一、什麼是瓦斯鑑定器？有何特點？
光干涉式瓦斯檢定器，又叫光學瓦斯檢定器，俗稱「理研」。它的種類較多，有gwj-1型、aqg-1型和cjg-10型等等。該儀器的測量範圍有兩種：0～10%、0～100%。
瓦斯鑑定器是利用光學折射原理測定瓦斯和二氧化碳等氣體濃度的可攜式儀器。這種儀器的特點是攜帶方便，操作簡單，安全可靠，並有足夠的精度。
二、光學瓦斯鑑定器由哪幾部分組成？一些主要部件的作用是什麼？
光學瓦斯鑑定器由氣路系統、光路系統、電路系統三部分組成。
（一）、氣路系統：由吸收管組和氣室組組成
1、吸收管組：在它裡邊所裝的藥品因各礦井的情況不同而可以不同。一般外管裝二氧化碳吸收劑，內管裝水份吸收劑。
1）二氧化碳吸收管：內裝3-5mm粉紅色顆粒狀鈉石灰，用於吸收混合氣體中的二氧化碳；鈉石灰失效後由粉紅變為淡黃、粉化。
2）水份吸收管：內裝白色氯化鈣或藍色矽膠，用於吸收混合氣體中的水份；矽膠由藍變紅，氯化鈣結塊，管壁有霧氣及水珠均為藥品失效象徵。
2、氣室組：是測定氣體的主要部分，共分三格，用於分別充入新鮮空氣和含瓦斯或二氧化碳氣體。（如下圖）
兩側的小格稱為空氣室，中間的大格稱為氣樣室。各室的兩端上側有彎曲的紫銅管用以連線橡皮管。對氣室的基本要求是：
空氣室和氣樣室各不漏氣及相互間不串氣。由於構造的不同，有的氣室兩個空氣室是不相通的，有的是相通的，但這對效能沒有影響，都可以使用。
管1接橡皮堵頭，3和4用橡皮管相連，管6接毛細管（u形管），外通大氣，作用是自動平衡氣壓的變化，與氣樣室具有相同的氣壓，並減少氣體擴散的影響。當測定時使氣室的空氣溫度和絕對壓力與被測地點（或瓦斯室內）溫度和絕對壓力相同，又不使含瓦斯的氣體進入空氣室。
因儀器在礦井下使用，汙濁空氣可能逐漸滲入空氣室，影響測定結果（使測定結果偏低），因此必須定期拆出橡皮堵頭和毛細管，用新鮮空氣清洗毛細管和空氣室。
管2和管5各為氣樣室的進口與出口，在氣室的兩端用粘合劑把平行玻璃板與氣室框粘合，以防止外面氣體侵入或氣樣室與空氣室相互串氣而影響測量的準確性，由於通過氣室的氣體不清潔，水蒸氣、灰塵和藥品的小顆粒等侵入氣室容易附著在平行玻璃板上影響干涉條紋的清晰度。
（二）、光路系統：由照明裝置組、聚光鏡組、平面鏡組、折光稜鏡組、反射稜鏡組、物鏡組、測微組、目鏡組等組成。
1、聚光鏡組、2、平面鏡組
是產生光的干涉的重要部件。
3、折光稜鏡組、4、反射稜鏡組
將光線作90°轉向，並且當轉動粗動螺桿時能移動干涉條紋。在攜帶或使用過程中為了防止粗動螺桿的變位而引起條紋移動，應蓋上護蓋。
5、物鏡組、6、測微組、7、目鏡組
起放大作用，便於觀察。
（三）、電路系統：由電池（一號電池）、燈泡、光源蓋、微讀電門、光源電門等組成。
1、用燈泡作為光源照明，額定電壓為1.35v。
2、微讀電門用來控制測微讀數部分的照明電路，光源電門用來控制干涉系統的照明電路。
三、光學瓦斯鑑定器的工作原理
瓦斯鑑定器是根據光干涉原理製成的，氣體的成份不同，折射率也不一樣，光程和光程差也隨著變化，這時干涉條紋就會發生移動，根據條紋移動距離的大小，就可測出被測氣體的濃度。瓦斯的濃度與條紋的移動距離成正比。
1、儀器內部的光學系統如圖所示。
由光源1發出的光經過聚光鏡2後到達平面鏡3，並在o點分為兩部分：一部分反射，一部分折射。第ⅰ部分為光束穿過氣室5的側室，折光稜鏡6將其折回穿過另側的小室後又拆回到平面鏡3，折射入平面鏡後在其後表面（鍍反射膜）反射，於o′點穿出平面鏡向反射稜鏡7前進，經偏折後進入望遠鏡8。
