1概述
1.1用途
我公司根據(jù)MT28-2005 《光干涉式甲烷測定器》標(biāo)準，應(yīng)用光學(xué)原理生產(chǎn)的CJG-10型和CJG-100型光干涉式甲烷測定器（以下簡稱儀器），主要用于煤礦井下，可迅速測定甲烷、二氧化碳濃度。
1.2型號、規(guī)格(測量范圍)
CJG-10 0～10% CH4;CJG-100 10～ CH4
1.3防爆形式:礦用本質(zhì)安全型
1.4防爆標(biāo)志:ExibI。
1.5產(chǎn)品型號編制含義
C J G - □
測量范圍
光干涉
甲烷
測定器
執(zhí)行標(biāo)準：Q/ZADZ03-2009《光干涉式甲烷測定器》
MT28-2005 《光干涉式甲烷測定器》
2儀器結(jié)構(gòu)
2.1照明裝置組：是產(chǎn)生干涉條紋的光源部分。
2.2聚光鏡組：將光源會聚以增強其發(fā)光強度。
2.3平面鏡和折光棱鏡組：平面鏡和折光棱鏡在空間構(gòu)成微小角度，從而產(chǎn)生一定寬度的干涉條紋。在儀器中，這個微小角度是由傾斜平面鏡來完成的。
2.4反射棱鏡組：將光線偏轉(zhuǎn)900，并且當(dāng)轉(zhuǎn)動調(diào)零手輪時，能移動干涉條紋。在攜帶者使用過程中，為了防止調(diào)零手輪的變化而引起干涉條紋的位移，應(yīng)將調(diào)零護蓋蓋上。
2.5物鏡組：調(diào)節(jié)物鏡前后距離可改變干涉條紋在分劃板上成像的清晰度。
2.6測微組：采用光學(xué)平面平行玻璃測微機構(gòu)。
2.7目鏡組：用于觀察干涉條紋，可旋轉(zhuǎn)保護玻璃座來調(diào)節(jié)可視度。使其能同時看清干涉條紋和分劃刻線。為了保護目鏡，儀器帶有目鏡保護罩，不觀察時，應(yīng)蓋上。
2.8吸收管組：長、短吸收管與接頭組為一體。在短吸收管內(nèi)裝氯化鈣或硅膠，用來吸收水蒸氣。在長吸收管內(nèi)裝鈉石灰用來吸收二氧化碳。在使用場合有較多水蒸氣時，會引起鈉石灰的潮濕降低效能，因此應(yīng)經(jīng)常注意更換藥品。
2.9氣室組與氣路系統(tǒng)：氣室分三格，兩側(cè)為空氣室，中間一格為甲烷
室，空氣室與盤型管相連接，他起平衡氣壓的作用。甲烷室通過彎管、連接管與氣球相通，另一側(cè)彎管連接管與吸收路通向測量端。要求氣路暢通而不漏。并且空氣室與甲烷室互不通氣。
2.10開關(guān)組：共有兩個開關(guān)按鈕，上面一個用來控制測微讀數(shù)部分的照明電路，下面一個用來控制測干涉條紋系統(tǒng)電路。為避免從開關(guān)處侵入灰塵，儀器裝有開關(guān)保護套。在使用時開關(guān)保護套不能取下。
3 使用環(huán)境條件
a 不受環(huán)境空氣中窒息性氣體和氧氣濃度的限制；
b 使用環(huán)境溫度-10～40℃；
c 大氣壓力86～106kPa;
d 相對濕度≤96%（25℃）。
E 不受環(huán)境空氣中窒息性氣體和氧氣濃度的限制；

4工作原理
儀器的光學(xué)系統(tǒng)見圖1







圖1儀器的光學(xué)系統(tǒng)


儀器由光源1發(fā)出的光經(jīng)聚光鏡2后到達平面鏡3，經(jīng)前、后兩表面反射，一部分穿過氣室5的空氣室，折光棱鏡6將其折回穿過另側(cè)的空氣室后回到平面鏡3，折 射入平面鏡后，將其后表面（鍍反射膜）反射，于0點附近穿出平面鏡向反射棱鏡7前進，經(jīng)偏折后進入望遠鏡系統(tǒng)。另一部分光束折射入平面鏡后，在其表面反 射，然后穿過氣室的甲烷室經(jīng)折光棱鏡反射又回經(jīng)甲烷室，傳播到平面鏡3于0點附近經(jīng)平面鏡的反射與上述部分光束一同進入望遠鏡系統(tǒng)。由于光程差的結(jié)果，在 物鏡聚焦平面上產(chǎn)生光干涉條紋。當(dāng)甲烷室與空氣室都充滿相同的氣體，例如：空氣時干涉條紋位置不移動，但當(dāng)甲烷抽進甲烷室時，干涉條紋相對原位置移動一段 距離。測量這個位移量，便可知甲烷在空氣中的含量。
