基于光纤传感器的空气多参数检测系统技术方案

本实用新型专利技术揭示了一种基于光纤传感器的空气多参数检测系统，应用于空气检测技术领域。系统包括数据处理模块，以及与所述数据处理模块相连接的气体检测模块和显示模块；所述气体检测模块用于检测待测气体，将获得的携带待测气体浓度信息的数据输入至数据处理模块中；所述数据处理模块对接收到的携带待测气体浓度信息的数据进一步处理，获得待测气体浓度信息；所述显示模块对所述待测气体浓度信息进行显示。本实用新型专利技术能够测量不同气体的浓度，具有灵敏度高，响应速度块、稳定性好、抗电磁干扰能力强的优点。

Multi parameter air detection system based on optical fiber sensor

The utility model discloses an air multi parameter detection system based on optical fiber sensor, which is applied to the air detection technology field. The system includes data processing module, and the gas is connected with the data processing module, detection module and a display module; the gas detection module is used for detecting gas, will be carrying the data input to the data processing module to measure the gas concentration information; the data processing module for receiving the gas to be measured the concentration data for further processing to carry, gas concentration information to be measured; the display module of the measured gas concentration information display. The utility model can measure the concentration of different gases, and has the advantages of high sensitivity, good response speed block, good stability and strong anti electromagnetic interference ability.

