶段所产生的光强度等特征判断火灾处于何种发展阶段

湿度检测
1.干湿球温度仪表：矿井空气湿度的测定通常采用风扇湿度计，又称通风干湿表,，主要由两支相同的温度计和一个通风器组成。水银温度计1为干球温度计;水银温度计2 的水银球上裹有一层湿的棉纱布,为湿球温度计;水银温度计的外面均罩着内外表面光亮的双层金属保护管，以防热辐射的影响;通风器内有发条和风扇，风扇在发条作用下工作,以在风管中产生稳定的气流，使温度计的水银球处于同一风速下，测定流动状态下的空气温度。使用时,先湿润纱布，然后上紧发条，小风扇转动,空气由双层金属保护管吸入，经中间管从上部排出。由于湿球表面的水分蒸发要吸热，因而湿球温度计的温度低于干球温度计的示数，空气的相对湿度越小，蒸发吸热作用越显著，干、湿温度差也就越大。根据干、湿温度计读数的差值和湿球温度计读数(t).由空气湿度表即可查出空气的相对湿度。
2.电解质湿敏传感器：不挥发性的盐溶解于水的结果是降低了水的蒸汽压,盐的浓度愈大,则溶液的蒸汽压降低愈多。利用这一现象,可在有一对电极的绝缘基板上,涂上潮解性盐的水溶液。这种电解质溶液薄膜，能随空气中水蒸气的变化而吸湿或脱湿，从而使两电极间的电阻值随空气湿度的变化而变化。
气相色谱仪
气相色谱仪主要由主机、电气部分和数据处理三大部分组成，如储气瓶、压力指示和流量控制、色谱柱、检测器、电气设备(电信号放大器、恒温控制器)、数据处理与记录等组成。
检测原理是混合气体在载气(流动相)带动下,经色谱柱完成混合气体的分离，然后送给检测器;而检测器将分离的每种待测气体转化为电信号，由记录仪记录色谱峰或计算机采样进行数据处理。根据色谱峰位置和峰面积峰高)或计算机采集信息先后顺序和大小进行定性和定量分析。
色谱柱和检测器是色谱仪的关键部件。色谱柱的作用是完成混合试样分离,根据不同的物质在由两相(固定相和动相)构成的体系中具有不同的分配系数，当两相做相对运动时，这些物质也随流动相流动，并在两相之进行反复多次分配(吸附一脱吸，溶解一解析)，这样就使那些分配系具有微小差别的组分，在移动速度上产生很大差别，从而使组分达到完全分离。色谱柱流出组分通过检测器，输出单值信号，一般是一个对称的峰(称高斯峰)，信号随时间变化，由色谱工作站采集数据，根据出现“峰”的先后顺序进行定性分析，根据峰的峰面积大小进行定量分析。
煤矿井下人员定位系统
1.组成 ：煤矿井下人员定位系统一般由标识卡、位置监测分站、电源箱、传输接口、主机(含显示器)、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、UPS电源、远程终端、网络接口、电缆和接线盒等组成。
2.工作原理：在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中根据现场具体需要放置一定数量的多功能分站，系统的分站是采集信号的关键部件,形成系统后,它将不断地通过发射天线发出载波信号。当带有标识卡的人员通过分站附近时,它发出的固定频率的电磁场将同标识卡芯片里的谐振电路产生共振，这时,标识卡芯片即被唤醒,原本处于“休眠状态”的芯片被激活并将含有自身种类识别码标志(姓名、年龄、所属单位、工种、通过时间等)的信息代码调制到载波上经卡内天线发射出。 一般地，读卡器采用微处理器控制，通过转换模块实现与主控机之间的信息交流。地面主机在收到来自分站的人员通过信息后，运用各自编制的软件平台，实时地将人员的动态分布和实际的巷道布置图制成相应的动态图，使并下情况生动形象、一目了然。同时，还将下井人员的下井时间、单位、姓名等形成报表，生成工资部门需要的考勤表等。一旦发生各类事故的时候，立即就能根据事故地点查出事故地点有多少人，他们都是谁等资料。

