一種煤巖辨識光纖傳感器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種煤巖辨識的光纖傳感器，其特征在于：它包括四個非金屬保護套；保護套里面分別設置有光纖固定裝置，其中兩個保護套中固定有一根光纖作為參考光路，另外兩個保護套固定有入射光纖和出射光纖兩根光纖作為檢測光路；每個保護套之間相互連接，其中固定兩條光纖保護套上方留有活動窗口用來取拿煤和巖石樣品，固定有兩根光纖的非金屬保護套底端內部設有樣品固定裝置，煤和巖石樣品與光線入射方向成45度夾角；四條光纖入射端由光耦合器連接，出射端連接光電探測器；光耦合器前端連接濾光片和光源。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種光纖傳感器，特別是一種煤礦井下辨識煤巖的光纖傳感器，利用光強度變化對煤巖進行辨識。
技術介紹
隨著煤礦井下煤層的開采范圍越來越大，難度越來越大，許多開采多年的煤礦面臨煤量減少甚至破產的狀況，開發新的煤礦能源迫在眉睫，因而對于煤礦井下的煤層和巖層的辨識就顯得尤為重要，而且可以大大提高開采效率，減少對巖石的切割對工具的損壞，最重要的是減少了作業人員的勞動強度。基本的煤巖辨識方法主要有以及基于多傳感器數據融合技術的煤巖界面識別技術，這種方法傳感器數量較多，監測方法復雜，成本較大，基于紅外探測方法辨識煤巖界面，這種方法基于溫度變化，由于煤層和巖層的普氏系數不同，所以在開采過程中產生的溫度不同，但是當系數接近時候很難分辨出煤巖界面，另外該方法國內目前涉獵的比較少，還沒有成熟的產品問世，基于Y射線輻射特性的傳感器辨識方法，該方法需要礦井具備放射性元素，測量煤層需要一定的厚度，Y射線穿透能力有限，難于保證與頂煤很好的接觸，對于我國煤礦的應用范圍小，據統計只有20%左右的煤礦可以應用。雷達探測法，無需預先知道煤巖的物理特性，但是隨著煤層厚度的增加，信號衰減嚴重。另外震動檢測法、有功功率檢測法、聲音檢測法等都對普氏系數接近或者密度相近的煤巖辨識都存在很大的誤判斷。，目前基于圖像處理原理的煤巖辨識方法雖然準確度高，但是由于需要具備煤巖的多種物理特性以及融合技術比較復雜，所以也存在弊端。
技術實現思路
針對上述問題，本技術的目的是提供一種結構簡單，操作方便，辨識精確度高的用于煤巖辨識的光纖傳感器。為實現上述目的，本技術采取以下技術方案:一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:它包括四個非金屬保護套；所述非金屬保護套里面分別設置有光纖固定裝置；所述非金屬保護套其中兩個保護套內部固定有一根光纖作為參考光路，另外兩個保護套內部固定有入射光纖和出射光纖兩根光纖作為檢測光路；每個保護套之間相互連接；所述固定兩根光纖非金屬保護套上方留有活動窗口用來放置煤和巖石樣品，所述固定兩根光纖的非金屬保護套底端內部設有樣品固定裝置；煤和巖石樣品與光線入射方向成45度夾角；所述四條光纖入射端連接光耦合器，出射端連接光電探測器；所述光耦合器前端連接濾光片和光源。所述一根光纖的兩條光路作為參考光路。所述入射光纖和出射光纖的兩條光路作為檢測光路。所述光源為半導體激光器。所述光耦合器為分光強度為1: 4的分光器。所述非金屬保護套為長方體，首尾兩端為正方形。所述光耦合器前面設置濾光片。所述煤和巖石樣品形狀為薄層狀且表面粗糙程度一致。所述光纖均為多模光纖。所述光電探測器中樣品反射光強度和所述的參考光強度的比值采用雙光路參考法。所述入射光纖和出射光纖相互垂直。所述參考光路中光纖長度和檢測光路中入射光纖長度相同。本技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點:1.采取雙光路參考法，反射率的取值更加精確，檢測準確度更高。2.采取單一波長，消除了其他波長的光對樣品的影響，使光強度衰減絕對值增大，辨識度更明顯。3.非金屬保護套避免了光電效應對檢測結果的影響。4.煤巖樣品 為薄層狀且表面粗糙程度一致，符合K-M函數的應用要求，減少了漫反射對光強的影響。附圖說明圖1為本技術光纖傳感器的結構示意圖具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術進行進一步描述。如圖1所示，本技術包括四個非金屬保護套a、b、c、d，非金屬保護套里面分別設置有光纖固定裝置1，非金屬保護套其中a、b兩個保護套內部分別固定有一根光纖2作為參考光路，另外兩個保護套c、d內部通過固定裝置3和4固定有入射光纖5和出射光纖6作為檢測光路，5和6相互垂直，每個保護套之間通過7相互連接，固定兩根光纖非金屬保護套c、d底端上方留有活動窗口 8用來取拿煤和巖石樣品，非金屬保護套c、d底端內部設有樣品固定裝置9，煤和巖石樣品與光線入射方向成45度夾角，四條光纖入射端連接光耦合器10，出射端連接光電探測器11，光耦合器前端連接濾光片12和光源13。