紅外傳感技術在煤礦安全中的應用
我國是產煤大國，目前煤炭在我國的一次能源消費中約占70%左右，在我國經濟和社會發展中占有極其重要的地位。.然而我國煤礦死亡人數總量是世界上其他產煤國家死亡總數的3倍。面對這樣嚴峻的安全形勢，我們有必要采取任何可能的措施來保障礦工的生命安全。
隨著我國科學技術水平的提高，以及國家對煤炭安全事故的強烈關注，越來越多的新技術被應用到礦井中，以預防安全事故的發生，其中發展迅速的是紅外傳感技術在煤礦安全中的應用。
一、紅外傳感技術原理
紅外探測波段在0.76--1000μm之間。根據波長又可進一步劃分為近紅外(0.76～3μm)、中紅外(3～6μm) 、遠紅外(6～l5 m)和超遠紅外 (15—1000μm)。紅外線在應用上主要有以下特性：
(1)任何物體，只要其溫度高于絕對零度，就會向外輻射電磁波，大部分是紅外輻射。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，輻射的能量越強。
(2)分子振動和晶格振動也會向外輻射紅外電磁波，并形成紅外輻射場。
(3)不同氣體對紅外光有著不同的吸收光譜，氣體的特征光譜吸收強度與該氣體的濃度相關。
根據以上特性，應用紅外傳感器可以制成的熱成像儀、紅外探測器、紅外探傷儀和紅外氣體分析儀等。
二、紅外成像技術在煤炭安全中的應用
1、紅外成像儀探測井下隱蔽危險源
在某些情況下，煤礦井下的溫度會出現異常，甚至會引起煤炭的自燃現象，而井下存在瓦斯、煤塵等可燃物，這對于礦工來說是非常危險的。因此，有必要快速、準確的確定煤礦溫度異常的區域。采用紅外成像儀能夠實現紅外能量場的二維監測，較迅速地探測溫度異常區域區的位置、范圍和煤柱自燃溫度。
紅外成像技術探測井下危險源的過程如下：通過紅外探測器將煤層的異常紅外輻射的功率信號轉換成電信號后，成像裝置的輸出信號就可以完全一一對應地模擬掃描區域表面溫度的空間分布，經電子系統處理，傳至顯示屏上，得到與檢測區域表面熱分布相應的熱像圖。運用這一方法，能實現對目標區域進行遠距離熱狀態成像和測溫，并對被測區域的狀態進行分析判斷，快速、準確的確定煤礦溫度異常的區域。
2、紅外溫度探測技術在煤礦安全中的應用
紅外熱探測器是基于光輻射與物質相互作用的熱效應制成的器件。熱探測器探測光輻射包括兩個過程，一是吸收光輻射能量后，探測器的溫度升高;二是把溫度升高所引起的物理特性的變化轉化為相應的電信號。熱探測器的主要優點是響應波段寬，響應范圍可以擴展到整個紅外區域，可以在常溫下工作，使用方便。下面介紹紅外溫度探測技術在煤礦安全中的應用。
2.1用于探測機械部件的表面溫度
煤礦膠帶輸送機為連續工作制,運行中容易出現溫度升高的情況,尤其膠帶輸送機機頭部位，甚至可能導致火災。為提高膠帶運輸設備工作的安全可靠性，利用紅外溫度檢測器實時監測運輸設備的表面溫度，以便在必要的情況下采取斷電和灑水等保護措施。紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯集其視場內的目標紅外輻射能量,視場的大小由測溫儀的光學零件以及位置決定。紅外能量聚焦在光電探測儀上并轉變為相應的電信號,該信號經過放大器和信號處理電路按照儀器內部的算法和目標發射率校正后轉變為被測目標的溫度值。
2.2用于在機械作業過程中對人體的感應
煤礦綜掘機在工作過程中，截割頭即“炮頭”可以左右移動旋轉 ，且經常處于前進 、后退狀態 ，快速旋轉的“炮頭”存在著較大的安全隱患，可能誤傷現場的工作人員。通過利用紅外溫度探測技術探測綜掘機附近是否有人體的紅外輻射，使綜掘機的啟動、工作受到人體熱源的控制
3、 紅外探傷技術在煤礦安全中的應用
煤礦滲水往往會導致礦井的塌方，造成嚴重的后果。將紅外探傷技術應用于煤礦中對積水區域的探測，可以有效的對滲水進行提前預防。我們知道，巖層或煤層由于分子振動和晶格振動，每時每刻都會向外輻射紅外電磁波，并形成紅外輻射場。而紅外探測儀的作用就是沿巷道探測紅外輻射場的變化，確定隱伏目標是否存在及其性質。對一條掘進巷道而言，如果掘進前方或巷道外圍存在采空區老空水或隱伏含水構造，局部地段的介質成分和密度發生變化會產生一個異常場 ，并迭加于正常場之上，使正常場發生畸變。由于紅外輻射場所占的空間總是大于實體，故可通過場的變換提前發現含水區或含水構造。
