周 娥，楊 龍

（甘肅煤田地質(zhì)研究所，甘肅 蘭州 730030）

光干涉式甲烷測(cè)定器廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)安全和能源領(lǐng)域，它通過(guò)測(cè)量甲烷分子對(duì)特定波長(zhǎng)的光的吸收和干涉來(lái)確定甲烷濃度。然而，隨著儀器的長(zhǎng)期使用，各個(gè)部件可能會(huì)受到污染、損壞或老化，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性[1]。因此，對(duì)光干涉式甲烷測(cè)定器進(jìn)行定期的維護(hù)是非常重要的。本研究旨在探索光干涉式甲烷測(cè)定器的維護(hù)應(yīng)用技術(shù)，以提高儀器的使用壽命和性能。通過(guò)對(duì)光干涉式甲烷測(cè)定器維護(hù)應(yīng)用技術(shù)的研究，可以有效地延長(zhǎng)儀器的使用壽命，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。本研究的結(jié)果將為光干涉式甲烷測(cè)定器的維護(hù)提供有益的參考，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供支持。

1 光干涉式甲烷測(cè)定的原理概述

光干涉式甲烷測(cè)定是一種基于光學(xué)干涉原理的測(cè)量方法，用于檢測(cè)和測(cè)量環(huán)境中的甲烷氣體濃度。光干涉式甲烷測(cè)定器對(duì)甲烷含量進(jìn)行檢驗(yàn)，主要運(yùn)用壓力方法，如若被檢驗(yàn)環(huán)境中沒(méi)有甲烷氣體，說(shuō)明檢測(cè)器的空氣室與甲烷室充入的均屬于空氣，在折射率與光程相同時(shí)，不會(huì)使測(cè)量裝置影響條紋移動(dòng)；而被檢驗(yàn)環(huán)境中含有甲烷氣體，空氣室中有空氣充入，甲烷室因含有甲烷氣體，出現(xiàn)混合氣體，折射率和光程出現(xiàn)明顯改變，促使測(cè)定裝置干涉條紋移動(dòng)明顯。

1.1 干涉原理概述

光干涉現(xiàn)象是指兩束或多束相干光波在空間某一點(diǎn)疊加時(shí)，由于光波的相互加強(qiáng)或減弱，產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋[2]。在光干涉式甲烷測(cè)定器中，通過(guò)穩(wěn)定的光源發(fā)出光線，經(jīng)過(guò)甲烷氣體時(shí)發(fā)生干涉現(xiàn)象，最終形成穩(wěn)定的干涉圖樣。

1.2 甲烷氣體吸收光譜

甲烷是一種由一個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子組成的化合物，具有吸收特定波長(zhǎng)光線的特性，根據(jù)干涉條紋移動(dòng)量得出相應(yīng)的結(jié)果。

1.3 光束對(duì)準(zhǔn)與光路調(diào)節(jié)

在光干涉甲烷測(cè)定器中，光束的對(duì)準(zhǔn)非常關(guān)鍵。光束的對(duì)準(zhǔn)涉及光源、光路的位置和角度調(diào)整，確保光束沿著預(yù)定的光路傳播。在使用光干涉甲烷測(cè)定器時(shí)，可能需要進(jìn)行一些光路的調(diào)節(jié)來(lái)獲得最佳的測(cè)量結(jié)果。

1.4 光源與光路設(shè)計(jì)

光源是光干涉式甲烷測(cè)定器中的重要部分，其能夠發(fā)出穩(wěn)定、連續(xù)的光線。在光干涉式甲烷測(cè)定器中，通常采用2.5V 燈泡。光路設(shè)計(jì)是指光線在儀器中的傳播路徑和方式，其直接影響到干涉圖樣的形成和測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.5 儀器校準(zhǔn)與誤差分析

為確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，需針對(duì)光干涉式甲烷測(cè)定器進(jìn)行定期的校準(zhǔn)和誤差分析，儀器校準(zhǔn)主要是對(duì)儀器進(jìn)行量值溯源和性能測(cè)試，以確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。誤差分析則是通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行分析，評(píng)估測(cè)量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體情況選擇合適的校準(zhǔn)和誤差分析方法。

2 光干涉式甲烷測(cè)定器維護(hù)運(yùn)用技術(shù)

2.1 氣室維護(hù)分析

氣室是光干涉式甲烷測(cè)定器中的關(guān)鍵部件，定期檢查和清潔氣室可以確保其正常工作和準(zhǔn)確測(cè)量甲烷濃度。定期檢查氣室的外觀，確保其沒(méi)有明顯的損壞或變形。