第ⅱ部分光束折射入平面鏡後在其後表面反射，然後穿過氣室**小室回到平面鏡，於o′點反射後與第ⅰ部分光束會合，一同進入望遠鏡，兩束光在物鏡的焦平面上產生白光特有的干涉現象：干涉花樣**為白紋，兩旁為彩紋。眼通過目鏡進行觀察。
2、什麼是干涉？如圖：
⑴例如水波。
由於兩個波的波峰與波峰及波谷與波谷相遇使波相互增強的現象就叫做波的干涉。
⑵當乙個光源所發出的光經過平面鏡，由於光的反射和折射，產生兩列光波，這兩列光波相遇在一起時就會產生干涉現象。光波的相消干涉結果亮度降低，變暗；相長干涉結果亮度提高，變亮。
⑶折射率與光程的概念
某一物質的折射率＝光在真空中傳播的速度÷光在這種物質中傳播的速度
光程＝光線所通過的路程×光所通過物質的折射率
從以上兩式可以看出，如果兩列光波通過的路程長短不同，或是通過的物質不同，或是通過的路程和物質都不同，光程都可能不同。兩列光波光程長短的差別，叫做光程差。兩列光波有了光程差，就會產生光波干涉。
3、光干涉瓦斯檢定器的依據原理。
當氣室各小室內充進相同的氣體時，兩列光波的光程相同。如在一列光波中改變氣體的化學成份或溫度、壓力等，則應折射率的改變，光程及光程差也就隨之變化，所看到的干涉條紋便會移動，根據條紋移動的大小可測知氣體折射率變化的程度。如使兩光路的溫度、壓力相同，被測氣體的化學成分已知，則可作定量的分析。
四、使用前的準備
1、檢查藥品是否失效；
2、氣密性檢查；
用乙隻手捏扁吸氣球，另乙隻手堵住進氣孔，1分鐘氣球不膨脹為儀器氣密性良好。如果1分鐘氣球膨脹，則分三步檢查：①檢查氣球是否氣密。
用乙隻手捏扁吸氣球，另乙隻手壓住吸氣球上部的橡皮管，如氣球不膨脹還原，證明氣球不漏氣。②檢查儀器本身是否漏氣。把氣球捏扁，另乙隻手壓住長藥管上部緊挨儀器的管子，氣球不膨脹還原，為儀器本身氣密。
③檢查外部藥管是否漏氣。
3、檢查干涉條紋是否清晰；手按電門，由目鏡觀察，旋轉保護玻璃座調整視角達到觀察數字最清晰，再看干涉條紋是否清晰。
不清原因：1）電弱 2）目鏡沒對好 3）燈泡鬆動、光欄移動、接觸不良 4）空氣濕度大(會使氣室玻璃上有霧產生，灰塵容易附在上面)
4、清洗氣室；用新鮮空氣清洗氣室（一般在井底車場新鮮風流處換空氣）。使用之前必須在和使用地區溫度相接近（相差最好不超過10℃）的新鮮空氣中清洗氣樣室。
要求溫度相接近的原因：①不同溫度的氣體的折射率是不同的，因此當對零和測量地點的溫度差別太大時會引起測量誤差；②這種儀器對於溫度的變化是比較敏感的，溫度的變化會引起對好零的條紋移動（「跑正」或「跑負」），為減少這種誤差，儀器對零和使用前的安放地點與使用地區溫度相接近是有實際意義的。
5、干涉條紋「0」位調整；如下圖。
第一步按下上按鈕轉動測微手輪，使刻度盤的零位與指針線重合；第二步按下下按鈕，轉動粗動手輪（0位調節器），從目鏡觀察：把干涉條紋的兩條黑線左側的紅藍線正中對準分劃板上的零中線，然後旋上護蓋。此後護蓋不宜再旋動，以免零位變動。
五、測定瓦斯和二氧化碳的方法
測瓦斯的方法：1、把膠管伸到要檢查的地點擠壓氣球7-8次；2、按電門（下按鈕）觀察光譜移動距離，光譜不超過1分時，轉動微動手輪把光譜基準線對到零位，讀出瓦斯幾釐；如果光譜移動超過整分的位置時，轉動微動手輪，把光譜的基準線對到整分位置，然後觀察微動刻度盤，讀出瓦斯幾分幾釐。
