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光纖通信在煤礦中的應(yīng)用,班級(jí)：08普本通信工程學(xué)號(hào)：080100016姓名：王偉指導(dǎo)老師：李利平,,我國(guó)在20世紀(jì)80年代初就引進(jìn)了光纖技術(shù)，光纖從多模光纖開(kāi)始，其工作波長(zhǎng)隨著激光器技術(shù)的發(fā)展從0.85μm波長(zhǎng)發(fā)展到衰減更低帶寬更寬的1.3μm波長(zhǎng)，并且在煤礦中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是由于多種原因，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中存在一下安全性與可靠性差的問(wèn)題。,光纖的發(fā)展及應(yīng)用,光纖的發(fā)展及應(yīng)用,設(shè)計(jì)思路：煤礦中應(yīng)用光纖的的優(yōu)點(diǎn)方案：,(1)光波頻率很高，光纖通信頻帶很寬，故傳輸容量很大，理論上可以通過(guò)上億門話路或上萬(wàn)套電視，可進(jìn)行圖像，數(shù)據(jù)，傳真，控制，打印等多種業(yè)務(wù)。(2)不受電磁干擾，保密性好，且不怕雷擊，可利用高壓電纜架空敷設(shè)，用于國(guó)防，鐵路，防爆等。(3)耐高溫，高壓，抗腐蝕，不受潮，性能可靠(4)光纖材料來(lái)源十分豐富，可節(jié)約大量有色金屬(如銅、鋁)且直徑小，重量輕，可繞性好。(4)光纖材料來(lái)源十分豐富，可節(jié)約大量有色金屬(如銅、鋁)且直徑小，重量輕，可繞性好。,,光纖煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成：,,設(shè)計(jì)思路：光纖傳感器測(cè)量粉塵濃度的基本原理是光后向散射法，光通過(guò)粉塵介質(zhì)傳播時(shí)除了被介質(zhì)吸收還會(huì)有散射，原因是當(dāng)入射光與粉塵微粒作用時(shí)，所膨脹的微粒將成為次波波源，光波繼續(xù)向四周發(fā)射次波引起光干涉疊加，于是光強(qiáng)分布發(fā)生了變化。而光除了在原來(lái)的傳播方向外，其它方向也會(huì)有光輻射，因此，通過(guò)對(duì)后向散射光強(qiáng)檢測(cè)就可以獲得（粉塵的濃度。研究表明，粉塵的濃度和后向散射光強(qiáng)成比例氣溫長(zhǎng)度L已知，則通過(guò)檢測(cè)I(λ)和Io(λ)就可得到待測(cè)氣體的濃度C，這就是光譜吸收型光纖氣體傳感器的基本原理。表1給出煤礦中不同氣體在近紅外波段的吸收波長(zhǎng)，可以看出不同的氣體具有不同的紅外波段的吸收波長(zhǎng)，從而對(duì)應(yīng)著不同的吸收系數(shù)，通過(guò)選擇不同中心波長(zhǎng)的窄帶光源就可以用光纖光譜吸收法測(cè)量出不同氣體的濃度。,,,,,,2.控制電路控制電路是由一個(gè)單片機(jī)AT89C51實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)輸進(jìn)來(lái)的電壓信號(hào)值作出相應(yīng)的動(dòng)作：輸出不同寬度的脈沖電壓和做出不同的指示。各個(gè)口的功能分別為：P3.2：溫度檢測(cè)；P1.1：充電指示；P1.2：充滿指示；P1.5：電源指示；P1.3：Q1輸出；P1.4：Q2輸出；P3.1：電壓檢測(cè)。,3.檢測(cè)電路：檢測(cè)電路是由兩部分組成：溫度檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路。溫度檢測(cè)電路用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，電壓檢測(cè)由分壓電阻實(shí)現(xiàn)。3.1溫度檢測(cè)電路該電路由溫度傳感器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩部分組成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由NE555時(shí)基集成電路構(gòu)成。熱敏電阻RT用作溫度傳感器。當(dāng)蓄電池的溫度較低時(shí)，熱敏電阻RT的表現(xiàn)阻值較大，調(diào)節(jié)電位器Rp可以使時(shí)基集成塊觸發(fā)端2腳的電平低于1/3電源電壓（指集成塊IC的供電電壓），單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，電路置位，輸出端3腳輸出高電平，使三極管觸發(fā)導(dǎo)通向單片機(jī)輸入低電平。相反，當(dāng)蓄電池溫度較高時(shí)，則向單片機(jī)輸入高電平。,,3.2電壓檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)A/D轉(zhuǎn)換電路：蓄電池的充電電壓由分壓電阻檢測(cè)到，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的計(jì)算，可判斷出充電電壓值。,電壓檢測(cè)電路,電壓檢測(cè)A/D轉(zhuǎn)換電路,軟件設(shè)計(jì),軟件流程圖,結(jié)論,,本文探討了光纖技術(shù)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)控領(lǐng)域，提出并討論了光纖傳感技術(shù)在煤礦安全監(jiān)控中的幾種可能的應(yīng)用方案，分析表明，光纖傳感單元本質(zhì)安全、耐腐蝕、靈敏度高、使用壽命長(zhǎng)，非常適用于煤礦生產(chǎn)環(huán)境。但目前光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)成本較高，所以盡快開(kāi)發(fā)出價(jià)格低廉的光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)是將其應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)控中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。,謝謝！,,