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光纤通信在煤矿中的应用 班级 08普本通信工程学号 080100016姓名 王伟指导老师 李利平 我国在20世纪80年代初就引进了光纤技术 光纤从多模光纤开始 其工作波长随着激光器技术的发展从0 85 m波长发展到衰减更低带宽更宽的1 3 m波长 并且在煤矿中的应用越来越广泛 但是由于多种原因 煤矿安全监控系统中存在一下安全性与可靠性差的问题 光纤的发展及应用 光纤的发展及应用 设计思路 煤矿中应用光纤的的优点方案 1 光波频率很高 光纤通信频带很宽 故传输容量很大 理论上可以通过上亿门话路或上万套电视 可进行图像 数据 传真 控制 打印等多种业务 2 不受电磁干扰 保密性好 且不怕雷击 可利用高压电缆架空敷设 用于国防 铁路 防爆等 3 耐高温 高压 抗腐蚀 不受潮 性能可靠 4 光纤材料来源十分丰富 可节约大量有色金属 如铜 铝 且直径小 重量轻 可绕性好 4 光纤材料来源十分丰富 可节约大量有色金属 如铜 铝 且直径小 重量轻 可绕性好 光纤煤矿安全监测监控系统构成 设计思路 光纤传感器测量粉尘浓度的基本原理是光后向散射法 光通过粉尘介质传播时除了被介质吸收还会有散射 原因是当入射光与粉尘微粒作用时 所膨胀的微粒将成为次波波源 光波继续向四周发射次波引起光干涉叠加 于是光强分布发生了变化 而光除了在原来的传播方向外 其它方向也会有光辐射 因此 通过对后向散射光强检测就可以获得 粉尘的浓度 研究表明 粉尘的浓度和后向散射光强成比例气温长度L已知 则通过检测I 和Io 就可得到待测气体的浓度C 这就是光谱吸收型光纤气体传感器的基本原理 表1给出煤矿中不同气体在近红外波段的吸收波长 可以看出不同的气体具有不同的红外波段的吸收波长 从而对应着不同的吸收系数 通过选择不同中心波长的窄带光源就可以用光纤光谱吸收法测量出不同气体的浓度 2 控制电路控制电路是由一个单片机AT89C51实现 单片机通过检测输进来的电压信号值作出相应的动作 输出不同宽度的脉冲电压和做出不同的指示 各个口的功能分别为 P3 2 温度检测 P1 1 充电指示 P1 2 充满指示 P1 5 电源指示 P1 3 Q1输出 P1 4 Q2输出 P3 1 电压检测 3 检测电路 检测电路是由两部分组成 温度检测电路和电压检测电路 温度检测电路用温度传感器实现 电压检测由分压电阻实现 3 1温度检测电路该电路由温度传感器和单稳态触发器两部分组成 单稳态触发器由NE555时基集成电路构成 热敏电阻RT用作温度传感器 当蓄电池的温度较低时 热敏电阻RT的表现阻值较大 调节电位器Rp可以使时基集成块触发端2脚的电平低于1 3电源电压 指集成块IC的供电电压 单稳态电路触发翻转进入稳态 电路置位 输出端3脚输出高电平 使三极管触发导通向单片机输入低电平 相反 当蓄电池温度较高时 则向单片机输入高电平 3 2电压检测电路和电压检测A D转换电路 蓄电池的充电电压由分压电阻检测到 经过单片机的计算 可判断出充电电压值 电压检测电路 电压检测A D转换电路 软件设计 软件流程图 结论 本文探讨了光纤技术应用于煤矿安全监控领域 提出并讨论了光纤传感技术在煤矿安全监控中的几种可能的应用方案 分析表明 光纤传感单元本质安全 耐腐蚀 灵敏度高 使用寿命长 非常适用于煤矿生产环境 但目前光纤传感解调系统成本较高 所以尽快开发出价格低廉的光纤传感解调系统是将其应用于煤矿安全监控中的关键环节 谢谢