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1、光纖通信在煤礦中的應(yīng)用班級:08普本通信工程學(xué)號:080100016姓名:王偉指導(dǎo)老師:李利平我國在20世紀(jì)80年代初就引進(jìn)了光纖技術(shù),光纖從多模光纖開始,其工作波長隨著激光器技術(shù)的發(fā)展從0.85μm波長發(fā)展到衰減更低帶寬更寬的1.3μm波長,并且在煤礦中的應(yīng)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(yīng)用光纖的發(fā)展及應(yīng)用設(shè)計思路: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,理論上可以通過上億門話路或上萬套電視,可
2、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(shè)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(dāng)入射光與粉塵微
3、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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)成比例氣溫長度L已知,則通過檢測I(λ)和Io(λ)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(yīng)著不同的吸收系數(shù),通過選擇不同中心波長的窄帶光源
4、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(jī)AT89C51實(shí)現(xiàn),單片機(jī)通過檢測輸進(jìn)來的電壓信號值作出相應(yīng)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(shí)現(xiàn),電壓檢測由分壓電阻實(shí)現(xiàn)。3.1溫度檢測電路該電路由溫度傳感器和單
5、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(dāng)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(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,則向單片機(jī)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(jī)的計算,可判斷出充電電壓值。電壓檢測電路
6、電壓檢測A/D轉(zhuǎn)換電路軟件設(shè)計軟件流程圖電源指示預(yù)充電階段轉(zhuǎn)脈沖快速充電階段溫度檢測?電壓檢測?充電指示補(bǔ)足充電或浮充電充滿指示關(guān)閉結(jié)束電壓檢測?電壓檢測?初始化設(shè)置堆棧結(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,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(yīng)用于煤礦安全監(jiān)控中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。謝謝!