基于TDLAS的多组分气体多点监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，包括多个现场光学气室、传输线路以及室内主机三部分；该室内主机产生多束检测激光，并通过光纤传输线路将检测激光传输到多个现场光学气室内，该多个现场光学气室将待测气体吸入，并通过其内设置的反射装置让激光多次反射穿透待测气体；经多次反射后的激光信号再通过光纤传输线路返回给室内主机，室内主机对返回的激光信号进行处理、分析和识别，得到待测气体的种类和浓度信息并予以显示。本发明专利技术可实现多点监测和多种类气体监测，能应用于多种场合，且后续改进成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全生产和气体监测
，尤其涉及一种基于TDLAS的多组分气体多点监测系统。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，对工业现场安全生产的监测日益加强，例如煤炭生产、天然气开采、流通和储存、制药等。这些场合可能存在易燃易爆性气体或有毒气体，会对生产安全和环境带来巨大的危害。因此，这些场合对于易燃易爆危险性气体或有毒气体的监测提出了更高的要求。国内普遍采用半导体、催化燃烧、电化学方法检测易燃易爆危险性气体或有毒气体。检测精度低、响应慢、检测范围窄，其他气体的存在容易对检测造成干扰产生误判。而且需要经常校准，维护工作量大，使用不方便。这些问题的存在使得半导体、催化燃烧、电化学方法不足以满足更高的监测要求。当前，先进的方法是采用TDLAS(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy可调谐半导体激光吸收光谱)技术检测工程现场的易燃易爆危险性气体或有毒气体的浓度。TDLAS技术是通过检测气体透射光强或反射光强的变化来检测气体浓度的方法。每种气体分子都有自己的吸收谱特征，光源的发射谱与气体吸收谱重叠的部分才被吸收，吸收后的光强将发生变化,通过检测光强的变换即可反演出气体的浓度。由于该方法具有极高的准确性和灵敏度,同时具有动态测量范围大、响应时间快、不易受其他气体干扰、维护量小等优点，已成为当前气体检测中一个重要发展方向。当前基于TDLAS的单激光监测系统虽然有很多优点，但很多场合监测的气体不一样，监测要求不一致使得这类系统也存在一些缺陷。例如单激光多点监测就无法满足多种气体监测的要求，存在后续改进成本高，扩展性能差等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有测量范围大、响应时间快、不易受其他气体干扰、维护成本低的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，它克服了现有技术的不足，是一种可靠、低廉、安全的多点监测系统。本专利技术所采用的技术方案是：提供一种基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，包括多个现场光学气室、传输线路以及室内主机三部分；该室内主机产生多束检测激光，并通过光纤传输线路将检测激光传输到多个现场光学气室内，该多个现场光学气室将待测气体吸入，并通过其内设置的反射装置让激光多次反射穿透待测气体；经多次反射后的激光信号再通过光纤传输线路返回给室内主机，室内主机对返回的激光信号进行处理、分析和识别，得到待测气体的种类和浓度信息并予以显示。本专利技术所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统中，所述室内主机包括主机触摸屏、MCU处理器、数字处理模块和激光检测模块；该主机触摸屏用于接收用户输入和展示检测结果；该MCU处理器用于控制数字处理模块和激光检测模块，并汇总检测结果，处理用户输入数据；该数字处理模块包括调制电路、温控电路、前置调理放大电路、模/数转换电路和锁相放大电路，用于产生调制波形、控制激光器温度和处理检测数据；该激光检测模块包括激光驱动器、激光器、分光器、光合路器和光电探测器，用于产生多路检测激光和接收从现场光学气室返回的各路激光信号，并将其转换成电信号；该激光检测模块中有多个激光器，根据待测气体的种类进行选择，以发出不同波段的激光检测不同种类的待测气体。本专利技术所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统中，所述现场光学气室包括过滤网、可更换式吸气泵、气体干燥器和光学气室；该过滤网安装在可更换式吸气泵的泵口，用于滤除气体中的颗粒；该可更换式吸气泵，用于将现场气体吸入光学气室；该气体干燥器用于去除气体中的水蒸气，以保证进入现场光学气室的待测气体为干燥气体；该光学气室内设有反射装置，激光由光纤传输线路进入光学气室，并通过反射装置多次反射穿透光学气室内的待测气体。本专利技术所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统中，所述传输线路包括检测激光的光纤传输线路和电能传输线路两部分，两者之间相互独立，分别用于传递激光和传输电能；该检测激光通过传输线路中的光纤传递到分光器，再利用分光器获取多路子激光后传递到各个现场光学气室，接着光纤传递从现场光学气室出来的激光到光合路器；电能的传输用于给现场光学气室供电。