甲烷传感器的设置要求：
一、通用要求：甲烷传感器应垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板不得大于300mm,距巷道侧壁不得小于200mm,并应安装维护方便，不影响行人和通车
二、在采煤工作面的布置要求：
长壁采煤工作面甲烷传感器必须按图示设置。U形通风方式在上隅角设置甲烷传感器T0,工作面设置甲烷传感器T1,工作面回风巷设置甲烷传感器T2 ;若煤与瓦斯突出矿井的甲烷传感器T1不能控制采煤工作面进风巷内全部非本质安全型电气设备，则在进风巷设置甲烷传感器T3;低瓦斯和高瓦斯矿井采煤工作面采用串联通风时，被串工作面的进风巷设置甲烷传感器T4。

三、在掘进工作面的设置要求:
高瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出岩巷的掘进工作面甲烷传感器必须按示设置。在工作面混合风流处设置甲烷传感器T1，在工作面回风流中设置甲烷传感器T2；采用串联通风的掘进工作面，必须在被串工作面局部通风机前设置掘进工作面进风流甲烷传感器T3。

国内外安全监测监控系统的发展及应用现状，分析其发展方向？
一、国外安全监测监控系统的发展及其应用
国外安全监测监控系统按照安全监测监控系统信息传输特征来区分，可以将其分为如下几代产品:第一代,其信息传输采用空分制方式；第二代，其主要技术特征是信道的频分制技术的应用；第三代，是在集成电路技术出现以后，推动了时分制信息传输技术的发展；第四代,是以分布式微处理机为基础的安全监测监控系统；第五代,是以光纤通信技术为基础的安全监测监控系统。
二、国内安全监测监控系统的发展及其应用
我国的煤矿安全监测监控系统是以“自力更生”方针为起点，在引进、吸收消化国外先进的煤矿安全监测监控技术的基础上逐步发展起来的，总结我国十多年来煤矿安全监测监控系统的技术发展概况，主要表现在以下五个方面：1.煤矿安全监测技术标准化工作逐步完善2开发新型传输技术，系统容量扩大3.应用软件丰富，系统功能增强4.矿井专业化安全监测系统不断涌现5.重视、加强传感器的开发研究
三、我国矿井安全监测监控技术的发展方向
1.紧密结合我国煤矿安全生产国情
近年来出现的瓦斯爆炸事故大都发生在中小煤矿，而且都出现在没有监测监控系统或系统未能正常使用的矿井。因此，高突瓦斯矿井必须装备安全监测监控系统，但应根据不同煤矿井型、产量及其安全状况开发装备相应的监测监控系统。
2.重视专业化或专家系统的开发
近年来，一些科研院所进行了大量的研究工作，但由于大部分是在独立的系统上进行的,没有广泛的适应性。今后,开发安全监测监控技术应特别注意将诸如瓦斯涌出规律、瓦斯突出预测预报、煤炭自然发火预测预报、带式输送机火灾早期预报等技术融人监测系统中,才能充分发挥监测系统的作用。
3.继续深入强化传感器技术的研究
传感器是煤矿安全监测系统可靠运行的关键，为了提高煤矿安全监测传感器的水平，在今后研究开发工作中，应注重以下方面:（1）关注国内外传感器发展热点，借鉴传感器新技术，开发适用于煤矿的安全传感器。光纤技术、生物工程技术、微电子技术及微加工技术等多种技术的融合，可能使传感器性能最优化，这些都是我们在跟踪国内外新技术时要特别关注的地方。（2 ）先进的传感器制作工艺是传感器技术创新的基础，诸如微机械加工技术、平面制作工艺、薄膜制作工艺及传感器封装技术等，对传感器研究开发以及传感器实现产业化、工程化起着至关重要的作用，这是一项十分重要的基础工作。（3） 应高度重视传感器功能材料的研究。先进的纳米技术的研究可能导致纳米传感器的产生，在气固反应过程中能加快反应速度，提高反应灵敏度，有利于改善气体传感器的性能。这些都值得我们在今后的研究工作中借鉴。