本技術的煤巖辨識方法為:煤巖樣品分別放入非金屬保護套c和d底部端的樣品固定裝置9，半導體激光器13發出的光經過濾光片12后變為波長為λ的光經過分光比為1: 4的光纖耦合器10分為光強度相同的四條光波，其中保護套a和b內的兩條光波作為參考光波不做任何處理直接與光電探測器11連接，c和d保護套里面的兩條光波照射到樣品上發生漫反射效應，一部分光反射出來，一部分光被樣品吸收，光強度發生了變化，反射后的光波與光電探測器11連接，經過光電探測器11測得反射光和入射光的強度。采用雙光路參照法，放置一根光纖的兩條光路作為參考光路，考慮傳輸過程中的光損耗出射光強度分別為I1和I2，煤和巖石的反射光強度分別為I3和I4與參考光的強度做比較，取兩次比值的平均值，得到煤的反射率R X + I/{巖石的反射率Sr...X + X更 1 2 2 2加精確的反射率，利用貝爾卡-芒克(Kubelka-Munk)函數f = (1 _對于特定的波長，不同物質的吸光系數K和散射系數S比值一定，利用光探測器檢測光強度的變化，計算得到反射率，根據K-M函數可以得到煤和巖石不同的I值，從而達到煤巖辨識的目的。上述各實施實例僅限于說明本技術，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本技術技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本技術的 保護 范圍之外。權利要求1.一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:它包括四個非金屬保護套；所述非金屬保護套里面分別設置有光纖固定裝置；所述非金屬保護套其中兩個保護套內部固定有一根光纖，另外兩個保護套內部固定有入射光纖和出射光纖兩根光纖；每個保護套之間相互連接；所述固定兩根光纖非金屬保護套上方留有活動窗口用來取拿煤和巖石樣品；所述固定兩根光纖的非金屬保護套底端內部設有樣品固定裝置，煤和巖石樣品與光線入射方向成45度夾角；所述四條光纖入射端連接光耦合器，出射端連接光電探測器；所述光耦合器前端連接濾光片和光源。2.如權利要求1所述的一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:所述一根光纖的兩條光路作為參考光路。3.如權利要求1所述的一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:所述入射光纖和出射光纖兩根光纖的兩條光路作為檢測光路。4.如權利要求1所述的一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:所述光源為半導體激光器。5.如權利要求1所述的一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:所述光耦合器為分光強度為1: 4的分光器。6.如權利要求1所述的一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:所述非金屬保護套為長方體，首尾兩端為正方形。7.如權利要求1所述的一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:所述煤和巖石樣品形狀為薄層狀且表面粗糙程度一致。8.如權利要求1所述的一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:所述光纖均為多模光纖。9.如權利要求1或2所述的一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:所述光電探測器中樣品反射光強度和所述的參考光強度的比值采用雙光路參考法。10.如權利要求1所述的一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于:所述入射光纖和出射光纖相互垂直。11.如權利要求2所述的一種煤巖辨識光纖傳感器,其特征在于:所述參考光路中光纖長度和檢測光 路中入射光纖長度相同。專利摘要本實用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤巖辨識光纖傳感器，其特征在于：它包括四個非金屬保護套；所述非金屬保護套里面分別設置有光纖固定裝置；所述非金屬保護套其中兩個保護套內部固定有一根光纖，另外兩個保護套內部固定有入射光纖和出射光纖兩根光纖；每個保護套之間相互連接；所述固定兩根光纖非金屬保護套上方留有活動窗口用來取拿煤和巖石樣品；所述固定兩根光纖的非金屬保護套底端內部設有樣品固定裝置，煤和巖石樣品與光線入射方向成45度夾角；所述四條光纖入射端連接光耦合器，出射端連接光電探測器；所述光耦合器前端連接濾光片和光源。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：田子建，姜燁，
申請(專利權)人：中國礦業大學北京，
類型：實用新型
國別省市：