測二氧化碳的方法：1）在需測量地點先測瓦斯含量；2）甩掉蘇打石灰附管，測出混合氣體含量；3）從混合氣體中減去瓦斯含量，乘以係數0.955就是二氧化碳含量。
注：測二氧化碳時，測瓦斯和混合氣體要在同一地點、同一位置進行。由於儀器出廠時的校正結果適合於甲烷含量的測定，因此，用於測定其它氣體時，儀器所示讀數並不是被測氣體的實際濃度，必須進行換算，在空氣中測定其它氣體時，換算關係按下式求得：
換算關係＝（甲烷折射率-空氣折射率）/（測定氣體折射率-空氣折射率）
上述氣體在不同光源下的折射率如下表
測定二氧化碳時
換算係數＝（1.000440-1.000292）/（1.00447-1.000292）＝0.000148/0.000155＝0.955
六、測量中的注意事項
比實際含量大的原因：1）鈉石灰失效或吸收二氧化碳能力降低，把混合氣體誤認為是瓦斯含量；2）鈉石灰顆粒過大，導致吸收二氧化碳不完全；3）氣球或氣球到氣室(瓦斯出口處)之間漏氣，進氣管路堵塞或被壓，從瓦斯含量高的地點到含量低的地點測定時，不能將瓦斯室的氣體完全置換出來；4）對零點刻度盤沒回零； 5）干涉條紋寬。
比實際含量小的原因：1）對零點空氣不新鮮； 2）毛細管松，空氣室膠管破裂、鬆動不嚴、空氣室漏氣（空氣室與氣樣室之間相互串氣），含有瓦斯的氣體進入空氣室；3）氣球到瓦斯出口處或進氣口被堵（氣樣入口、氣樣出口和吸氣球漏氣，接頭不緊，使吸氣能力降低，並在吸氣時附近的氣體滲入氣樣室沖淡了要測定的氣體），從瓦斯含量低的地點到含量高的地點測定時，不能將瓦斯室的氣體完全置換出來；4）鑑定器猛烈被撞，使光譜移動，也可能引起測定結果低；5）干涉條紋窄。
對光譜條紋寬窄的調整：光譜中第一條黑條紋對到零位，若第五條紋（光譜）在7%上（二型壓在8.4%上），光譜條紋寬窄正好，超過7%條紋寬，小於7%條紋窄；條紋寬測得結果比實際大，反之比實際小。
發生「零位漂移」的原因和預防：
①儀器空氣室內的空氣不新鮮，盤形管失去作用；
②「對零」時的地點與待測地點的溫度和壓力相差較大；
③氣樣室氣路不暢通。
防止零位漂移的辦法：
①經常用新鮮空氣清洗空氣室，不要連班使用乙個檢定器，以免盤形管內的空氣不新鮮。
②儀器對零時，應盡量在與待測地點溫度相近。
③經常檢查檢定器的氣路，發現不暢或堵塞要及時修理。
★注：1）在硫化氫（h2s）高地點測瓦斯時，為消除h2s影響，應加裝乙個活性碳附管；2）瓦斯鑑定器使用前，必須用新鮮空氣清洗瓦斯室，清洗地點與被測地點的溫差不應超過10℃；3）在嚴重缺氧地點，用光學瓦斯鑑定器測瓦斯時，可能會導致測定結果偏高。
複習題1、試述光學瓦斯檢定器的光學原理。
2、什麼是光的折射率？什麼是光程？什麼是光程差？
3、氣室上盤形管的作用是什麼？
4、使用光學瓦斯檢定器前要做好哪些準備工作？
5、如何使用光學瓦斯檢定器檢查甲烷的濃度？
6、如何使用光學瓦斯檢定器檢查二氧化碳氣體的濃度？
7、在測定過程中，所測甲烷讀數比實際含量偏高的原因是什麼？
8、在測定過程中，所測甲烷讀數比實際含量偏低的原因是什麼？
瓦斯性質：無色、無味、無臭、無毒，比重0.554。**：煤巖中。危害：遇火會燃燒和**，濃度達到40%以上能使人窒息。
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