一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，解决传统传感器由于自身需要现场供电，在易燃易爆等工业环境中应用时存在安全隐患，且这类传感器寿命短、精度低、常存在误测误报问题。该系统基于可调谐二极管吸收光谱技术，包括气体吸收池、准直透镜、窗口镜，与气体吸收池相连的光纤，与光纤相连的分束器和光电探测器，以及与分束器相连的激光器。激光器出射光经分束器分光后由入射光纤传输进入气体吸收池，出射光耦合进入出射光纤后由光电探测器进行接收；光电探测器信号输出端连接有信号处理主板，信号处理主板对信号处理后可以反演出气体浓度。最后通过通信电路将相应的位置浓度信息及每路检测装置状态信息上传到上位机并显示。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及天然气泄漏和其它有毒有害气体检测领域，具体的说是一种用于井下煤矿瓦斯、地下管网有毒有害气体无源检测装置。
技术介绍
目前工业上用于气体浓度检测的传感器多为催化燃烧式和电化学式这类传统传感器。传统传感器由于自身需要现场供电，在易燃易爆等工业环境中应用时存在安全隐患，并且这类传感器寿命短、精度低、稳定性差，经常存在误测误报现象。因此非常需要一种不需要现场供电，能够克服传统传感器局限且灵敏度高的天然气管网及其它有毒有害气体泄漏监测装置。
技术实现思路
本技术为解决目前井下煤矿瓦斯、地下管网有毒有害气体检测装置需要现场供电且灵敏度不高的技术问题，提出一种基于光纤耦合的无源气体检测装置。本技术是采用如下技术方案实现的：一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，包括激光器、顺次位于激光器出射光路上的入射光纤、第一准直器、以及一个气体吸收池；气体吸收池设有入射窗口和出射窗口，第一准直器的出射端正对气体吸收池的入射窗口；气体吸收池的出射窗口外设有用于聚集出射激光的第二准直器，第二准直器的出射端连接有出射光纤；出射光纤的出射端设有光电探测器，光电探测器的信号输出端连接有信号处理主板，信号处理主板通过通信电路连接有显示终端。一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，包括激光器以及顺次位于激光器出射光路上的分束器；所述分束器的多个出射端口均连接有一个入射光纤，每个入射光纤均连接有一个第一准直器，每个第一准直器的出射端均设有一个气体吸收池；气体吸收池设有入射窗口和出射窗口，第一准直器的出射端正对气体吸收池的入射窗口；每个气体吸收池的出射窗口外设有一个用于采集该气体吸收池出射激光的第二准直器，每个第二准直器的出射端均连接有一个出射光纤；每个出射光纤的出射端均设有一个光电探测器；多个光电探测器的信号输出端共同连接有信号处理主板，信号处理主板通过通信电路连接有显示终端。进一步的，所述气体吸收池采用单光程对射结构；入射窗口和出射窗口分别位于气体吸收池相对的两侧且位于同一轴线上。进一步的，所述气体吸收池采用多光程反射式结构，入射窗口和出射窗口位于气体吸收池的同一侧；气体吸收池上与入射窗口和出射窗口相对的内壁上设有反射镜；所述反射镜与入射窗口和出射窗口的位置关系能保证入射激光经反射镜反射后由出射窗口出射。进一步的，所述气体吸收池的入射窗口和出射窗口均采用楔形窗片；所述楔形窗片的斜面与竖直面呈8度夹角且该斜面朝向气体吸收池内部；气体吸收池除入射窗口和吸收窗口以外的部分全部或者部分采用滤网制成。进一步的，通信电路采用RS485或者以太网。进一步的，所述的激光器采用可调谐半导体激光器。所述的激光器出射光由入射光纤（或者经光纤分束器分光）后传输进入气体吸收池，出射光耦合进入出射光纤后由光电探测器进行接收；光电探测器信号输出端连接有信号处理模块，信号处理模块对信号处理后可以反演出气体浓度。最后通过通信电路将相应的位置浓度信息及每路检测装置状态信息上传到上位机并显示。激光器和所有信号处理电路可以放置在监控室及其它安全区域，通过光纤将探测激光传输至现场检测探头，探测激光通过气体吸收池后将携带气体吸收信息，最终再被耦合进入光纤传回监控室进行信号解析，得出泄漏气体浓度信息。准直透镜前方固定斜八度楔形镜片，以防止灰尘污染光路而影响传感器寿命。激光器出光可以直接或者通过光纤分束器分光后经光纤耦合进入气体吸收池，即一个激光器可以根据现场布点要求实现单路或者多路同时测量。信号处理模块可以对每个检测装置进行编号，通过检测装置安装的地理位置实现气体泄漏定位。利用通信网络将每个安装点位的信息发送至上位机，实现多点无人值守监测。