热导型甲烷传感器的原理、使用时的注意事项：
利用热导原理制作的传感器主要是电桥电路。热导型传感器采用电阻温度系数较大的金属丝或半导体热敏电阻作为敏感元件。把性能相同的一对热导元件分别接在电桥电路的两个臂上，一只放置在与被测气体相通的气室中,叫做测量元件;另一只放置在充满地面标准大气的密闭气室中，叫做补偿元件(R2)。工作时，当测量元件与补偿元件输人同样的电流后，产生的热量相同，但由于散热介质不同，检测热导式气体浓度气样室中通人甲烷气体时，由于甲烷的热导率比空气大，使两元件存在一定温差。两元件产生一个与温差相适应的热态电阻差，差异的大小与两电阻各自与气体进行热交换最终平衡后的温度有关，破坏电桥平衡，电桥输出一个与被测气体浓度变化成比例关系的电信号。因此，根据电桥输出信号大小，通过标定即可获得甲烷气体浓度数值,实现对气体浓度的检测。
热导式瓦斯检测仅器具有测量范围宽、功耗小的优点，也不存在载体催化元件受高浓度
瓦斯冲击产生激活及中毒的问题，使用寿命长。但其也存在一些问题，使用中应予以注意：
1.选择性差。由检测原理知，多元混合气体的热导率是各种气体成分热导率之和，如果热导率不稳定，或混合气体中存在CO2 和水蒸气,将严重干扰瓦斯浓度测定值。其中,受CO2 影响，指示值降低;受水蒸气影响,指示值增加。因此，使用热导式瓦斯检测仪器也要除去CO2 和水蒸气。2 环境温度变化的影响。环境温度会影响仪器的零点稳定性和灵敏度，一方面，气体热导率随温度增加而增加;另一方面，气室壁温度也影响热丝电阻的变化。为保证测量精度,必须保持气室温度恒定。3 流速变化的影响。气室内的热交换取的温决于热导、热对流和热辐射,当热丝温度不高时，主要与前两项有关，对流影响随气室尺寸增加而增加。实际使用中,要注意流速变化对测值的影响。
热催化式甲烷传感器原理:
利用热催化元件制成的传感器结构为一个简单电桥电路，主要有黑(热催化元件)和白(补偿元件)两种元件组成,两个元件放在同一个待测气样将通过的气室内。由两个固定电阻组成电桥另外的两个桥臂，为使电桥在无甲烷等可燃气体状态下处于平衡状态,桥路内装有调零电位器。传感器工作时，在恒流源作用下，有电流流过电桥四个臂。无甲烷等可燃气体时,此时在工作电流作用下，通过电位器的调整,使电桥处于平衡状态,电桥输出平衡;当有甲烷等可燃气体时，甲烷与氧气在黑元件表面进行无焰燃烧，放出热量被元件吸收，引起元件温度升高，使铂丝电阻增大。这样就破坏电桥原来的平衡，输出一个与甲烷浓度成正比的电信号。然后将此信号送入放大电路放大，再送至显示、报警或其它单元，实现对甲烷气体浓度的检测和报警。
这类仪器特点是体积小、结构简单、功耗低、性能稳定且使用寿命长。测定低浓度可燃气体时，输出信号较大，信号处理和显示较简便、直观，易于实现超限报警、遥测
光干涉式瓦斯检定仪
原理：光干涉式瓦斯检定仪就是在气室的中央小气室(或称做气样室)内吸入一定浓度的甲烷,而在两侧气室或称空气室中保持新鲜空气并与大气相通由此产生干涉条纹的位移，可以从与甲烷浓度相对应的分划板上读出甲烷在空气中的含量。
使用步骤：
1.对吸收管内的干燥剂等药品进行检查。
