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原文传递一种激光钻进煤岩产生的气体浓度测量装置和方法

专利名称：	一种激光钻进煤岩产生的气体浓度测量装置和方法
摘要：	本发明公开了一种激光钻进煤岩产生的气体浓度测量装置，包括测量室、第一激光发射单元、第二激光发射单元、激光接收单元、数据采集系统和方向调整机构，所述测量室的内部中空，所述第一激光发射单元和所述激光接收单元分别设置在所述测量室的左侧和右侧，所述数据采集系统与所述激光发射单元连接，所述第一激光发射单元用于发射激光，所述激光接收单元用于接收激光，并将光信号转为电信号发送给所述数据采集系统进行处理，所述第一激光发射单元的发射端和所述激光接收单元的接收端位于同一直线上。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国地质大学(武汉)
发明人：	罗耀坤;文国军;王玉丹;吴玲玲;官东林
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910695910.9
公开号：	CN110411979A
代理机构：	武汉知产时代知识产权代理有限公司
代理人：	邹桂敏
分类号：	G01N21/39(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号
主权项：	1.一种激光钻进煤岩产生的气体浓度测量装置，其特征在于，包括测量室(10)、第一激光发射单元(63)、第二激光发射单元(20)、激光接收单元(64)、数据采集系统和方向调整机构，所述测量室(10)的内部中空，其内放置待测煤岩，所述第一激光发射单元(63)和所述激光接收单元(64)分别连接在所述测量室(10)的左侧和右侧，所述数据采集系统与激光接收单元(64)连接，所述第一激光发射单元(63)向测量室(10)内发射入射激光，所述激光接收单元(64)接收第一激光发射单元(63)发射的激光，并将光信号转为电信号发送给所述数据采集系统进行处理，所述第一激光发射单元(63)的发射端和所述激光接收单元(64)的接收端位于同一直线上，所述测量室(10)的上端设有与其内部连通的第二通孔，所述第二通孔处设有密封单元(30)，所述密封单元(30)用于遮住所述第二通孔，所述第二激光发射单元(20)设置在所述密封单元(30)内，并与所述密封单元(30)固定连接，所述第二激光发射单元(20)的激光发射端朝向所述第二通孔设置，所述第二激光发射单元(20)用于照射待测煤岩，所述方向调整机构与所述第二激光发射单元(20)传动连接，其可驱动所述第二激光发射单元(20)分别沿X轴、Y轴和Z轴运动。 2.根据权利要求1所述的一种激光钻进煤岩产生的气体浓度测量装置，其特征在于，所述数据采集系统包括数据采集卡和处理终端(40)，所述数据采集卡分别与所述激光接收单元(64)和处理终端(40)连接，所述数据采集卡用于采集所述激光接收单元(64)发出的电信号，并将采集的电信号转换为数字信号输送至处理终端(40)进行处理。 3.根据权利要求1所述的一种激光钻进煤岩产生的气体浓度测量装置，其特征在于，所述第一激光发射单元(63)和所述激光接收单元(64)均通过一水平设置的管道(50)与所述测量室(10)固定连接，每根所述管道(50)上均设有其内部连通的吹扫气管道(51)，所述吹扫气管道(51)外接气泵或气体收集装置，所述管道(50)靠近所所述测量室(10)的一端设有球阀(52)。 4.根据权利要求3所述的一种激光钻进煤岩产生的气体浓度测量装置，其特征在于，所述管道(50)包括第一管体(53)和第二管体(54)，其中，所述第一管体(53)水平设置在所述测量室(10)的左侧或右侧，其靠近所述测量室(10)的一端与所述测量室(10)连接，并与所述测量室(10)的内部连通，其另一端通过法兰(55)与水平设置的所述第二管体(54)的一端连接并连通，所述第二管体(54)的另一端设有所述第一激光发射单元(63)或激光接收单元(64)，所述第二管体(54)上设有与其内部连通的所述吹扫气管道(51)，所述吹扫气管道(51)用于外接气泵或气体收集装置，所述第一管体(53)上设有所述球阀(52)。 5.根据权利要求1所述的一种激光钻进煤岩产生的气体浓度测量装置，其特征在于，所述第一激光发射单元(63)为分布反馈式半导体激光器，所述激光接收单元(64)为光电探测器。 6.一种通过上述权利要求1-5任一项所述的装置检测气体浓度的方法，其特征在于，主要包括以下步骤： S1、激光钻进煤岩试验：将待测煤岩放入测量室中，将管道上的吹扫气管道关闭，以及打开球阀，通过方向调整机构驱动激光头移动至试验煤岩的上方，打开第二激光发射单元，对试验煤岩进行照射，以使激光钻进试验煤岩，并产生气体；再通过方向调整机构带动第二激光发射单元移动，以对试验煤岩的各个位置完成激光钻进煤岩试验； S2、气体浓度检测：分别打开第一激光发射单元和激光接收单元，第一激光发射单元发射激光，激光通过管道进入测量室内穿过气体后，由激光接收单元接收光信号，并将接收到的光信号传输至数据采集系统，调整第一激光发射单元发射激光的波长，以完成测量室内多种气体的成分和浓度检测，通过数据采集系统对多种电信号处理，即可分别得到各个气体的成分和浓度检测结果。 7.根据权利要求6所述的通过装置检测气体浓度的方法，其特征在于，在S1之前，还包括如下步骤： S01、检验装置气密性：将待测煤岩放入测量室中，开启两根管道上的球阀，将其中一根管道的吹扫气管道关闭，在另一根管道的吹扫气管道上外接气泵，开启气泵，向管道内输送气体，以检查装置各部分的气密性； S02、管道和测量室内杂质气体的扫吹：维持两根管道上的球阀的打开状态，再将处于关闭状态的吹扫气管道打开，继续向管道及测量室内通入气体，直至管路和测量室内的杂质气体全被排出后，关闭气泵和两根管道上的吹扫气管道。
所属类别：	发明专利