光干涉式甲烷测定器维护应用技术探讨

任丽丽(吕梁市质量技术监督检验测试所， 山西 吕梁 033000)

光干涉式甲烷测定器维护应用技术探讨

任丽丽(吕梁市质量技术监督检验测试所， 山西 吕梁 033000)

甲烷可以作为燃料，也可以作为制造氢气、炭黑等的原料，在工业生产中应用广泛，而作为一种无色无味且易燃易爆的气体，无论是煤矿或油井存在的甲烷，还是在工业中的使用，都具有一定危险性，需要做好含量测定。本文就光干涉式甲烷测定器的维护应用技术进行了探讨。

光干涉式甲烷测定器；检定原理；维护

光干涉式甲烷测定器是主要运用光干涉原理对甲烷含量进行测定的仪器设备，也称光瓦，能够高效准确地测定出环境中甲烷、二氧化碳等气体的浓度，为生产安全提供良好保障。

1 光干涉式甲烷测定器检定原理

光干涉式甲烷测定器对甲烷含量的检定采用的是压力法，如果被检测环境中不存在甲烷气体，则测定器内部的空气室和甲烷室充入的全部是空气，在折射率及光程完全相同的情况下，并不会导致测定器干涉条纹的移动；如果被检测环境中有甲烷气体，空气室中依然充入空气，甲烷室中则会由于甲烷的存在，形成混合气体，折射率和光程产生相应变化，继而导致测定器干涉条纹的移动。干涉条纹移动的距离受空气中甲烷含量(体积分数)的影响，因此，只需对移动距离进行准确测量，就能得到空气中甲烷气体的体积分数。

若在空气室和甲烷室中充入空气，同时适当改变甲烷室压力，则甲烷室内部气体折射率与光程同样会产生变化，造成干涉条纹移动。在这种情况下，干涉条纹移动的距离受甲烷室压力影响，两者成比例关系。假定温度条件固定，在干涉条纹移动距离相同的情况下，存在以下关系式：

式中：X对应压力p的体积分数，%CH4；p环境温度固定为t时，测定器甲烷体积分数的对应压力，Pa；t为环境温度，℃。对光干涉式甲烷测定器进行检定环节，可结合标准压力计，对测定器甲烷室内部压力进行测量，然后利用上述公式，计算标准甲烷体积分数，对比测定器显示数值，以此判断测定器的准确性。

2 光干涉式甲烷测定器维护应用技术

2.1 气室维护

在测定器中，气室是主要结构，分为甲烷室和空气室，必须确保密封严格，两个气室之间不会出现漏气和串气，以保证测量结果的准确性与可靠性。如果在对测定器进行维护时，发现气室漏气或气室不洁净，可将气室中的黑胶管和橡胶堵头取下，去掉两侧挡片及包角，将平行玻璃取出放在酒精中浸泡。如果玻璃粘贴牢固，取出困难，可利用酒精灯在气室一端加热。待气室内的杂物完全清除后，使用吹灰球对气室进行全面清洁，以棉球蘸酒精对气室平面和分格框孔进行擦拭。手持气室一端，将另一端放在酒精灯上加热至100℃左右，涂抹气室胶，同样的方法将气室两端全部涂上气室胶，然后对包角、挡片进行固定，从酒精中将平面玻璃取出，以酒精纱布擦拭，手持玻璃的非通光面，将其放到气室分格框平面上施加一定压力，然后推回包角与挡片，紧固螺钉。玻璃安装完成后，还需要继续将气室一端放在酒精灯上加热至80℃，以软木棒适当加压，确保平行玻璃固定良好，气室密封效果良好。

2.2 吸收管组维护

吸收管组在长期的使用过程中，可能会出现老化、破损、松动等，造成漏气或堵塞，需要及时维护。吸收管组的维护主要是针对漏气和堵塞。造成漏气的原因有几种，一是有机玻璃管或带气嘴螺帽损坏，需要及时更换；二是有机玻璃管端面不平整，可利用细砂纸磨平；三是橡胶垫圈变形或损坏，同样需要及时更换。如果向管组施加压力后水柱不下降，去掉橡胶堵头后水柱依然不降或下降缓慢，则表明存在堵塞，需要做好疏通。对于棉花垫受潮干燥后形成硬块导致的堵塞，应该对棉花垫进行更换；对于药品粉末过多导致的带气嘴螺盖堵塞，需要对药品进行更换，同时做好带气嘴螺盖的清理。