2.对仪器进行气密性检查，先检查吸气橡皮球是否漏气。检查的方法是一只手压扁吸气球压出球内气体，另一只手压住球上的胶皮管，如球不膨胀还原，就证明不漏气。然后对仪器的气样通道进行检查。检查方法与检查吸气球一样，只是把压住吸气球上的橡皮管改为堵住仪器的进气孔
3 检查干涉条纹是否清晰。把电池装入仪器，按下光源电门,由目镜观察，旋转保护玻璃调整视度直到数字最清晰，再看干涉条纹是否清晰。如不清晰，可将光源灯泡盖打开，调整其位置来改善条纹清晰度。
4.调零。测定前，首先在与待测定地点温度相近的地点，捏吸气橡皮球数次进行“换
气”，以免因温差过大而出现零点漂移。其次，微数对零；再次,基线对零。
5.测定。将进气胶管伸入测点,捏吸气橡皮球5~6 次,吸人待测气体。按下光源电
门,由目镜读出黑基线在刻度板上所处的位置。
传感器技术的发展
传感器技术所涉及的知识非常广泛，涵盖各个学科领域，但是它们的共性是利用物质的
物理、化学和生物等特性，将非电量转换成电量。所以,采用新技术、新工艺、新材料以及探
索新理论，以达到高质量的转换效能，是总的发展途径。当前，传感器技术的主要发展动向是传感器本身的基础研究,二是与微处理器组合在一起的传感器系统的研究。前者研究新的传感器材料和工艺,发现新现象;后者是研究如何将检测功能与信号处理技术相结合，向传感器的智能化、集成化发展。
数据采集系统的基本构成：
1.数据采集器:包括多路开关MUX、测量放大器IA、采样保持放大器SHA、模数转换
器ADC 等,将多个现场模拟信号逐个采样再量化成数字信号后送往微型计算机。2.微机接口电路:用来传送数据采集系统运行所需要的数据、状态信息以及控制信号。3.数模转换器:将微机输出的数字信号再转换为模拟信号,以实现系统要求的显示、记录与控制任务。有时人们也将包含数模转换器DAC的数据采集系统称为模拟输人与输出系统。4. 应用软件。在许多应用场合，多路开关MUX之前或之后还要配置滤波、前放等信号调理电路。数据采集系统的采集信息有模拟量信号、频率量信号、数字信号和开关量信号等，
模拟多路开关 在数据采集系统中，经常需要对多参数进行多路采集,如果每一路都单独采用各自的输入回路,即每一路都采用放大、采样/保持和A/D 等环节,不仅使系统成本成倍增加，而且会导致系统体积庞大，给系统的校准也带来很大困难。通常采用公共的采样/保持及A/D转换电路(有时甚至可将某些放大电路共用),而要实现这种设计，需要有模拟多路开关的支持。
数模转换：数模转换利用数模转换器来实现。数模转换器是将数字量转换成相应模拟量的器件。将数字量的每一位代码通过电阻网络，按权大小形成相应的模拟输出，然后相加即可得到所需的模拟量。
模数转换：亦称模拟—数字转换，与数/模转换相反，是将连续的模拟量（如象元的灰阶、电压、电流等）通过取样转换成离散的数字量。
数据通信系统的分类：根据传输线路是否直接与中央计算机系统相连接，数据通信系统可分为脱机系统和联机系统；根据处理形式的不同，可以分为联机实时系统、远程批量处理系统和分时处理系统三类
数据通信的方式：（1）单工通信方式，是指消息只能单方向的传输的工作方式（2）半双工通信方式，两个设备之间有两个传输通道，可以轮流双方向传送，但不能同时进行。即在某一时刻只能沿着一个方向传输数据（3）全双工通信方式，指在通讯的任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输。全双工通信允许数据同时在两个方向上传输，又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接受数据