在清潔氣室時(shí)，需要特別注意不要損壞氣室的結(jié)構(gòu)和光學(xué)元件，避免使用過(guò)于粗糙的工具或過(guò)度施加力量[3]。除了定期清潔氣室，還應(yīng)注意保持氣室的密封性。檢查氣室密封膠是否完好，如有損壞或老化，應(yīng)及時(shí)更換。維護(hù)氣室時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際操作手冊(cè)以及維護(hù)指南進(jìn)行，如果無(wú)法確定怎樣維護(hù)，可與相應(yīng)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行探討。通過(guò)定期檢查和清潔氣室，可以確保光干涉式甲烷測(cè)定器的準(zhǔn)確性和可靠性，提高其使用壽命和性能。

2.2 吸收管組維護(hù)

光干涉式甲烷測(cè)定器中的吸收管組是一個(gè)關(guān)鍵部件，定期檢查和維護(hù)吸收管組可以確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。定期檢查吸收管組的外觀，確保其沒(méi)有明顯的損壞或破裂。如果發(fā)現(xiàn)吸收管組有損壞，應(yīng)及時(shí)更換。同時(shí)，檢查吸收管組是否有堵塞現(xiàn)象，如有需要進(jìn)行清洗。如果吸收管組沒(méi)有損壞但存在堵塞問(wèn)題，可以進(jìn)行清洗。首先，取出儀器中的吸收管組。然后，將吸收管組浸泡在適當(dāng)?shù)娜軇┗蚯鍧崉┲校员闳芙饣蚯宄赡艽嬖诘亩氯?。在清洗過(guò)程中，需要選擇與吸收管材料相兼容的溶劑，并避免使用過(guò)于強(qiáng)烈的溶劑，以免對(duì)吸收管造成損害。清洗完畢后，用清水徹底沖洗吸收管組，確保清除殘留的溶劑或清潔劑。然后，將吸收管組晾干或用干凈的紙巾輕輕擦干。在清洗吸收管組時(shí)，需要注意避免使用過(guò)于粗糙的工具或過(guò)度施加力量，以免損壞吸收管。除了定期檢查和清洗吸收管組，還應(yīng)注意吸收管組的密封性，檢查吸收管組是否完好，如有損壞或老化，應(yīng)及時(shí)更換。維護(hù)吸收管組時(shí)，需遵照相應(yīng)儀器的操作手冊(cè)和維護(hù)指南[4]。

2.3 鏡片組的清潔

光干涉式甲烷測(cè)定器中的鏡片組是光路中的重要組成部分，定期清潔鏡片組可以保證光路的透明度和清晰度，從而提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。準(zhǔn)備清潔工具，可以使用專用的光學(xué)清潔布或棉簽，確保它們干凈、柔軟且無(wú)纖維脫落，避免使用有腐蝕性的溶劑或清潔劑，以免對(duì)鏡片造成損害。在操作過(guò)程中要小心輕柔，避免碰撞或刮傷鏡片[5]。使用清潔布或棉簽輕輕擦拭鏡片，在擦拭時(shí)，可以先用氣流吹去灰塵或雜質(zhì)，然后用清潔布或棉簽輕輕擦拭鏡片表面。要注意使用輕柔的手勢(shì)，避免施加過(guò)大的壓力，以免刮傷鏡片。清潔鏡片時(shí)，可以采用單向擦拭的方法，即每次擦拭都使用一個(gè)新的區(qū)域，以避免將污垢重新擦拭到鏡片上。將清潔后的鏡片組小心地安裝回儀器中，確保鏡片組安裝正確，不要強(qiáng)行擰緊或過(guò)度松動(dòng)。需要注意的是，清潔鏡片時(shí)要避免觸摸鏡片表面，以免留下指紋或污漬。此外，如果鏡片上有頑固的污漬或油脂，可以使用適當(dāng)?shù)那鍧崉?，但要確保清潔劑與鏡片材料相容，并按照清潔劑的說(shuō)明進(jìn)行操作。通過(guò)定期清潔鏡片組，可以保持光路的透明度和清晰度，提高光干涉式甲烷測(cè)定器的測(cè)量性能和準(zhǔn)確性。但需要注意的是，清潔鏡片時(shí)要小心謹(jǐn)慎，避免對(duì)鏡片造成損壞。

2.4 光路維護(hù)