2.3 光路维护

光路维护可分为两个步骤，一是光学组件清理，以酒精棉球擦拭为主，对于目镜组，需要先拆卸后清洗，如果发现其中存在擦痕、气泡或灰尘，则需要在酒精中浸泡，严重时应该对组件进行更换；二是光条纹处理，待所有光学组件固定后进行测试，如果发现目镜组光不清晰甚至无光，应该进行光条纹校正或找光。在实际操作中，需要先拆下气室组，为找光提供方便，然后确保灯丝与聚光孔平行，确保光线可通过聚光镜投射到折光棱镜或平面镜上。然后，在折光棱镜上放一张大小相同的硬纸条，适当调整位置，使得光束正对折光棱镜中间偏右，也可以使光束中界点处于折光棱镜竖向中心位置，偏右侧1/3处，对灯泡进行固定。在这种情况下，光线可经平面镜-折光棱镜-平面镜-反光棱镜-物镜后，投射到目镜组视场的中间位置。去掉白纸，若光线左右偏移，可调节反光棱镜，若光线上下偏移，可调节触动螺杆，保证干涉条纹黑、亮、窄、细。如果发现灯泡表面出现晕圈，则需及时进行更换，平面镜与折光棱镜表面瑕疵会对干涉条纹造成影响，一旦确定也应进行更换。

2.4 镜片组清洗

镜片组的清洗包括平面镜组和折光镜组的清洗。平面镜组的清洗，需要取下平面镜上的两个螺钉，去掉压板、垫片及下侧面挡片，然后取出平面镜，以铅笔或水笔做好标记，以区分正反面。利用棉球蘸酒精对平面镜干涉面进行擦拭，然后再以干纱布擦拭。在平面镜后表面镀有一层银，外部涂刷保护漆，会受到酒精的侵蚀和破坏，因此在清洗过程中，平面镜背面只需要利用干布擦拭即可。擦拭完成后，依照顺序，将平面镜组装回，做好固定和检验，避免安装不当影响设备正常工作。折光棱镜组的清洗，同样需要拧下螺钉，取下压板、垫片及侧面挡板，取出折光棱镜后做好标记。以拇指和食指或拇指和中指捏住折光棱镜上下表面，利用干净纱布依次对折光棱镜左右面进行擦拭，擦拭过程中应避免留下指纹。待底座擦拭干净后，将折光棱镜依照相应顺序安装固定，做好检验。

2.5 电路维护

光干涉式甲烷测定器类型众多，不过电路部分基本一致，都包括了电池组电源、光源、开关和测微器照明等。比较常见的电路故障包括短路、接触不良等，体现在灯泡上，主要为常亮、不亮、亮度差等，需要做好必要的维护。

(1)灯泡常亮：造成这种现象的原因，一般是开关弹簧弹片质量差，弹性低，或被杂物卡住，导致弹簧无法正常弹起，要求工作人员对微动开关及开关弹簧等进行检查，清除杂物或对弹簧进行更换。

(2)灯泡不亮：首先需要对电路进行检查，如果发现电路完好，则可能存在的原因有两个，一是电池组发热，导致电池接触片弹簧卡片短路，电压下降；二是部分电路存在虚焊或开路问题，接触不良。对此，工作人员应该做好全面细致的检查，找出问题的根源，做好必要的处理，以保证设备正常运行。

(3)灯泡亮度差：造成灯泡亮度差的原因，一是焊接质量问题，存在虚焊和假焊的情况，需要逐一对焊点进行排查和处理；二是灯泡质量不合格，亮度无法达到要求，应该对灯泡进行更换；三是电池电压不足，需要及时更换电池；四是电路连接点在外界因素影响下产生氧化，导致电阻增大，电压下降。可以使用细砂纸，对锈蚀和氧化层进行打磨，降低电阻。

(4)灯泡由亮转暗，然后熄灭：分析原因，一是导线绝缘层破裂、损坏，引发搭铁断路，造成灯泡烧毁，需要首先检查导线，找出破裂位置进行修补处理，然后更换灯泡；二是电源绝缘垫圈位置不正，或存在受潮、破裂等问题，绝缘性能下降，引发短路问题，要求维护人员对绝缘垫圈进行重新安装或更换；三是焊点搭铁断路，导致电压急速下降，灯泡变暗或熄灭。在短路电流偏大的情况下，甚至可能导致电池溶液溢出，引发更加严重的后果。对此，维护人员需要做好焊点检查及处理，从根源上消除故障。在更换灯泡或其它配件时，需要确保与测定器规格一致。

3 结语

总而言之，光干涉式甲烷测定器能够对甲烷含量进行准确测定，为生产安全提供良好保障。做好维护和应用，是确保测定器功能充分发挥的基础和前提，必须受到操作人员的重视，在日常使用和管理中要妥善保管、合理使用，定期维护，提升测定结果的准确性。

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[2]赵银翔.浅析光干涉式甲烷测定器的常见故障排除与维护[J].经贸实践，2017,(8)：277.

[3]唐瓒.光干涉甲烷测定器检定仪[J].电子世界，2015,(13)：135-136.