基带传输：基带传输是指在线路上直接传输基带信号或略加整形后进行的传输。基带是原始信号所占用的基本频带，当终端把数字信息转换为适合于传送的电信号时，这个电信号所固有的频带即为基带。数字信号的基带传输就是以原来的“0”和“1”的形式直接用数字信号在信道上传输。这是一种最简单的传输方式，一般在微机通信中采用。
频带传输：当进行远距离通信时，往往将数字数据转换成模拟信号后传输，在接收端再进行信号的恢复，当调制成频率信号的频率范围在音频范围(200~3 400 Hz)内时，这种传输方称为频带传输。其频率范围比音频范围宽时,则称之为宽带传输。
数据传输介质：1.有限传输介质 （1）对称电缆（2）同轴电缆（3）光纤2.无限传输介质（1）短波通信（2）微波通信（3）卫星通信（4）漏泄同轴电缆通信
信道的多路复用：多路复用是一种将若干彼此无关的信号合并成一路复合信号并在一条公用信道上传输，到达接收端后再进行分离的方法。多路复用技术包含信号复合、传输和分离3个方面的内容。
风速测量
1.机械叶轮式风速计（风表）操作方法：（1）测定前先打开离合闸板，分表转动而指针不动；然后按一下回零杆，使大小指针回零；同时准备好一块秒表，并使秒表回零。（2）为了克服风表的运转部件的惯性抵抗力让风表空转20~30秒，风表的叶轮面尽量与风流方向垂直。（3）测风时，风表和秒表同时动作，并按一定的测量路线均匀地移动风表。当达到测定时间后，同时制动风表和秒表，从风表的表盘上读取表速 2.超声波漩涡风速传感器：传感器是应用卡曼涡街理论来实现风速检测。所谓卡曼涡街理论，就是在无限流场中，垂直流体流向插入一根无限长的非流线型阻挡体，在雷诺数为200~50000范围内，阻挡体的下游将产生内旋的、互相交替的漩涡列，其漩涡频率与流体流速成正比，与阻挡体直径成反比。因此只要准确测出漩涡频率，就可以测定出流体流速的大小 3.数字风表：叶轮式数字风表的感受元件仍是叶轮，只是在叶轮上安装一些附件，根据光电、传感和干簧管等原理把物理量转化为电量，利用电子线路实现自动记录和检测数字变化，以实现风速的连续和动态测量
误差
1.误差的定义与表示方式
测量误差按其表示方式可以分为绝对误差和相对误差。相对误差在实用中又可以分为实际相对误差、示值相对误差和满度相对误差（1）绝对误差：是指被测量的示值与真值之差（2）相对误差：绝对误差与被测量的真值的百分比表示
2.误差的分类
测量误差按其性质的不同，可以分为系统误差、随机误差和粗大误差3类
(1)系统误差 系统误差是指服从于某一规律的测量误差。（2）随机误差 是指具有随机变化特性的测量误差（3）粗大误差 是指由于测量人员的疏忽大意而引起的显著偏离真实值得误差
系统误差的消除方法：1.引入修正值法 由于系统误差服从某一确定的规律，因而可以李永峰绝对误差引入修正值来减少系统误差2.对称法 很多系统误差都是随时间递增的，称之为线性系统误差。对于此类型的误差，若选定某一时刻为中心，则对应此中点两对称时刻的系统误差算术平均值都相等 3替代法 替代法是在相同的测量条件下，用可调的标准器具替代被测量接入检测系统，调节标准器具使检测系统的指示值与被测量接入时相同，此时标准器具的读数就等于被测量
压力测量
一、绝对压力仪表
1.空盒气压计。主要由感受压力的波纹真空膜盒、传动机构、指针及刻度盘组成。空气压力发生变化时，波纹真空膜盒收缩或膨胀，产生轴向变形，通过拉杆和传动机构使指针偏转，指示空气压力值。使用时，气压计水平放在测点处，并轻轻敲击仪器外壳，以消除传动机构的摩擦误差；由于仪器有滞后现象，因此在测压地点一般放置3~5min方可读数；读书时，视线与刻度盘面保持垂直；为提高测量精度，还应进行校正。