本专利技术所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统中，该激光检测模块中预留有多个激光器扩展接口，用于后续增加监测气体时安装对应波段的激光器。本专利技术所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统中，该现场光学气室中还设有报警模块，用于在待测气体浓度超出预设值时，进行现场声光报警。本专利技术所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统中，所述激光器产生的激光通过光纤向下传送，分光器将其分为多路子激光，一路激光对应一台现场光学气室，每次分光器中仅一路子激光开启，并通过光纤传入对应的现场光学气室。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术中的室内主机内有多个激光器，能产生不同波段的检测激光，可根据待测气体的种类进行选择。一套系统可多点监测，多种类气体监测，能应用于多种场合，且后续改进成本低，扩展性能强。此外，本专利技术的现场光学气室结构简单，便于维修或更换，降低了整套系统的成本。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例基于TDLAS的多组分气体多点监测系统的原理结构框图；图2是本专利技术实施例激光产生示意图；图3是本专利技术实施例某一路子激光检测示意图；图4是本专利技术实施例的监测系统在整个光谱波段上能检测到的气体的分布图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，如图1所示，它从功能逻辑上可分为室内主机、传输线路和多个现场光学气室三部分，三者之间的位置连接关系在于:它由室内主机、传输线路和多个现场光学气室三部分组成，该室内主机位于控制室内，作为整个监测系统的核心，用于产生多束检测激光，接收从光学气室中传出的激光转换成浓度信息，同时也汇总、展示工程现场浓度数据；该传输线路用于电能和检测激光的传输工作；该现场光学气室位于工程现场，用于持续地、不间断地将现场气体吸入光学气室，并通过光学气室内的反射装置让激光多次反射穿透光学气室内的待测气体。室内主机，它包括主机触摸屏、MCU处理器、数字处理模块和激光检测模...

【技术保护点】
一种基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，包括多个现场光学气室、传输线路以及室内主机三部分；该室内主机产生多束检测激光，并通过光纤传输线路将检测激光传输到多个现场光学气室内，该多个现场光学气室将待测气体吸入，并通过其内设置的反射装置让激光多次反射穿透待测气体；经多次反射后的激光信号再通过传输线路返回给室内主机，室内主机对返回的激光信号进行处理、分析和识别，得到待测气体的种类和浓度信息并予以显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，包括多个现场光学气室、传输线路以及室内主机三部分；
该室内主机产生多束检测激光，并通过光纤传输线路将检测激光传输到多个现场光学气室内，该多个现场光学气室将待测气体吸入，并通过其内设置的反射装置让激光多次反射穿透待测气体；经多次反射后的激光信号再通过传输线路返回给室内主机，室内主机对返回的激光信号进行处理、分析和识别，得到待测气体的种类和浓度信息并予以显示。
2.根据权利要求1所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，所述室内主机包括主机触摸屏、MCU处理器、数字处理模块和激光检测模块；
该主机触摸屏用于接收用户输入和展示检测结果；
该MCU处理器用于控制数字处理模块和激光检测模块，并汇总检测结果，处理用户输入数据；
该数字处理模块包括调制电路、温控电路、前置调理放大电路、模/数转换电路和锁相放大电路，用于产生调制波形、控制激光器温度和处理检测数据；
该激光检测模块包括激光驱动器、激光器、分光器、光合路器和光电探测器，用于产生多路检测激光和接收从现场光学气室返回的各路激光信号，并将其转换成电信号；该激光检测模块中有多个激光器，根据待测气体的种类进行选择，以发出不同波段的激光检测不同种类的待测气体。
3.根据权利要求2所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，所述现场光学气室包括过滤网、可更换式吸气泵、气体干燥器和光学气室；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋，钱进，周斌，汪磊，陈悦，
申请(专利权)人：武汉阿卡瑞思光电自控有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42