光路是光干涉式甲烷測(cè)定器中的關(guān)鍵部分，它負(fù)責(zé)將光線傳輸和干涉，直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。定期檢查光路的連接情況，確保光路的各個(gè)組件之間的連接牢固，沒(méi)有松動(dòng)或斷裂。如果發(fā)現(xiàn)連接松動(dòng)或斷裂，可以重新進(jìn)行連接與更換，檢查光路的對(duì)齊情況，光路的對(duì)齊是指確保光線能夠正確地傳輸和干涉。通過(guò)觀察干涉條紋的形態(tài)和清晰度，可以初步判斷光路的對(duì)齊情況。如果發(fā)現(xiàn)干涉條紋模糊或不清晰，可能是光路對(duì)齊出現(xiàn)了問(wèn)題。調(diào)整光路對(duì)齊時(shí)，可以根據(jù)儀器的操作手冊(cè)或指導(dǎo)進(jìn)行操作。通常需要調(diào)整反射鏡的位置或角度，使得光線能夠正確地傳輸和干涉。調(diào)整時(shí)要小心謹(jǐn)慎，避免碰撞或刮傷光學(xué)元件。另外，定期檢查光路中的光學(xué)元件是否有污垢或損傷。如果發(fā)現(xiàn)污垢，可以使用適當(dāng)?shù)那鍧嵅蓟蛎藓炤p輕擦拭，如果發(fā)現(xiàn)損傷，需要及時(shí)更換。在進(jìn)行光路維護(hù)時(shí)，要避免直接觸摸表面，以免留下指紋或污漬。同時(shí)，要避免使用有腐蝕性的溶劑或清潔劑，以免對(duì)光學(xué)元件造成損害。

2.5 電路維護(hù)

定期檢查和維護(hù)電路可以確保儀器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，定期檢查電路板的連接情況。確保電路板插頭沒(méi)有松動(dòng)或脫落，如果發(fā)現(xiàn)連接松動(dòng)或脫落，可重新連接或更換。檢查電路元件的工作狀態(tài)，確保它們正常工作。如果發(fā)現(xiàn)異常，可能是電路元件出現(xiàn)故障。修復(fù)電路故障時(shí)，需要具備一定的電路知識(shí)和技能?？梢愿鶕?jù)儀器的操作手冊(cè)或維護(hù)指南，查找故障排除的方法。如果不確定如何修復(fù)，建議咨詢儀器制造商或?qū)I(yè)技術(shù)人員的意見(jiàn)。另外，定期清潔電路板上的灰塵和污垢，可以使用氣吹或軟刷輕輕清除電路板上的灰塵。如果有頑固的污垢，可以使用適當(dāng)?shù)娜軇┗蚯鍧崉┻M(jìn)行清洗。但要注意選擇與電路板材料相容的溶劑，并避免使用過(guò)于強(qiáng)烈的溶劑，以免對(duì)電路板造成損害。需要注意的是，在進(jìn)行電路維護(hù)時(shí)，要避免靜電的產(chǎn)生和釋放，可以使用防靜電手套或使用靜電消除器，以保護(hù)電路板和元件。

3 光干涉式甲烷測(cè)定器使用和維修

3.1 使用方法

在使用儀器之前，必須確保其處于穩(wěn)定的工作環(huán)境中，遠(yuǎn)離強(qiáng)光、震動(dòng)和其他干擾源。根據(jù)儀器的說(shuō)明書(shū)或操作手冊(cè)，正確地連接儀器和電源，并進(jìn)行必要的校準(zhǔn)和調(diào)試工作。將待測(cè)氣體樣品引入儀器的光學(xué)腔中，確保樣品與儀器之間有良好的接觸。啟動(dòng)儀器并進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)要準(zhǔn)確記錄測(cè)量結(jié)果。

通過(guò)遵循上述規(guī)范步驟，可以確保儀器在正確的工作條件下進(jìn)行測(cè)量，從而獲得準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。這樣的操作流程有助于提高測(cè)量的精確性和可重復(fù)性，確保儀器的正常運(yùn)行和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)記錄。

3.2 維護(hù)保養(yǎng)

（1）定期校準(zhǔn)：根據(jù)儀器的說(shuō)明書(shū)，定期進(jìn)行校準(zhǔn)操作，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。（2）清潔儀器：定期清潔儀器，以防止灰塵和污垢的積累影響測(cè)量結(jié)果。（3）保護(hù)儀器：避免將儀器暴露在高溫、高濕度或腐蝕性氣體環(huán)境中，以免損壞儀器。（4）定期維護(hù)：定期檢查儀器的電源和連接線是否正常，如有損壞或松動(dòng)應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換。（5）存儲(chǔ)和運(yùn)輸：在存儲(chǔ)和運(yùn)輸儀器時(shí)，應(yīng)注意避免劇烈震動(dòng)和碰撞，以免損壞儀器。通過(guò)正確的使用方法和定期的維護(hù)保養(yǎng)，光干涉式甲烷測(cè)定器可以保持良好的工作狀態(tài)，提供準(zhǔn)確可靠的甲烷濃度測(cè)量結(jié)果。