2.矿用精密数字气压计。即可测定绝对压力，也可测定相对压力。仪器由气压探头组件、面板组件、电源和机壳、机箱等组成。其中气压感受装置由真空波纹管和弹性元件组成，气压探头感受的气压及其变化量经机电转换、信号放大和调节，最终以数字显示出来。使用方法：（1）打开总开关，按下“电压”按键，显示“7~11”可正常工作，否则应充电。（2）测定之前，要先开机预热30min。（3）绝对压力测定。进入测点，按下面板的“绝对压力”按键，标高键置于“0”档，显示值稳定后，方可读书。（4）压差测量。首先在测段始点按（3）所述方法测定当地大气压值，然后按下“相对”键，再根据现场标高按下相应的标高键，调“调基”电位器，使显示数字为零。将仪器移至测段终点，其显示值即为测段的压差
二、相对压力测量仪器
1.U型压差计。U型压差计是把一根等直径的玻璃管弯成U型，装入蒸馏水或酒精，中间放一个刻度尺。侧压前，U型管的两个液面处于同一水平。测压时，在压差作用下，较大压力液面下降，较小压力液面上升，因此可以测出两端压差。
2.单管倾斜压差计（1）使用前准备。a加工作液。旋开大容器上的加液盖，缓缓地加入密度为0.81kg/m3的工作液，使其液面在倾斜测量管上的刻线零点附近，然后盖紧加液盖。将多向阀门中间的接头和倾斜测量管上端的接头用胶皮管连通，再分别用胶皮管接在多向阀的“-”和“+”接头上。b.将阀门柄拨至“测压”处，用嘴轻吹，使酒精液面沿测压管慢慢上升，查看有无气泡，如有气泡,应反复吹多次,直至气泡完全消失为止。c调平。调整仪器底板下的两个固定螺钉,使仪器处于水平。d.校准。顺时针转动控制阀门柄到“校正”位置， 使容器和测定管与“+” 和“-”接 管隔断,而与大气相通。旋动零位调整旋钮,测压管内的液面对准零点。e.检漏。将倾斜管固定在K值为0.8的系数上，轻吹接在“+”接头上的胶皮管，测压
管液面上升，卡死胶皮管，观察液面是否下降。若液面不下降，说明不漏气;否则漏气,要检
查各部分是否旋紧、接头是否接紧,直至不漏气。(2)测定。a.在测定地点,进行(1)中步骤b、c、d、e 的工作。b.把测压管固定在相应的校正系数K 上，并把压力较大的胶皮管接到仪器“十”接头上.压力较小的胶皮管接到仪器的“-”接头上。转动控制阀门柄拨至“测压”位置上。读取液面长度L,计算所测压力值。
3.补偿式微压计
（1）测前准备:转动读数盘,使读数盘及位移指针均处于零点。打开螺盖,注人蒸馏水直到从反射镜中观察到水准器中的正倒影像近似相接。盖好螺盖,缓慢转动读数盘，使大容器上下移动数次,以排除大、小容器间连接胶皮管内的气泡。用调平螺钉将仪器调平,慢慢转动调节螺母使小容器微微移动,水准器中的正倒影尖端恰好互相接触。如不能相接，两个影像重叠,表明水量不足,则应加水;若两尖端分离，表明水过多,则应减水。
（2）测定:将被测压力较大的胶皮管接到螺盖附近的“+”接头上，压力较小的胶皮管接到指针 附近的“-”接头上。小容器中的液面下降,反射镜中观察到的水准器正倒影像消失或重叠，此时顺时针缓慢转动读数盘，直至恢复两影像尖端再次刚好相接。指针位移后指的整数与读数盘所指的小数之和，即为所测压力差。

工况参数检测
1.风门开停状态检测
KEG12系列风门开关传感器是一种磁性驱动的接近开关，它将触发磁钢装在风门上，而把开关组件安装在对应的门框上。
