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光纖通信在煤礦中的應(yīng)用,班級：08普本通信工程學(xué)號：080100016姓名：王偉指導(dǎo)老師：李利平,,我國在20世紀(jì)80年代初就引進(jìn)了光纖技術(shù)，光纖從多模光纖開始，其工作波長隨著激光器技術(shù)的發(fā)展從0.85μm波長發(fā)展到衰減更低帶寬更寬的1.3μm波長，并且在煤礦中的應(yīng)用越來越廣泛，但是由于多種原因，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中存在一下安全性與可靠性差的問題。,光纖的發(fā)展及應(yīng)用,光纖的發(fā)展及應(yīng)用,設(shè)計(jì)思路：煤礦中應(yīng)用光纖的的優(yōu)點(diǎn)方案：,(1)光波頻率很高，光纖通信頻帶很寬，故傳輸容量很大，理論上可以通過上億門話路或上萬套電視，可進(jìn)行圖像，數(shù)據(jù)，傳真，控制，打印等多種業(yè)務(wù)。(2)不受電磁干擾，保密性好，且不怕雷擊，可利用高壓電纜架空敷設(shè)，用于國防，鐵路，防爆等。(3)耐高溫，高壓，抗腐蝕，不受潮，性能可靠(4)光纖材料來源十分豐富，可節(jié)約大量有色金屬(如銅、鋁)且直徑小，重量輕，可繞性好。(4)光纖材料來源十分豐富，可節(jié)約大量有色金屬(如銅、鋁)且直徑小，重量輕，可繞性好。,,光纖煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成：,,設(shè)計(jì)思路：光纖傳感器測量粉塵濃度的基本原理是光后向散射法，光通過粉塵介質(zhì)傳播時(shí)除了被介質(zhì)吸收還會有散射，原因是當(dāng)入射光與粉塵微粒作用時(shí)，所膨脹的微粒將成為次波波源，光波繼續(xù)向四周發(fā)射次波引起光干涉疊加，于是光強(qiáng)分布發(fā)生了變化。而光除了在原來的傳播方向外，其它方向也會有光輻射，因此，通過對后向散射光強(qiáng)檢測就可以獲得（粉塵的濃度。研究表明，粉塵的濃度和后向散射光強(qiáng)成比例氣溫長度L已知，則通過檢測I(λ)和Io(λ)就可得到待測氣體的濃度C，這就是光譜吸收型光纖氣體傳感器的基本原理。表1給出煤礦中不同氣體在近紅外波段的吸收波長，可以看出不同的氣體具有不同的紅外波段的吸收波長，從而對應(yīng)著不同的吸收系數(shù)，通過選擇不同中心波長的窄帶光源就可以用光纖光譜吸收法測量出不同氣體的濃度。,,,,,,2.控制電路控制電路是由一個(gè)單片機(jī)AT89C51實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)通過檢測輸進(jìn)來的電壓信號值作出相應(yīng)的動作：輸出不同寬度的脈沖電壓和做出不同的指示。各個(gè)口的功能分別為：P3.2：溫度檢測；P1.1：充電指示；P1.2：充滿指示；P1.5：電源指示；P1.3：Q1輸出；P1.4：Q2輸出；P3.1：電壓檢測。,3.檢測電路：檢測電路是由兩部分組成：溫度檢測電路和電壓檢測電路。溫度檢測電路用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，電壓檢測由分壓電阻實(shí)現(xiàn)。3.1溫度檢測電路該電路由溫度傳感器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩部分組成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由NE555時(shí)基集成電路構(gòu)成。熱敏電阻RT用作溫度傳感器。當(dāng)蓄電池的溫度較低時(shí)，熱敏電阻RT的表現(xiàn)阻值較大，調(diào)節(jié)電位器Rp可以使時(shí)基集成塊觸發(fā)端2腳的電平低于1/3電源電壓（指集成塊IC的供電電壓），單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，電路置位，輸出端3腳輸出高電平，使三極管觸發(fā)導(dǎo)通向單片機(jī)輸入低電平。相反，當(dāng)蓄電池溫度較高時(shí)，則向單片機(jī)輸入高電平。,,3.2電壓檢測電路和電壓檢測A/D轉(zhuǎn)換電路：蓄電池的充電電壓由分壓電阻檢測到，經(jīng)過單片機(jī)的計(jì)算，可判斷出充電電壓值。,電壓檢測電路,電壓檢測A/D轉(zhuǎn)換電路,軟件設(shè)計(jì),軟件流程圖,結(jié)論,,本文探討了光纖技術(shù)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)控領(lǐng)域，提出并討論了光纖傳感技術(shù)在煤礦安全監(jiān)控中的幾種可能的應(yīng)用方案，分析表明，光纖傳感單元本質(zhì)安全、耐腐蝕、靈敏度高、使用壽命長，非常適用于煤礦生產(chǎn)環(huán)境。但目前光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)成本較高，所以盡快開發(fā)出價(jià)格低廉的光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)是將其應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)控中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。,謝謝！,,