光干涉式甲烷测定器干涉条纹常见故障及调修
摘 要：光干涉式甲烷测定器是我国煤矿井下普遍采用的一种测定甲烷浓度的便携式仪器。为了保障煤矿井下的生产安全和人身安全，需要对光干涉式甲烷测定器进行示值校准。本文通过对光干涉式甲烷测定器仪器的原理的分析和阐述，结合作者近几年来在工作中常遇到的干涉条纹故障及维修方法的归纳总结，利用通俗的语言，提出了干涉条纹的消失与校正、干涉条纹模糊不清与调整、干涉条纹的读数不准确和修正等三种常见的故障分析和调修方法。 关键词：光干涉式甲烷测定器 故障 调修 光干涉式甲烷测定器是我国煤矿井下普遍采用的一种测定甲烷浓度的便携式仪器。其量值准确与否，直接关系到煤矿井下的生产安全和人身安全。该仪器应用光波的干涉原理能够讯速地测定气体浓度的大小。由于使用频繁，使用环境十分恶劣，容易被振动和碰撞，易出现故障。本人将近几年来在工作中常遇到的干涉条纹故障及维修方法进行了总结，与本专业同仁进一步探讨。 一、仪器的原理 仪器内部的光学系统如图所示： 由光源1发出的光经过聚光镜2后到达平面镜3，并在0点分为两个部分：一部分反射，一部分折射。第一部分光束穿过气室的侧室，折光棱镜像将其折回穿过另侧的小室后又回到平面镜框，折射入平面镜后在其后面表面（镀反射膜）反射，于0点穿出平面镜向反射棱镜7前进，经偏折后进入望远镜8，第2部分光束折射入平面镜后在其后表面反射，然后穿过气室中央小室回到平面镜，于0′点反射后与第1部分光束会合，一同进入望远镜，两光束的物镜的焦平面上产生特有的干涉现象；干涉花样中央为白纹，两旁为彩纹，眼睛通过目镜进行观测。 二、常见故障及维修 1、干涉条纹的消失与校正 先检查开关的线路是否正常，灯泡是否烧坏或接触不良的现象，如果还找不到干涉条纹，则检查灯泡位置，检查光屏移动和内部各光学零件位置安装是否正确。方法如下：灯泡安装利用灯座调节螺母及紧固螺钉使灯丝位置与光缆平等，并使灯泡发出的光恰好通过光缆，投射到平面镜上，用一张宽10mm，长50mm的洁白硬纸条放在平面镜前，投射来的光线是否正在平面镜的右边，光的位置不能高于或低于镜面，否则应调整灯泡。 然后把白纸条垂直放在气室右侧孔位置，从平面镜反射出来的光线刚好通过气室右侧孔，如果有偏斜，可稍调节平面镜。再将白纸条移到折光棱镜前，检查光线是否正直，如果不正，可移动光缆和灯泡的位置。当光斑符合要求后，再将白纸条放在测微玻璃和目镜筒的中间，检查光线通过平面镜、反射棱镜、物镜后是否投射到目镜视场中央。如偏高或偏低，可调节粗动螺杆；偏左或偏右时，可拨动反射棱镜。通过以上步骤的反复调整，便可找到干涉条纹。 2、干涉条纹模糊不清与调整 首先检查目镜的成像是否调好，此时旋转保护玻璃座来调节视距，使能同时看清干涉条纹和分划刻线。再检查灯泡是否变黑或位置不当，如果是，更换灯泡或是调节位置。 由于光干涉式甲烷测定器的使用场所粉尘太多，再加上仪器长期使用吸收管内的药品颗粒太小，灰尘与污物易进入仪器内，光学零件被沾污，造成通过的光线强度变弱，导致条纹模糊不清。因此需要检查光学元件是否清洁，进行必要的擦洗。擦洗方法：一般用小棒卷脱脂棉，浸少许酒精，擦试玻璃表面，再用洁白细软的净布或绸布擦亮。如果有油脂，可用碳酸钙、乙醚作同样的擦洗。擦洗时一定要注意不要使酒精等浸入平面镜的镀膜面、物镜的胶合面和分划板的涂漆面以免损坏。 检查气室主要是检查内表面是否有脱漆现象，露铜的地方用黑漆涂补。擦洗干净气室两端面后，烤热，均匀涂上一层薄粘合剂，垂直把两平行玻璃安上，不能在安上后再去推动，以避免影响光线投射和干涉条纹的清晰。 以上方法不能解决时，则需要检查聚光镜安装位置是否不当，调节后，增强聚光强度；物镜位置是否安装不当，调节前后距离，改变干涉条纹在分划板上成像的清晰度。 3、干涉条纹的读数不准确和修正 干涉条纹过宽或过窄导致示值超差时，微调调节物镜的前后位置，向反射棱镜方向移动，条纹间距变宽，反方向则变窄。也可在折光棱镜及平面镜底面垫锡箔（层数不该超过二层）或修挫平面镜底面（应保证平整、无毛层）。采用修挫方法能保证条纹宽度在较长时间内稳定。 干涉条纹倾斜无法读数时，可修磨折光棱镜座的底面，沿左右方向修磨，使它绕大面的法线旋转，再修磨平面镜底座，使平面镜与聚光镜及气室平行玻璃成45°交角，并且保持向后倾斜的微小角度（小于1°）。 干涉条纹变粗或变虚导致读数不准，首先检查光学各零件是否不洁净，先擦洗干净，再检查光路是否正确；若还未能改变时，则要检查平面镜的平行度和折光棱镜的直角。 注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文