当风门关闭时，触发磁钢紧靠开关组件，由磁力产生的磁场使开关组件维持闭合(或断
开)状态，这时由舌簧开关输出一闭合(或断开)信号给监测系统分站或向地面传输信号的载
波设备,经数据线在地面中心站模拟盘显示风门“关”状态。
当风门打开时，触发磁钢离开了舌簧开关,开关组件即输出一断开(或闭合)信号给监测
系统分站或向地面传输信号的载波设备，经数据线在地面中心站模拟盘显示风门“开”状态。
2.机电设备开停状态检测
KGT9型开停传感器使用时固定在用电设备供电电缆外皮上，检测出电缆内有无电流通过，利用测定磁场的方式，即可鉴别设备开停状态
3.煤仓储煤位置检测
煤仓贮煤位置检测采用超声波料位传感器。超声波料位计测量原理与回声测距原理相同,装在料仓顶部的探测器不断发射固定频率的超声波，经被测物料表面的反射，其反射回波部分由探测器接收,根据超声波往返时间即可换算出反射物料表面与探测器发射面之间的距离。
4.煤炭运量检测
目前，煤炭运量检测一般由电子胶带秤和核子胶带秤来计量。两者共同之处是:为了得
到所输送物料的质量流量,都要检测胶带的物料荷重和皮带的速度信号，然后将两个信号相乘得到瞬时流量,再经积分或累加运算得到一段时间内输送物料的质量累计值;检测胶带速度的方式相同,都是采用磁阻脉冲式、光电脉冲式之类测速传感器。两者不同之处是:核子胶带秤是通过物料对射线的吸收来确定荷重信号，而电子胶带秤是通过对设定长度上的物料质量进行称量来确定荷重信号。
5.矿尘检测
一、滤膜采样测尘仪器
（1）测尘原理： 测定时，抽取一定体积的含尘空气，将粉尘阻留在已知质量的滤膜上，由采样器采样后滤膜的增量来求出单位体积空气中粉尘的质量。
（2）粉尘采样器
粉尘采样器由采样头(内装滤膜)、流量计(稳流电路)、抽气泵、计时器(或可编制自动计时控制电路)和电源等组成。粉尘采样器可分为呼吸性粉尘采样器和全(总)尘采样器。呼
吸性粉尘采样器与全尘采样器的差别在于，呼吸性粉尘采样器增设了一个前置预捕集器，前置预捕集器用以捕集非呼吸性粉尘,能对危害人体的呼吸粉尘和非呼吸性粉尘进行分离。
（3）使用方法1) 采样前的准备①滤膜安装。先用镊子取下滤膜两面的夹衬纸，用万分之一的分析天平称取滤膜的初始质量m，然后按滤膜的安装方法安装好滤膜，放入采样头或滤膜盒内,同时对采样头或滤膜盒进行编号。②选择采样头。用冲击式预捕集器时,需在玻璃片上涂上硅油;用旋风式预捕集器时，需在下部盒中放上滤膜。③对采样器充电。
2) 采样①采样前应选择所用的采样头,装上已称初始质量的滤膜夹，然后安装到仪器上，并将顶盖拧紧,防止漏气。②采样，对于有定时器的采样器，应根据需要，通过键盘可在60-99 mi任意预量采样时间。采样时间预置后，打开电源，是示为O.再启动工作按钮，开始采样。同时调节采样流量，使采样流量为20 L/min,只要时间到，仅器就自动停止。对于没有定时器的采样器，打开电源要同时计时，并调节流量到所需的流量。采样时间一到，立即停止计时。取下采样头中的滤膜夹放人原滤膜盒内,要注意样品的保存。③记录。每次采样结束,用记录簿记下采样日期、采样地点、滤膜盒的编号、采样流量，采样时间、工序、工具类型与数量、采样地点的风速和风量、千湿温度、防尘措施等。
3) 采样后称重
称重前,打开滤膜盒,置于干燥器中。2 h后用镊子小心将滤膜从滤膜盒中取出称重;
称重后，放人干燥器中再干燥30 min,再称重。当相邻两次的质量差不超过0.1mg时，取其最小值。但要注意,称采样前后的滤膜，应使用同一天平和砝码。
二、快速测尘仪
快速测尘常用光电测尘、β射线测尘、压电晶体测尘等方式。
