Оптико-электронный пылемер системы автоматического управления проветриванием шахт

• Автор: Семёнов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 231 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ УСТРОЙСТВ ПЫЛЕВОГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОВЕТРИВАНИЕМ ШАХТ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Физические свойства объекта контроля

1.2. Требования систем автоматического управления проветриванием шахт к пылемерам

1.3. Анализ методов и приборов пылевого контроля шахтной атмосферы

1.3.1. Классификация методов пылевого контроля

1.3.2. Оптические схемы пылемеров без пробоподготовки

1.4. Проблемы разработки оптикоэлектронных пылемеров для САУ проветриванием шахт

1.5. Теоретические вопросы рассеяния и ослабления излучения угольной пылью

1.6. Выводы по главе и постановка задач исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ
2.1. Математическое описание рассеяния излучения угольной пылью
2.2. Математическое описание ослабления излучения угольной пылью
2.3. Принципы построения и модель оптической схемы пылемера, основанного на эффекте рассеяния излучения угольной пылыо
2.4. Принципы построения и модель оптической схемы пылемера, основанного на эффекте ослабления излучения угольной пылью
2.5. Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ И ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫХ ПЫЛЕМЕРОВ
3.1. Алгоритмы моделирования, оценка погрешности моделирования
3.2. Исследование оптических параметров уг ольной пыли для модели рассеяния и ослабления излучения
3.3. Исследование работы пылемера, основанного на преобразовании рассеянного излучения угольной пылью
3.4. Исследование работы пылемера, основанного на преобразовании ослабленного угольной пылью излучения
3.5. Выводы по главе
4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫХ ПЫЛЕМЕРОВ ДЛЯ САУПШ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫХ ПЫЛЕМЕРОВ
4.1. Анализ погрешностей, возникающих мри оптических измерениях концентрации угольной пыли
4.2. Принципы построения пылемера, основанного на преобразовании ослабленного рудничной средой инфракрасного излучения
4.3. Принципы построения пылемера, основанного на преобразовании рассеянного рудничной средой инфракрасною излучения
4.4. Анализ динамических характеристик пылемеров
4.5. Результаты экспериментальных исследований оптикоэлектронных пылемеров
4.5.1. Экспериментальное исследование пылемера, основанного на преобразовании ослабленного угольной пылыо излучения
4.5.2. Экспериментальное исследование пылемера, основанного на преобразовании рассеянного угольной пылыо излучения
4.5.3. Экспериментальное исследование температурной зависимости излучателя и фотоприемника и термостабилизируюшего устройства
4.5.4. Экспериментальное исследование оптикоэлектронных пылемеров на предприятии
4.6. Выводы по главе ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Контактноэлекфический метод основан на способности частиц пыли электризоваться при соприкосновении с твердым материалом. Основными элементами пылемера, основанного на этом методе, являются электризатор, где происходит зарядка частиц пыли, и токосъемный электрод, которому частицы передают свой заряд. При этом ток в цепи токосъемного электрода является мерой концентрации частиц пыли. На электризацию частиц пыли при взаимодействии их с преградами оказывают влияние физикохимические свойства частиц пыли и материала, из которого выполнен электризатор, дисперсный состав пыли, скорость движения частиц, их температура и влажность. При соблюдении оптимальных значений всех влияющих величин зависимость между массовой концентрацией частиц пыли и током в цени токосъемного электрода имеет линейный характер. При концентрациях 2,5 гм3 основная масса частиц контактирует с внутренней поверхностью электризатора и токосъемным электродом. Суммарный заряд при этом пропорционален концентрации частиц. ФРГ . Дальнейшее увеличение концентрации пыли приводит к насыщению тока в цени токосъемного электрода. Емкостный метод основан на измерении изменения емкости конденсатора при введении частиц пыли между его пластинами. Если конденсатор включить в цепь колебательного контура, частота собственных колебаний которого сравнивается с эталонной, то по разности частот можно судить о концентрации пыли. При использовании емкостного метода необходимо учитывать электрические свойства пыли. Это обусловлено тем, что проводящая пыль не только изменяет емкость конденсатора, но может также вызывать изменение других параметров колебательного контура. На основе емкостного метода можно создать счетчик частиц. Для этого в трубку, в которую подают запыленный воздух, устанавливают емкостный первичный измерительный преобразователь, который включают в резонаторный контур. Частица пыли, проходя через емкостный преобразователь, генерирует импульсы, которые усиливаются импульсным усилителем и подаются на индикатор импульсов . Пьезоэлектрический метод используют для измерения концентрации частиц путем суммирования электрических импульсов, возникающих при соударении частице пьезокристаллом. Приборы могут быть одноканальными или двухканальными. Одноканальный пьезоэлектрический пылемер работает следующим образом. Частицы пыли вследствие инерционности отклоняются от основного потока и ударяются о поверхность пьезоэлемента. При этом на его электродах возникают импульсы напряжения, амплитуда которых зависит от размера частиц. Электрические импульсы усиливаются и регистрируются анализатором импульсов . Рис. В двухканальных приборах два пьезоэлектрических криста ла подключаются к генераторам. Один пьезокристалл воспринимает удары частиц контролируемого пылегазового потока, другой служит эталонным. Оба генератора подключаются к смесителю. Биение частот колебаний на выходах генератора приводит к появлению на выходе смесителя сигнала разбаланса, являющегося измерительным . Пьезоэлектрический метод применим для регистрации частиц диаметром более 2 мкм. Метод обладает высокой разрешающей способностью отношение сигналшум при регистрации частиц радиусом мкм превышает . ЦТС равно не. Акустический метод определения концентрации пыли основан на измерении параметров акустического поля при наличии частиц пыли в пространстве между источником и приемником звука. Одним из вариантов реализации акустического метода может быть пылемер, первичный измерительный преобразователь которого выполнен в виде кольцевой камеры с фильтрующей перегородкой рис. Перегородка исключает доступ частиц пыли в компенсационную камеру. Рис. При включении насоса компенсационная камера через фильтрующую перегородку заполняется очищенным воздухом. Излучатели одновременно посылают импульсы ультразвука в компенсационную камеру и полость газохода. От излучателя ультразвук направляется внутрь компенсационной камеры и, многократно отразившись от ее стенок, попадает на приемник. От излучателя ультразвук направляется на внутреннюю поверхность газохода и после многократного отражения от нее попадает на приемник.