装置不仅可以用于瓦斯气体检测，同时可以更换不同波长激光器用于不同场合的多种有毒有害气体检测。附图说明图1本技术对射式结构示意图。图2本技术反射式结构示意图。1-激光器，2-分束器，3-入射光纤，4-第一准直器，5-楔形窗片，6-滤网，7-第二准直器，8-出射光纤，9-光电探测器，10-信号处理主板，11-显示终端，12-反射镜。具体实施方式如图1、图2所示，一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，包括激光器1，分束器2，入射光纤3，第一准直器4，楔形窗片5，滤网6，第二准直器7，出射光纤8，光电探测器9，信号处理主板10，显示终端11，反射镜12。所述的激光器1发出的光经过分束器2分束后由入射光纤3传输至监测现场，由第一准直器4准直后通过楔形窗片5进入气体吸收池，然后由另一侧的第二准直器7准直后耦合进入出射光纤8，出射光纤8将携带气体吸收信息的光信息传回监控室，由光电探测器9进行接收，信号处理主板10对光电探测器9的信号进行处理，得出浓度信息，最终通过通信电路将气体浓度信息显示在显示终端11上。当检测系统需要高的检测精度时，由第一准直器4准直后通过楔形窗片5进入气体吸收池后，通过气池底部反射镜12反射，由第二准直器准直后耦合进入出射光纤8。所述的分束器2将激光器1发出的光分为若干束，然后连接若干检测探头以对不同的区域进行监测，同时可以对不同地理位置的探头进行编号，通过检测装置安装的地理位置实现气体泄漏定位。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，其特征在于，包括激光器（1）、顺次位于激光器（1）出射光路上的入射光纤（3）、第一准直器（4）、以及一个气体吸收池；气体吸收池设有入射窗口和出射窗口，第一准直器（4）的出射端正对气体吸收池的入射窗口；气体吸收池的出射窗口外设有用于聚集出射激光的第二准直器（7），第二准直器（7）的出射端连接有出射光纤（8）；出射光纤（8）的出射端设有光电探测器（9），光电探测器（9）的信号输出端连接有信号处理主板（10），信号处理主板（10）通过通信电路连接有显示终端（11）。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，其特征在于，包括激光器（1）、顺次位于激光器（1）出射光路上的入射光纤（3）、第一准直器（4）、以及一个气体吸收池；气体吸收池设有入射窗口和出射窗口，第一准直器（4）的出射端正对气体吸收池的入射窗口；气体吸收池的出射窗口外设有用于聚集出射激光的第二准直器（7），第二准直器（7）的出射端连接有出射光纤（8）；出射光纤（8）的出射端设有光电探测器（9），光电探测器（9）的信号输出端连接有信号处理主板（10），信号处理主板（10）通过通信电路连接有显示终端（11）。2.如权利要求1所述的一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，其特征在于，所述气体吸收池采用单光程对射结构；入射窗口和出射窗口分别位于气体吸收池相对的两侧且位于同一轴线上。3.如权利要求1所述的一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，其特征在于，所述气体吸收池采用多光程反射式结构，入射窗口和出射窗口位于气体吸收池的同一侧；气体吸收池上与入射窗口和出射窗口相对的内壁上设有反射镜（12）；所述反射镜（12）与入射窗口和出射窗口的位置关系能保证入射激光经反射镜（12）反射后由出射窗口出射。4.如权利要求1~3任一项所述的一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，其特征在于，所述气体吸收池的入射窗口和出射窗口均采用楔形窗片（5）；所述楔形窗片（5）的斜面与竖直面呈8度夹角且该斜面朝向气体吸收池内部；气体吸收池除入射窗口和吸收窗口以外的部分全部或者部分采用滤网（6）制成。5.如权利要求1~3任一项所述的一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，其特征在于，通信电路采用RS485或者以太网。6.一种基于光纤耦合的无源瓦斯气体检测装置，其特征在于，包括激光器（1）以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁松，李明星，常代有，
申请(专利权)人：山西中科华仪科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14