4 光干涉式甲烷測(cè)定的分析

4.1 干涉條紋加壓

當(dāng)氣室內(nèi)加壓時(shí)，甲烷濃度會(huì)增加，導(dǎo)致氣體折射率的變化，進(jìn)而影響光的傳播速度。這種折射率的變化會(huì)引起光的干涉條紋的移動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)氣室內(nèi)加壓時(shí)，氣體的折射率會(huì)增加，導(dǎo)致光的傳播速度減小。而光的傳播速度的減小會(huì)導(dǎo)致干涉條紋向加壓方向移動(dòng)。如果干涉條紋向加壓方向移動(dòng)，說(shuō)明甲烷濃度增加，這是因?yàn)榧淄榉肿拥拇嬖跁?huì)引起光的相位差，進(jìn)而影響干涉條紋的位置。通過(guò)測(cè)量干涉條紋的移動(dòng)距離，可以間接地推斷出甲烷濃度的變化。

4.2 氣室漏氣及干涉條紋彎曲

當(dāng)氣室存在漏氣問(wèn)題時(shí)，氣體會(huì)從氣室中泄漏出去，導(dǎo)致氣室內(nèi)的甲烷濃度減少。這種甲烷濃度的變化會(huì)影響光的折射率，進(jìn)而影響干涉條紋的形狀和位置。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)甲烷濃度減少時(shí)，氣體的折射率會(huì)降低，導(dǎo)致光的傳播速度增加。而光的傳播速度的增加會(huì)引起干涉條紋的彎曲或扭曲。如果干涉條紋出現(xiàn)彎曲，可能是由于氣室漏氣引起的甲烷濃度變化。當(dāng)氣室存在漏氣問(wèn)題時(shí)，氣體會(huì)從漏洞處泄漏出去，導(dǎo)致氣室內(nèi)的甲烷濃度減少。這種甲烷濃度的減少會(huì)導(dǎo)致光的折射率變化，進(jìn)而影響干涉條紋的形狀。通常情況下，干涉條紋會(huì)出現(xiàn)彎曲或扭曲的現(xiàn)象。如果干涉條紋明顯彎曲或扭曲，可能是由于氣室漏氣引起的甲烷濃度變化。此時(shí)，需要及時(shí)檢查氣室的密封性，修復(fù)漏氣問(wèn)題，以確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

4.3 氣室加壓后干涉條紋變虛或消失

當(dāng)氣室內(nèi)加壓時(shí)，如果氣室內(nèi)的甲烷濃度超過(guò)了儀器的測(cè)量范圍，干涉條紋可能會(huì)變得虛弱或消失。這是因?yàn)榧淄闈舛冗^(guò)高導(dǎo)致光程差過(guò)大，無(wú)法形成明顯的干涉條紋。光干涉式甲烷測(cè)定器的工作原理是基于光的干涉現(xiàn)象，通過(guò)測(cè)量干涉條紋的移動(dòng)或變化來(lái)確定甲烷濃度。當(dāng)氣室內(nèi)的甲烷濃度超過(guò)了儀器的測(cè)量范圍時(shí)，光的相位差會(huì)變得非常大，超過(guò)了儀器的檢測(cè)能力，這會(huì)導(dǎo)致干涉條紋變得非常虛弱或完全消失，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。為了避免氣室加壓后干涉條紋變虛的情況，需要在使用光干涉式甲烷測(cè)定器時(shí)注意甲烷濃度的范圍。根據(jù)儀器的規(guī)格和說(shuō)明，選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量范圍，確保甲烷濃度在可測(cè)量的范圍內(nèi)。如果需要測(cè)量較高濃度的甲烷，可以考慮使用其他測(cè)量方法或調(diào)整儀器的參數(shù)。總之，當(dāng)氣室內(nèi)的甲烷濃度超過(guò)了光干涉式甲烷測(cè)定器的測(cè)量范圍時(shí)，干涉條紋可能會(huì)變得虛弱或消失。

5 結(jié)語(yǔ)

定期檢查和清洗各個(gè)部件，可以有效延長(zhǎng)儀器的使用壽命，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。本研究的結(jié)果對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)安全和能源領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。希望本研究的成果能為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供有益的參考，推動(dòng)光干涉式甲烷測(cè)定器的發(fā)展和應(yīng)用。