Способ автоматического контроля концентрации пыли в шахтной атмосфере

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 80(1 С 01 Н 1 ИОАН МУ С контроль- частност конценИО роля з ы, и может атическозависи к ния пыли взв сфере: крива кривая 2 для нтиляцие песчаниковои пыл кривая является повыля за счет уст ующий аспределении ,известняковогентов пылин устй атмо- поненГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯКОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ В ШАХТНОЙ АТМОСФЕРЕ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частностик способам оптического контроля запыленности шахтной атмосферы, и можетбыть использовано для автоматического управления шахтной вентиляциейи пылеподавлением, Целью изобретенияявляется повышение точности контроля Изобретение относится кно-измерительной технике,к способам оптического конпыленности шахтной атмосфебыть использовано для авто го управления шахтнопылеподавлением,Целью изобретенияшенив точности контрранения влияния переконцентрации угольноги несчаникового компо за счет устранения влияния перераспределений концентраций угольного,известнякового и песчаникового компонентов пыли и устранения влияния Флуктуацииконцентраций СН, СО, СО, 80 и ЮСущность способа состоит в том, чтоосуществляется просвечивание контролируемого объема шахтной атмосферыинфракрасным излучением и регистрация интенсивности прошедшего черезконтролируемый объем излучения, приэтом просвечивание контролируемогообъема 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 счетвыбора специальных спектральных диапазонов обеспечивается компенсацияизменений пропускания, вызванныхфлуктуациями в составе пыли. Выбранные спектральные диапазоны являютсятакже окнами пропускания для газовыхкомпонент шахтной атмосферы. 1 ил,ранения влияния Флуктуацраций СН, СО, СО, 80,На чертеже показаны ф спектральные эффициентов К пропускаенной в шахтной атмо 1 для угольной пыли,звестняковой пыли, Способ осуществляется сл бразом. Контролируемый объем шахферы, содержащей типичныеты пыли, а именно угольники, иэвестняовую и песчаниковую пыль в присуттвии добавок газов СО, СО, БО и ВО, 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 обеспечиваетовышение точности контроля. 15Зависимость интенсивности Хс пропедшего через шахтную атмосферу толщиной 1 .монохроматического излучения ;в диапазоне 6-6,8 мкм от концентраций С угольной, Сизвестняковой и Сд ;песчаниковой пыли, а также от концен,траций метана См, углекислого Сс и угарного Соотг газов, окислов серы Сс и азота Са можно представить в ви,де 1, =Хо.ехр(ссх+СХи+СХ+Схм+ 25+СХ+СХ, +С Х +С Х )1 (1), где Х, Х, Х, Хм, Х, Хх и Х- коэффициенты ослабления излучения на длине волны , соответственно угольной, известняковой и песчаниковойпылью, метаном, углекислым и угарнымгазами, окислами серы и азота; 11интенсивность просвечивающего излучения для первого диапазона длин волн,Аналогичная зависимость интенсивности 1 для второго спектрального диа 35пазона записывается в виде 1=1 сс ехр -1(СХ+СХ+СХс+СХ и+ С Хс+С,х,.+С,хи+С,х,"1, (2)и и и и и и игде Х,хс,хсс,хх,х,х и Хд - аналогичные коэффициенты ослабления излучения второго диапазона длин волн;01 интенсивность просвечивающего 45излучения для второго диапазона длинволн.Зависимость суммарной для обоихдиапазонов интенсивности записываетсяв виде 501=1,+1 =1, ехр.(СХ+С Х +СХ+и с с 1 м м )сс яс яг фг 55В выбранных диапазонах длин волн6-6,8 и 7,7-8,8 мкм коэффициенты ослабления СН 4, СО, СО, БО и МО более чем на два порядка меньше коэффициентов ослабления инфракрасного излучения угольной, известняковой или песчаниковой пылью:с 1Хмфхсс,хг хс и Ха 6 ЗОО Ххд ила Хсс и сс и и и 1 и и, и Х Х Х Х и ХОО ХХ или ссПоэтому изменения концентраций С Ср,сг,сс и Ссс не вызовут заметных изменений 11 и 1 согласно (1) и (2) и, следовательно, не приведут к заметным изменениям суммарной интенсивности 1.При длине волны около 6,4 мкмсХс,=х, поэтому перераспределение содержаний С, и Ссй при С+С+С=с=сопз 1 не вызовет изменения ийтенсивности 1, При длине волн около 8,2 мкм Х=Х, поэтому перераспределение содержанйй Си и С при С+с,+Ссс=сопзй=с не вызов вет изменения интенсивности 1 . Оба2 вывода следуют из приведенных на чертеже спектральных зависимостей и из анализа формул (1) и (2).Пусть, например, увеличивается концентрация песчаниковой пыли С при С=с+С+С=содам.Так как Х(Х и Ххсс при длине волны около 6,4 мкм, то с ростом С происходит увеличение интенсивности 1 (см. чертеж и Формулу (1, Одновременно видно, что при длине волны около 8,2 мкм соблюдаются условияи иХХ и ХХИ. Поэтому с ростом С, если С=С +Си+С=сопзС, происходит уменьшение интенсивности 1Ширина каждого иэ двух диапазонов выбрана из условия+С,Хм+СХаасс+СХ,+С,Х,+С Х,). (4)При выполнении условия (4), т.е.когда диапазоны длин волн составляют 6-6,8 и 7,7-8,8 мкм, увеличение интенсивности Хс с ростом С полностью компенсируется уменьшением интенсивности 1. В результате суммарная интенсивность 11+1 не будет изменяться при изменениях С и и С=с+С +И +С содам, В свою очередь, при увеличении общей концентрации С пыли обе интенсивности будут уменьшаться и в1550368 к,% ИМ 6 7 Составитель Р, ИвановЦиткина Техред Л.Олкйньпс Ко М, Шарош Редактор Заказ 266 Тираж 499 Подписно ытиям при ГКНТ СС 4/5 осударственного комитета по изобретениям и о 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,Гагарина, 10 11 11изводственно-издательский комбинат Патент , г.ужгоро результате 1 также будет экспоненциально уменьшаться.Зависимость суммарной интенсивности 1 от общей концентрации С пыли может быть аппроксимирована экспонентой1 1 ехр -ЕСХ. (5) Решая (5), найдем Еп Ео-Еп 1(6)ЕХгде Х - коэффициент ослабления суммарного потока излучения пылью (градуировочный коэ 4 хЪициент);1 - суммарная интенсивность водвух диапазонах при прохожде"нии излучения через чистыйразреженный воздух. Формула изобретения Способ автоматического контроля концентрации пыли в шахтной атмосфере, включающий просвечивание контролируемого объема шахтной атмосферы электромагнитным излучением, регистрацию интенсивности падающего и прошедшего электромагнитного излучения,из которых определяют концентрациюпыли, 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 устранения влияния флуктуаций концентраций СН,1,СО,СО,ЯОи Юв шахтной атмосфере, для просвечивания используют инфракрасное15 излучение в,спектральных диапазонахсоответственно 6,0-6,8 и 7,6-8,8 мкм,а для определения концентрации пылив качестве интенсивности прошедшегоизлучения используют сумму интенсив 20 костей прошедшего излучения в этихдвух спектральных диапазонах, приэтом ширины спектральных диапазоновпросвечивания и соответствующие интенсивности просвечивающего излуче 25 ния выбирают из условия равенства интенсивностей прошедшего излучения вэтих спектральных диапазонах,