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瓦斯爆炸成为中国矿难的主要原因,其产生原因很多,诸如:使用不合指标的检测产品、检测设备不够、检测仪的灵敏度过低、检测仪器过期或未及时校准等。瓦斯爆炸三个必要条件为:1)瓦斯浓度5%-16%;2)高温热源(＞650℃)存于瓦斯引火感应期;3)氧气浓度＞12%。矿井中的氧气浓度通常大于12%,这是矿工在井下生存及作业的必要条件。因此,防止瓦斯爆炸主要在于实时监控瓦斯浓度并杜绝火源。在井下作业时,因设备、照明等难免会产生火花,因此主动地对瓦斯浓度进行实时、分布式的监控和检测而具有更重要的意义。针对上述原因,本文设计了基于四光路双干涉分布式瓦斯检测系统。该系统是基于光干涉理论和比尔-朗伯吸收定律,通过CCD采集光干涉条纹的强度变化来反测瓦斯气体的浓度变化来工作的。此外,本文还专门为井下作业的矿工设计了便携式的瓦斯检测仪可实时实地的对瓦斯浓度进行检测并及时地进行报警。本文所研制的分布式及便携式的光学瓦斯检测系统具有以下主要的特点:1)通过检测干涉条纹的强度变化,而不是通过计数干涉条纹的移动来测得瓦斯气体浓度的变化。避免了常规的光干涉瓦斯检测仪在到新环境检测瓦斯浓度时需要调零,同时避免人眼读干涉条纹移动量产生误差;2)提出了双干涉仪,测量干涉仪中一路光经过标准气室,另一路光暴露在瓦斯中;参考干涉仪两路光均暴露在瓦斯气体中。通过参考干涉仪可补偿由光源波动和外界环境变化引起的测量误差,从而提高了检测气体的精确度。3)气室设计结构简单,无鼓风泵等振动器件,系统运行稳定可靠;4)采用CCD图像技术,并结合LabVIEW实验平台开发了瓦斯浓度分布式检测系统。该系统可多点实时采集、分析、显示瓦斯浓度曲线并具有数据的远程通信、保存及回放之功能,为系统及科学地研究矿井瓦斯气体浓度变化提供依据;5)便携式瓦斯检测系统采用CPLD芯片(EPM7064),该芯片可精确的产生面阵CCD所需的时序信号并可避免使用大量的电子元器件。同时,本文选用ARM7TDMI-S微处理器处理CCD输出的视频信号。由于ARM7处理速度快、外围接口丰富可满足处理CCD输出视频信号的数据量大、频率快的需求;且该系统具有LCD实时显示浓度值、声光报警和网口数据下载和通讯等功能;6)该检测系统具有稳定性高、防爆性好、响应速度快和使用寿命长的特点,并符合国家《煤矿安全规程》规定中对矿井瓦斯检测仪器的要求。