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目录
实验一矿内空气***和二氧化碳浓度测定 3
实验二***气体成分分析 7
实验一***和二氧化碳浓度测定
一、实验类型
设计型
二、实验目的
1、使学生掌握井下光学***测定仪器的构造、原理和使用方法;
三、实验仪器设备、材料
CJG100型光学***检定器、扩散容器、***气样(罐)
四、实验原理
煤矿井下普遍使用CJG100型光学***检定器测CH4和CO2的浓度,它的外形和内部构造见图1-1。
图1-1 CJG100 型光学***检定器结构图
(a)外形;(b)剖面
1—目镜;2—主调螺旋;3—微调螺旋;4—吸气孔;5—进气孔;6—微读数观察孔;7—微读数电门;8—光源电门;9—水分吸收管;10—吸气橡皮球;H—二氧化碳吸收管;12—干电池;13—光源盖;14—目镜盖;15—主调螺旋盖;16—灯泡;17—光栅;18—聚光镜;19—光屏;20—平行平面镜;21—平面玻璃;22—气室;23—反光棱镜;
24—折射棱镜;25—物镜;26—测微玻璃;27—分划板;28—场镜;29—目镜保护玻璃;30—毛细管
检定器根据光干涉原理制成,它的关学原理如图1-2所示。灯泡1发出的一束白光,经光栅2和透镜3变成一束平行光射到平行平面镜4后,分成两束光线。其中一束自平面镜的a点反射,经右空气室,大三棱镜和左空气室回到平行平面镜,再经镜底反射镜面的b点,另一束在a点折射进入镜底后反射出来,往返经过***室也回到平面镜,于b点反射后与第一束光一同进入三棱镜6再经90度反射进入望远镜。这两束光由于光程差(光程为光线通过的路程和所遇过的介质
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13 13

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6
4
3 2 1
图1-2 检定器的光学系统
1-光源 2-光栅 3-透镜 4-平行平面镜 5-大三棱镜 6-三棱镜 7-物镜
8-测微玻璃 9-分划板 10-场镜 11-目镜 12-目镜保护玻璃 13-空气室
14-***室
的折射率的乘积),在透镜7的焦点平面上就白色光特有的干涉条纹(通常称“光谱”)条纹中有两条黑纹和若干条彩纹。光通过气体介质的折射率与气体密度有关,如果以空气和***室都充满新鲜空气时干涉条纹的位置为基准(即为零点),当含CH4的空气进入***室时由于气体密度的变化,光程也随之发生变化,于是干涉条件产生位移,位移量的大小与CH4浓度的高低成线性关系。所以根据干涉条纹中任一条纹(通常为黑色条纹)的移动距离的大小,就能直接测出空气中的CH4浓度。
五、实验步骤
(一)仪器使用前要进行下列准备:
(1)充填吸收剂水分吸收管中装入***化钙(或硅胶),二氧化碳吸收管中装入石灰,吸收剂颗粒过大不能充分起吸收作用,过小则阻塞气路,吸收管两端填以脱脂棉,以免煤尘及吸收剂进入仪器内部,吸收剂变质时应及时更换。
(2)气密性检查,堵住进气口,用手捏扁吸气球,然后放松,球体不起表明仪器不漏气,放开进气口,球体即膨起,表明气路畅通可以使用。
(3)光路系统检查,装好电池后,按下光源电门8,由目镜观察并转动目镜筒,调整到分划板刻度清晰时,再看干涉条纹是否清晰,如不清晰可转动光源电门7,由微读数观测窗看微读数电源是否接通。
(二)CH4浓度测定:
首先,在新鲜风流中对零:按压微读数电门7,逆时针转动微调螺旋3,将微读数调到零点,捏放橡皮球5~6次,使***室内充满新鲜空气,按压下光源电门8,由目镜观察干涉条纹的同时,转动主调螺旋2,使条纹中的某一黑线正对分划板的零点,盖紧主调螺旋盖15,就可以进行测定了。
测定时,在测定地点捏放橡皮球5~6次,将待测气体吸入***室,按下光源电门8,读出黑基线位移后的整数值,再转动微调位螺旋3,使黑线遇到和该读数重合,由微调读数盘上读数读出小数,例如,位移的整数为2,,%。
该仪器还可以用来测定其它气体,但是必须加装专门的吸收管并进行测定结果校正。
CO2浓度测定:
CO2浓度的测定,空气中同时存在CH4和CO2时,先测出CH4浓度浓度,然后取下吸收管,测出CH4浓度和CO2的混合浓度。因为CO2的折射率()与CH4浓度的折射率()相差不大,一般测定时,后一读数减去前一读数即为CO2浓度。精度测定时,还要乘以校正系数k,kCO2=。
五、实验内容和方法
在掌握了仪器的构造,原理和使用方法以后,分别由***气体扩散容器内取样测***浓度各二次,分别读取数据。
六、实验报告要求
1、实验报告中有关专业班级、学生姓名、学号、实验项目名称、实验指导教师、实验日期等信息应完整且准确无误。
2、实验报告内容
一般包括实验目的、实验原理、实验仪