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 85 m波長(zhǎng)發(fā)展到衰減更低帶寬更寬的1 3 m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 和Io 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