本儀器設(shè)計成專測甲烷的儀器，所以該儀器的讀數(shù)，就是甲烷的濃度。儀
器設(shè)置有微動手輪（測微機構(gòu)），以提高精度。若測定CO2氣體時，讀數(shù)應(yīng)乘
以系數(shù)0.95。
5主要技術(shù)參數(shù)
5.1測量范圍見表1
表1
型號 CJG-10 CJG-100
測量范圍 0～10% CH4 0～ CH4
目鏡分劃板，小分劃值 0.5% CH4 5% CH4
測微刻度盤分劃范圍 0～1% CH4 0～10% CH4
測微刻度盤小分劃值 0.02% CH4 0.2% CH4
5.2儀器對不同示值范圍的基本誤差：CJG-10應(yīng)符合表2的要求。
表2
甲烷濃度% 0＜x≤1 1＜x≤4 4＜x≤7 7＜x≤10
允許誤差% ±0.05 ±0.1 ±0.2 ±0.3
CJG-100應(yīng)符合表3的要求。
表3
甲烷濃度% 0＜x≤10 10＜x≤40 40＜x≤70 70＜x≤100
允許誤差% ±0.5 ±1 ±2 ±3
5.3儀器的電源與燈泡
a 電源： 1#普通干電池一節(jié)；U0：DC1.6V；I0： 3.4A；工作電壓：DC1.5V；工作電流：≤385mA。
b燈泡：電壓：1.35V；功率：3W。
5.4儀器的大外形尺寸與重量
a 外形尺寸：220×130×65mm； b.重量： 1.8 kg。
6儀器的使用與實測
6.1使用
測定甲烷（CH4）的濃度的準確程度，除由于儀器本身的精度決定以外，能否正確使用儀器也是主要因素之一，現(xiàn)將使用儀器中的幾個主要方面介紹如下：
使用前的準備工作
a 裝藥：先將氯化鈣或硅膠、鈉石灰等藥品裝入吸收管內(nèi)，藥品顆粒大小以3～5mm為宜。
（注意：在檢查儀器性能時，必須將吸收管串入氣路中，方可對其儀器進行校驗）
b 對各氣路部分，進行堵漏檢查。
先檢查吸氣球是否漏氣，檢查的方法：用一只手壓扁吸氣球壓出球內(nèi)氣體，用另一只手壓住球上的橡膠管，如球不立即膨脹還原，就說明球不漏氣。用不漏氣的氣球 檢查甲烷氣路系統(tǒng)的暢通情況。檢查的方法：將氣球接入甲烷氣路系統(tǒng)中，壓扁吸氣球后，立即放開，吸氣球很快鼓起來，就說明該氣路暢通。
然后檢查甲烷氣路的漏氣情況。檢查的方法：將甲烷氣路接入700mm水柱高度的壓力計中，歷時1min如水柱高度不下降，就說明該氣路不漏。
c 檢查干涉條紋是否清晰。
d 用新鮮空氣清洗氣室。使用以前必須在和使用地區(qū)溫度相近（好不超過5℃）的新鮮空氣清洗甲烷室。這樣可以減少由于溫度的變化引起對調(diào)好零位的條紋的移動。
e 干涉條紋零位的調(diào)整：（見圖2）先按下開關(guān)5，轉(zhuǎn)動微動手輪1，使刻度盤的零位與指標(biāo)線重合。然后按下開關(guān)4，轉(zhuǎn)動調(diào)零手輪2，從目鏡中觀察，把干涉條 紋中*條或第二條黑條紋中的任一條紋與分劃板上的零位線對準，并記住所對應(yīng)的這條黑條紋 ，旋上護蓋，此后護蓋不宜再旋動，以免零位變動。
f 使用時加動物皮制作的皮套。
i 更換電池時必須在井上安全場所進行。
6.2 實測
a 甲烷含量的測定：測定時把連接甲烷入口的橡膠管伸入測定地點，然后握壓吸氣球五、六次，使待測氣體進入甲烷室，由目鏡中觀察干涉條紋移動量。先讀出干涉條紋在分劃板上移動的整數(shù)；
例如：干涉條紋移動在2～3%之間，可讀2%，然后轉(zhuǎn)動微動手輪1，把對零位所選用那根黑線移動到 2%的刻線上，然后按下測微照明電路的開關(guān)，讀出刻度盤上的讀數(shù)為小數(shù)，如果在 0.24～0.26% 之間，可讀為 0.25%，這是所測定的結(jié)果是：
2%+0.25%=2.25%
測定完成后應(yīng)把刻度盤轉(zhuǎn)到零位位置。
b測定二氧化碳(CO2)氣體含量：若將此儀器測定用在（沒有甲烷）二氧化碳氣體含量很高礦井中，此時的吸收劑不用鈉石灰。為了吸收水蒸氣可用氯化鈣或硅膠，實際含量應(yīng)為所得的讀數(shù)乘以常數(shù)Q。（Q=0.95）
