矿内空气瓦斯和二氧化碳浓度测定
一、实验目的
学习并掌握光学瓦斯检定器的构造，原理和使用方法。 二、实验设备、材料及工具
CJG100型光学瓦斯检定器 三、实验课时及分组情况
6课时 每小组5 人 四、实验原理
煤矿井下普遍使用CJG100型光学瓦斯检定器测CH4和CO2的浓度，它的外形和内部构造见图1-1。
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，往返经过瓦斯室也回到平面镜，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，如果以空气和瓦斯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的空气进入瓦斯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。
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氯化钙（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。
`
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－瓦斯室
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，使瓦斯室内充满新鲜空气，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，将待测气体吸入瓦斯室，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，微读数为0.46，则CH4浓度为2.46％。
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（1.000418）与CH4浓度的折射率（1.000411）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＝0.952。 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，分别由瓦斯缸内取样测缸内浓度各二次，取其平均值。 六、实训报告册填写要求
1．报告册用钢笔或中性笔填写，要求字迹工整，不得任意涂改。 2．实验目的明确，内容充实，步骤清晰，总结客观到位。 3．心得体会要反映出通过本次实训的收获（例如：对相关章节内容的理解和认识，进而对相关课程的认识，对生产实际的认识等）
4. 报告册中不得写入与实训主题无关的内容。
矿内空气瓦斯和二氧化碳浓度测定
一、实验目的
学习并掌握光学瓦斯检定器的构造，原理和使用方法。 二、实验设备、材料及工具
CJG100型光学瓦斯检定器 三、实验课时及分组情况
6课时 每小组5 人 四、实验原理
煤矿井下普遍使用CJG100型光学瓦斯检定器测CH4和CO2的浓度，它的外形和内部构造见图1-1。
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，往返经过瓦斯室也回到平面镜，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，如果以空气和瓦斯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的空气进入瓦斯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。
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氯化钙（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。
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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－瓦斯室
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，使瓦斯室内充满新鲜空气，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，将待测气体吸入瓦斯室，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，微读数为0.46，则CH4浓度为2.46％。
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（1.000418）与CH4浓度的折射率（1.000411）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＝0.952。 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，分别由瓦斯缸内取样测缸内浓度各二次，取其平均值。 六、实训报告册填写要求
1．报告册用钢笔或中性笔填写，要求字迹工整，不得任意涂改。 2．实验目的明确，内容充实，步骤清晰，总结客观到位。 3．心得体会要反映出通过本次实训的收获（例如：对相关章节内容的理解和认识，进而对相关课程的认识，对生产实际的认识等）
4. 报告册中不得写入与实训主题无关的内容。