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光纖通信在煤礦中的應用 班級 08普本通信工程學號 080100016姓名 王偉指導老師 李利平 我國在20世紀80年代初就引進了光纖技術 光纖從多模光纖開始 其工作波長隨著激光器技術的發(fā)展從0 85 m波長發(fā)展到衰減更低帶寬更寬的1 3 m波長 并且在煤礦中的應用越來越廣泛 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題 光纖的發(fā)展及應用 光纖的發(fā)展及應用 設計思路 煤礦中應用光纖的的優(yōu)點方案 1 光波頻率很高 光纖通信頻帶很寬 故傳輸容量很大 理論上可以通過上億門話路或上萬套電視 可進行圖像 數(shù)據(jù) 傳真 控制 打印等多種業(yè)務 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 用于國防 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)測監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成 設計思路 光纖傳感器測量粉塵濃度的基本原理是光后向散射法 光通過粉塵介質(zhì)傳播時除了被介質(zhì)吸收還會有散射 原因是當入射光與粉塵微粒作用時 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 于是光強分布發(fā)生了變化 而光除了在原來的傳播方向外 其它方向也會有光輻射 因此 通過對后向散射光強檢測就可以獲得 粉塵的濃度 研究表明 粉塵的濃度和后向散射光強成比例氣溫長度L已知 則通過檢測I 和Io 就可得到待測氣體的濃度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 可以看出不同的氣體具有不同的紅外波段的吸收波長 從而對應著不同的吸收系數(shù) 通過選擇不同中心波長的窄帶光源就可以用光纖光譜吸收法測量出不同氣體的濃度 2 控制電路控制電路是由一個單片機AT89C51實現(xiàn) 單片機通過檢測輸進來的電壓信號值作出相應的動作 輸出不同寬度的脈沖電壓和做出不同的指示 各個口的功能分別為 P3 2 溫度檢測 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 3 檢測電路 檢測電路是由兩部分組成 溫度檢測電路和電壓檢測電路 溫度檢測電路用溫度傳感器實現(xiàn) 電壓檢測由分壓電阻實現(xiàn) 3 1溫度檢測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時基集成電路構(gòu)成 熱敏電阻RT用作溫度傳感器 當蓄電池的溫度較低時 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)導通向單片機輸入低電平 相反 當蓄電池溫度較高時 則向單片機輸入高電平 3 2電壓檢測電路和電壓檢測A D轉(zhuǎn)換電路 蓄電池的充電電壓由分壓電阻檢測到 經(jīng)過單片機的計算 可判斷出充電電壓值 電壓檢測電路 電壓檢測A D轉(zhuǎn)換電路 軟件設計 軟件流程圖 結(jié)論 本文探討了光纖技術應用于煤礦安全監(jiān)控領域 提出并討論了光纖傳感技術在煤礦安全監(jiān)控中的幾種可能的應用方案 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 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 所以盡快開發(fā)出價格低廉的光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)是將其應用于煤礦安全監(jiān)控中的關鍵環(huán)節(jié) 謝謝