【技术实现步骤摘要】
基于光纤传感器的空气多参数检测系统
本技术涉及一种空气检测
，尤其是涉及一种基于光纤传感器的空气多参数检测系统。
技术介绍
随着全球经济的迅速发展，生活环境却不断恶化，各种有毒、有害，以及温室气体的排放，导致空气污染、雾霾等问题，严重影响了人们的生活和健康。环境污染是世界工业不断发展带来的产物，也是发达国家和发展中国家所要共同面临的问题。空气污染的检测与治理更是与人类的生命健康息息相关，因而受到了广泛的重视。目前，国内多数易燃、易爆等石化工业场所排放的空气中存在大量有毒、有害的，以及温室气体，但其依然采用传统的催化式传感器进行空气检测，催化式传感器容易受到周围环境影响，测量精度低，极易产生零点漂移，并且需要定时对其校准，增加维护成本的同时其检测的数据精度较低。另外传统的传感器容易出现催化剂中毒现象，导致其寿命缩短。因此，如何对空气的环境进行检测，尤其是对空气中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)的检测是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于光纤传感器的空气多参数检测系统，能够对空气中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)二氧化硫(SO2)等有害气体进行检测。为实现上述目的，本技术提出如下技术方案：一种基于光纤传感器的空气多参数检测系统，包括用于检测待测气体，获得携带待测气体浓度信息数据的气体检测模块；用于对所述携带待测气体浓度信息数据进行处理，获得待测气体浓度的数据处理模块；以及用于对所述待测气体浓度进行显示的显示模块；所述气体检测模块与数据处理模块相连接，所述数据处理模块与显示模块相连接。优选地，所述气体检测模块包括用于产生光强稳定的光的光源发生模块，用于检测待测气体并输出携带待测气体浓度信息的光的观测盒模块，以及用于将携带待测气体浓度信息的光转换为电信号的光探测器模块，所述光源发生模块与观测盒模块相连接，所述观测盒模块与光探测器模块相连接。优选地，所述光源发生模块包括用于产生光的光源驱动电路模块，用于使光维持光强稳定的光功率稳定电路模块，以及使光源驱动电路模块产生一定强度光的光源偏置电路模块，所述光源偏置电路模块与光源驱动电路模块相连接，所述光功率稳定电路模块与光源驱动电路模块相连接。优选地，所述观测盒模块包括复数斩波器，复数滤光片，耦合器，以及待测气体室，所述斩波器与滤光片相连接，所述滤光片与耦合器相连接，所述耦合器与待测气体室相连接。优选地，所述数据处理模块包括进行数据通信的第一数据处理模块和第二数据处理模块，所述第一数据模块包括相连接的前置放大器模块、带通滤波器模块、锁相放大器模块和模数转换模块，所述第二数据处理模块为微处理器控制模块，所述前置放大器模块与光探测器模块相连接，模数转换模块与微处理器控制模块相连接。优选地，所述系统还包括与数据处理模块、气体检测模块和显示模块相连接并为其提供电源的电源模块。优选地，所述系统还包括与所述微处理器控制模块相通信、用于发送待测气体浓度至远程监控中心的GPRS通信模块。优选地，所述电源模块包括相连接的用于进行电压转换、电路保护的电源管理电路模块，用于储存电能太阳能电池组，以及用于将太阳能转换为电能的太阳能板。本技术的有益效果是：本技术所述的基于光纤传感器的空气多参数检测系统，通过查询不同气体的光谱吸收峰，进而改变气体检测模块中光的中心波长来测量不同气体的浓度，具有灵敏度高，响应速度块、稳定性好、抗电磁干扰能力强的优点，能够有效的减少成本。附图说明图1是本技术的空气多参数检测系统结构框图；图2是本技术的光源发生模块结构框图；图3是本技术的光源驱动电路模块电路图；图4是本技术的光功率稳定电路模块电路图；图5是本技术的观测盒模块结构框图；图6是本技术的气体浓度检测及处理流程图；图7是本技术的GPRS通信模块的数据传输流程图。具体实施方式下面将结合本技术的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。本技术所揭示的一种基于光纤传感器的空气多参数检测系统，能够测量不同的气体的浓度，如二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)二氧化硫(SO2)等，应用于煤炭、石油化工等工业场所。如图1所示，一种基于光纤传感器的空气多参数检测系统，包括数据处理模块，以及与所述数据处理模块相连接的气体检测模块和显示模块；所述气体检测模块用于检测待测气体，获得携带待测气体浓度信息数据，并将所述携带待测气体浓度信息数据输入至数据处理模块，所述数据处理模块对接收到携带待测气体浓度信息数据进行处理，获得待测气体浓度，并将所述待测气体浓度信息在显示模块中进行显示。具体的，所述气体检测模块通过利用光强稳定的光束来对被测气体进行浓度测量，通过改变所述光束的中心波长，能够测量空气中不同的气体，如二氧化碳、甲烷、二氧化氮等气体。进一步地，所述气体检测模块包括光源发生模块，观测盒模块，以及光探测器模块，所述光源发生模块与观测盒模块相连接，所述观测盒模块中放置待测气体，所述光源发生模块产生光强稳定的光束，记为第一光束，并将所述第一光束输入至所述观测盒模块中，由于待测气体对所述第一光束进行部分吸收，所述观测盒模块输出被待测气体吸收的光束，记为第二光束，所述第二光束携带有待测气体浓度信息；所述观测盒模块与光探测器模块相连接，从观测盒模块中输出的第二光束进一步被光探测器模块接收，所述光探测器模块根据接收到的第二光束进行光电转换，产生电信号，所述电信号即为携带待测气体浓度信息的数据，光探测器模块将电信号输入至数据处理模块中进一步处理。本实施例中，所述光源发生模块产生的光束覆盖待测气体的吸收光谱，光源发生模块产生光强稳定的光束通过待测气体后，光束中波长与待测气体的吸收波长相吻合的光会产生共振吸收，导致光的强度会产生衰减，所述光束的强度衰减和待测气体的浓度，以及光在待测气体中经过的路程有关，符合比尔-朗伯定律，通过测量待测气体后光强度的衰减，能够获得被测气体的浓度。进一步地，结合图2、图3、图4所示，所述光源发生模块包括光源驱动电路模块，以及与所述光源驱动电路模块相连接的光功率稳定电路模块和光源偏置电路模块，所述光源偏置电路模块作用于光源驱动电路模块使其产生一定强度的光，所述光功率稳定电路模块使所述光保持为光强稳定的光。如3图所示，光源驱动电路模块的电路图，输入信号电压Vc、输入信号电压Vdc和输入信号电压Vac分别经过一个10KΩ电阻加到运算放大器A1的反相输入端和地之间，运算放大器A1的输出电压端通过一10KΩ电阻反馈到其反相输入端，运算放大器A1的正相端通过一2.5KΩ电阻接地，运算放大器A1的输出电压端与运算放大器A2的正相端相连接，且运算放大器A2正相端通过一100KΩ电阻接地，运算放大器A2的输出电压端通过一100Ω电阻与三级管的基极相连接，所述三极管的集电极与激光二极管相连接；Vdc作为光源的直流偏置输入电压信号，而Vac则是交流调制输入电压信号，Vdc和Vac经运算放大器A1叠加并经运算放大器A2放大后驱动三极管给发光二极管提供电流。本实施例中，为了保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤传感器的空气多参数检测系统，其特征在于，包括用于检测待测气体，获得携带待测气体浓度信息数据的气体检测模块；用于对所述携带待测气体浓度信息数据进行处理，获得待测气体浓度的数据处理模块；以及用于对所述待测气体浓度进行显示的显示模块；所述气体检测模块与数据处理模块相连接，所述数据处理模块与显示模块相连接；所述气体检测模块包括用于产生光强稳定的光的光源发生模块，用于放置待测气体并输出携带待测气体浓度信息的光的观测盒模块，以及用于将携带待测气体浓度信息的光转换为电信号的光探测器模块，所述光源发生模块与观测盒模块相连接，所述观测盒模块与光探测器模块相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感器的空气多参数检测系统，其特征在于，包括用于检测待测气体，获得携带待测气体浓度信息数据的气体检测模块；用于对所述携带待测气体浓度信息数据进行处理，获得待测气体浓度的数据处理模块；以及用于对所述待测气体浓度进行显示的显示模块；所述气体检测模块与数据处理模块相连接，所述数据处理模块与显示模块相连接；所述气体检测模块包括用于产生光强稳定的光的光源发生模块，用于放置待测气体并输出携带待测气体浓度信息的光的观测盒模块，以及用于将携带待测气体浓度信息的光转换为电信号的光探测器模块，所述光源发生模块与观测盒模块相连接，所述观测盒模块与光探测器模块相连接。2.根据权利要求1所述的空气多参数检测系统，其特征在于，所述光源发生模块包括用于产生光的光源驱动电路模块，用于使光维持光强稳定的光功率稳定电路模块，以及使光源驱动电路模块产生一定强度光的光源偏置电路模块，所述光源偏置电路模块与光源驱动电路模块相连接，所述光功率稳定电路模块与光源驱动电路模块相连接。3.根据权利要求1所述的空气多参数检测系统，其特征在于，所述观测盒模块包括复数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张少华，肖金球，顾敏明，陈多观，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32