矿业安全与环保

作者：隆清明, 胡杰, 文志杰

关键词：甲烷浓度, 干涉条纹, 折射率, 测定模型, 优化应用

为提升光干涉式甲烷浓度测定器的测定精度与适用范围，解决煤矿井下低氧环境中测量结果不稳定、测定值偏差较大等问题，以传统光干涉式甲烷浓度测定模型为基础，结合影响测定精度的环境温度、气压因素，并融入井下含CH4混合气体中O2、N2的气体组分浓度的影响因子，将传统光干涉式甲烷浓度测定模型中除CH4外的混合气体折射率由定值转换为以气体组分体积分数决定的变量，以此研究并构建了光干涉式甲烷浓度测定优化模型。设计了实验室标准气样测试对比实验，选取体积分数为18.00%、19.00%、20.00% 3种O2及体积分数为0.50%、1.00%、1.50% 3种CH4，共配制9组不同体积分数的含O2、CH4、CO2、N2等4种气体的混合气体，对优化模型进行对比测试及其准确性验证。实验结果表明：利用建立的优化模型计算的CH4体积分数与实验室所配制的标准气样中CH4体积分数一致，且不受O2体积分数变化影响，最大误差不超过0.03%，优化模型精度明显优于传统光干涉式甲烷浓度测定器。优化后的光干涉式甲烷浓度测定模型提升了测定精度，克服了传统光干涉式甲烷浓度测定器易受环境中O2浓度变化而影响测定准确性的缺点，更加适用于煤矿井下大气成分多变环境中的CH4浓度测定。

来源：2025年第4期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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