第31卷，第9期 2011年9月
光谱学与光谱分析 Speetroseopy and Spectral Analysis
煤层自然发火特征气体的光谱定量分析
梁运涛"，汤晓君2·，罗海珠"，孙勇！
1。煤炭科学研究总院沈附研究院煤矿安全技术国家重点实验富，辽宁比阳
110016
2.西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室，陕西西安710049
Vol.31,No.9,pp2480-2484 September, 2011
摘要针对煤层白然发火特征气体种类多、检测限低、现场监测仪器安全要求高等特点，提出采用傅果叶变换红外光谱分析实现气体的在线分析。并结合气体的吸收光特征与分析要求，从光谱仪参数选择、样气制备、特征变量提取与分析模型建立方面，介绍了一套行之有效的特征气体光谱分析方法，然后给出了 CH，CHs，CHa，iCHie，nCHo，C,H4，C,Hs，CH，SFs，CO和CO)的测试结果。结果表明，采用 Tensor27光谱仪在光谱分辨率为1cm""，光程为10cm情况下，所有气体的分辨率优于2×10-，满足煤层白然发火气体检测要求。这表明，红外光谱分析是一种潜在的煤层自然发火特征气体分析技术，所采用的方法可以用来进行煤层自然发火特征气体的在线分析。
关键词博里叶变换红外光谱；光谱分析；白然发火；特征气体
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2011)09-248005
中图分类号：TH744
引言
文献标识码：A
井气体分析中一种优良潜在的在线分析仪器。
本文针对煤层自然发火状态预测，拟采用FTIR光谱仪来实现其所需关键气体的在线分析。首先讨论了光谱仪参数
煤层自然发火气体产物的分析是预测煤自然发火状态的重要手段，也是矿区安全预测的重要手段，目前，有关矿区气体的研究方面主要集中在煤层发火状态分析方面，且研究结果也略有差别。例如，乙烯出现时的煤层温度有90，170 和200℃三个值[3]。这种偏差一方面是矿区不同，煤粉成分互有差别造成的，另一方面由分析仪器的差异引起。目前，我国在气体分析方面通常采用气相色谱仪米实现。普通气相色谱仪虽然分析气体品种多、精度高，但为了适合不同浓度的气体检验须用多个检测器分别对儿种气体检验，不利于定量检验")，为弥补这一缺陷，安捷伦公司推出了Agilent 3000A微型气相色谱仪。这款仪器提高了气体分析的分辨率，增大了可分析气体的种类"，但需要同时用氢气、氮气做载气，而且还要把进样口温度控制为90C，色谱柱温度控制为60C，仪器功耗较大，维护复杂、费用高。另外，这款仪器同样存在气体的压缩，一般难以实现现场气体分析")，傅里叶变换红外光谱仪是一种全封装型仪器，它通过光来获取气体信息，因此安全性高，光谱分析灵缴度高，可分析气体种类多，不需要载气，不产生废气，功耗低，被称之为一种绿色仪器")，适合于气体的现场分析")，因此是矿
选择与特征光谱提取方法，并用前向选择法（FS)和Tik honovReguler(TR)选取法来选取特征变量，然后用所提取的特征变量建立了各组分的分析模型，最后给出了CH， C,H, C,Hg, iC,He, nC,He, CH, C,Hs, CHz, SF., CO和CO的分析结果。
矿井气体分析 1.1样气制作
在获得光谐分析模型之前，需首先获得一定量的待分析气体的样气及其相应光谱，然后根据光谱的特点确定所需要制备的样气的数量及样气浓度分布、光程及光谱分辨率。 1.1.1光程与光请分辨率选择
光程与各组分气体的吸收比、分辨率要求有关。吸收比越小，分辨率要求越高，所需要的光程越大，光谱分辨率则与信噪比要求、光谐交叠程度有关，如果光谱交登过于产重，则需提高光谱分辨率，以获得更多的光谱细节，获得更高的分析结果准确度。煤层白然发火的特征气体分析中，各组分的浓度分析分辨率要求为2X10-*[]，光谱分解率为1
收稿日期：2010-10-27，修订日期：2011-03-10
基金项目：国家科技支擦计划项日（2007BAK23B02）和国家白然科学基金项目（51074090)资助
作者商介：渠运博，1974年生，煤炭科学研究总院沈阳研究院研究员
email; xisojun_tang@mail, xjtu edu cn
通讯联系人
万方数据
e-mail, liangyuntao@vip, sina, com