若將此儀器測定用在有甲烷,且二氧化碳氣體含量很高礦井中，或者說在測定甲烷的同時又測定二氧化碳，就必須先測定甲烷和二氧化碳的混合含量（此時吸收水蒸 氣的吸收劑不用鈉石灰，只用氯化鈣），然后用鈉石灰吸收二氧化碳而測定，把兩次測得的結(jié)果相減所得的差乘以Q既是二氧化碳的實際含量。例如：測得的混合含 量為4%，甲烷的含量為2%，則二氧化碳的含量為：
（4%－2%）×0.95=1.9 % CO2

圖2儀器的使用
CJG-100型圖樣同CJG-10型。
7儀器的維修與保養(yǎng)
7.1維護
光干涉式甲烷測定器是精密的光學(xué)儀器，使用時必須注意維護，避免儀器受到較大振動與沖擊，以防止內(nèi)部零件發(fā)生位移。注意防潮，注意清潔防止外界污物、灰塵由氣路和縫隙進入儀器，否則應(yīng)進行清洗，若已發(fā)生故障，必須立即停止使用，進行修理檢驗合格后才準使用。
7.2一般的故障與檢修
a 干涉條紋消失：
一般多是由于光源系統(tǒng)的故障，如燈泡燒壞，線路損壞，燈泡發(fā)生位移，光屏移動和各光學(xué)零件發(fā)生位移等原因引起。因此尋找干涉條紋之前應(yīng)先檢查線路是否正常，燈泡是否良好及其他零件的位置是否適當(dāng)。
b 讀數(shù)不準，其原因如下：
1)儀器的氣密性差，將嚴重影響測量結(jié)果的真實性，應(yīng)對氣密進行檢修。
2)吸收劑等藥品失效，致使把甲烷和二氧化碳的混合量誤認為是甲烷含量，造成所測甲烷含量比實際甲烷含量偏高。
3)盤形管堵，可使讀數(shù)偏移。
4)因儀器望遠鏡有視差，測微部分有行差（指刻度盤轉(zhuǎn)動一周，熱條紋不在分劃板上正好移動一格）而使讀數(shù)不準。
使用者可根據(jù)故障原因進行檢修。若不能排除故障，應(yīng)送修理單位進行檢修。
c 儀器的校正方法：
儀器在使用一段時間或經(jīng)過修理之后，都必須經(jīng)過精密校對。校對一般采用較簡單的水柱壓力法，其基本誤差(精度)應(yīng)符合表2要求,其水柱高度見表3
表3 單位：mmH2O
濃度
（CH4） 校正地點溫度 ℃
5 10 15 20 25 30 35
1% 50.0 50.9 51.8 52.7 53.6 54.5 55.4
2% 100.1 101.9 103.7 105.5 107.3 109.1 110.9
3% 150.1 152.8 155.5 158.2 160.9 163.6 166.3
4% 200.2 203.8 207.4 211.0 214.6 218.2 221.8
5% 250.2 254.7 259.2 263.7 268.2 272.7 277.2
6% 300.2 305.6 311.0 316.4 321.8 327.2 332.6
7% 350.3 356,6 362.9 369.2 375.5 381.8 388.1
8% 400.3 407.5 414.7 421.9 429.1 436.3 443.5
9% 450.4 458.5 466.5 474.7 482.8 490.9 499.0
10% 500.4 509.4 518.4 527.4 536.4 545.4 554.4
儀器經(jīng)檢修后除進行精度檢查外，還應(yīng)按MT28-94標(biāo)準重點檢查以下幾項技術(shù)性能
（1）自由跌落試驗：
在混凝土臺上放置厚度為50mm的紅松板，將不帶護套的儀器除目鏡側(cè)外的其他各面從100mm高處自由落下各1次，每次跌落后讀取干涉條紋的移動量,應(yīng)不大于相當(dāng)甲烷濃度的±2.0%。
（2）氣密性能試驗：將儀器氣路系統(tǒng)，空氣室和盤形管等分別加上水柱高為700mm的壓力,歷時1min，不得漏氣。
（3）穩(wěn)定性試驗： 在20±2%℃條件下，對帶護套的儀器，經(jīng)24h后觀察其條紋的移動量，應(yīng)不大于相當(dāng)甲烷濃度的±2.0%。