光电测尘原理，即根据滤膜集尘消光原理和光电效应来实现粉尘浓度测定。合上电源开关,微电动机启动,带动气泵抽气,含尘气体经过采样孔，透过滤膜，粉尘被吸附在滤膜上。当采样气体达到规定时间时，延时开关自动关断,采样结束。进行直接测尘时,小电珠光束透过透镜变为近似平行光束,穿透滤膜，射向硅光电池,使硅光电池产生光电流通过微安表，指示光敏电流值。通过采样前后干净滤膜与含尘滤膜的光电流以及采样流量、时间，即可计算出被测粉尘的质量浓度
β射线测尘是利用核辐射原理工作的，它是利用矿尘对β射线的吸收作用，当放射源产生的β射线穿过含有矿尘的空气时，一部分射线被矿尘吸收掉，矿尘含量越大,被吸收掉的β射线量越大，β射线的减少量与矿尘浓度成正比。
影响煤矿井下定位的主要因素
(1)多径传播 ：无线信号的多径传播现象会使得基于角度和时间的定位方法产生较大误差，主要原因是多径传播会对测量代表收发双方实际距离和方位的直射路径(LOS)信号的角度和时延产生较大的干扰。
(2) 多址干扰：多址干扰是影响系统性能和容量的主要因素，当对定位信号进行测量时,多址干扰的存在仍然会对测量结果产生较大的干扰。目前，大多数效果较好的多用户检测算法当用户数量较多时,其运算量非常大，实现较为困难。
(3) 信号同步误差：在进行时延估计的过程中，信号时间延迟的估计精度与估计过程中参考信号和接收信号之间的同步程度有关，即检测到的信号峰值是否为真正的峰值点，特别是对于多径传播环境下，如何在相关波形中获取较好的相关峰值点很重要。当接收信号和参考信号的同步较差时，会展宽相关波形，同时会出现较为严重的旁瓣，这些对时延估计的影响很大。
1.传感器达到稳定工作时，输出变化量与引起此变化量的输入变化量之比称为灵敏度
2.根据《煤矿安全规程》，掘进工作面或回风流中瓦斯浓度超过1.5%时，监控分站应立即切断工作面及回风巷道内的动力电源并闭锁
3.当甲烷浓度为0~4%时，应当采用热催化式甲烷传感器监测甲烷浓度
4.目前常用的风速测量仪器仪表有:叶轮式风表、数字式风表和超声波风速仪
5.热电阻是利用金属等材料的电阻电阻率随温度升高而变化的原理进行测温的。用金属材料制作的温度敏感原价被称为热电阻；利用半导体材料制作的温度敏感原件称为热敏电阻
6.当CO气体通过一氧化碳检知管时，形成棕色变色圈，变色圈的长度与通过的CO浓度成正比，由检知管上的刻度可以直接读出CO的浓度，这种检知管称为比长式CO检知管
7.色谱柱和检测器是色谱仪的关键部件
8.超声波料位计主要利用超声波的反射特性
9.目前，煤炭运量检测一般由电子胶带秤和核子胶带秤来计量
10.通常将包含各种粉尘粒径在内的粉尘总和叫做全尘，粒径在5um以下的粉尘叫呼吸性粉尘
11.目前，我国常见的矿井瓦斯监控系统由上位监控计算机、井下监控分站、现场传感器、现场控制装置和通信干线组成
12.数据采集系统主要由数据采集器、微机接口电路、数模转换器和应用软件组成
13将数字量转换成相应模拟量的器件称为数模转换器
14.矿井监控信号主要有开关信号和模拟信号两种信号
15.两个设备之间有两个传输通道，可以轮流双方向传送，但不能同时进行，这种通信方式称为半双工通信方式
16.感温火灾探测器一般分为：差定温式火灾探测器、定温式火灾探测器和差温式火灾探测器
17.系统误差的消除方法主要有：引入修正值、对称法、替代法
18。根据烟雾颗粒对光线的作用原理，光电感烟探测法分为减光式和散射光式两种

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