一种气体浓度检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种气体浓度检测装置，涉及气体检测技术领域，主要目的是用以解决现有技术中可测量气体种类单一，测量精度低的问题，所述气体浓度检测装置包括：信号发生器、锁相放大器、至少一个激光器、光纤耦合器、气室、探测器、数据采集卡、控制模块、电化学传感器模组，具体通过激光器输出待检测气体吸收谱线波长的激光束，经过长光程气室内的多次反射，经探测器接收，以及锁相放大器解调出含有浓度信息的二次谐波信号，通过控制模块对对含有浓度信息的二次谐波信号进行处理，计算出待检测气体的浓度。本实用新型专利技术主要用于多种气体浓度的检测。

A device for detecting gas concentration

The utility model provides a gas concentration detection device, which relates to the technical field of gas detection. The main purpose of the device is to solve the problems of a single type of measurable gas and low measurement accuracy in the prior art. The gas concentration detection device comprises a signal generator, a phase-locked amplifier, at least one laser and an optical fiber coupler. Combiner, gas chamber, detector, data acquisition card, control module, electrochemical sensor module, specifically through the laser output to be detected gas absorption spectrum wavelength of the laser beam, through the long optical path gas chamber multiple reflections, received by the detector, and the lock-in amplifier demodulated the second harmonic signal containing concentration information. The second harmonic signal containing concentration information is processed by the control module to calculate the concentration of the gas to be detected. The utility model is mainly used for detecting various gas concentrations.

【技术实现步骤摘要】
一种气体浓度检测装置
本技术涉及气体检测
，尤其涉及一种气体浓度检测装置。
技术介绍
近年来，煤矿事故已经明显下降，但是重大煤矿安全事故仍然时有发生，对人民的生命和财产造成具体损失，在国际上已产生了不良影响。可燃气体爆炸事故是当前煤矿安全生产中威胁最大、最突出的一个问题。究其原因，除单纯追求高产、高效益的人为因素外，生产技术水平不高，对危险气体如瓦斯、一氧化碳等气体的检测采用人工巡检为多，自动化装置、先进的检测设施使用效率低，增加了煤矿安全事故的发生几率，因此，气体浓度检测受到了广泛关注。目前，市面上常用的气体浓度检测装置主要采用单端单光源入射到气体池中，光源的单一性决定了测量其他的种类少，局限性大，在某些研究中采用的是一个光源对应一个气体池的方式解决多光源耦合问题，但随着测量组分的增加，对装置的复杂性以及测量精度的要求更高。
技术实现思路
本技术提供一种气体浓度检测装置，用以解决现有技术中可测量气体种类单一，测量精度低的问题。本技术提供了一种气体浓度检测装置，包括：信号发生器、锁相放大器、至少一个激光器、光纤耦合器、气室、探测器、数据采集卡、控制模块、电化学传感器模组；所述信号发生器分别与所述锁相放大器、所述激光器相连，所述信号发生器，用于将所述信号发生器生成的参考信号与调制信号分别发送至所述锁相放大器与所述激光器；所述激光器与所述光纤耦合器相连，所述激光器，用于根据所述调制信号产生不同波长的激光束，所述光纤耦合器，用于将所述不同波长的激光束进行耦合；所述光纤耦合器与所述气室相连，所述气室，用于将耦合后的激光束进行多次反射以及扫描；所述气室，还用于接收待检测气体；所述气室与所述探测器相连，所述探测器，用于接收气室输出的激光束；所述探测器与所述锁相放大器相连，所述锁相放大器，用于从所述气室输出的激光束中提取特定频率的信号，对所述气室输出的激光束进行去噪；所述锁相放大器与所述数据采集卡相连，所述数据采集卡，用于从去噪后的激光束中采集第一电压信号，并将所述第一电压信号传递至所述控制模块；所述气室还与所述电化学传感器模组相连，所述电化学传感器模组，用于对气室输出的待检测气体进行检测，并将检测到的信号传递至所述数据采集卡；所述电化学传感器模组与所述数据采集卡相连，所述数据采集卡，还用于从所述电化学传感器模组检测到的信号中采集第二电压信号，并将所述第二电压信号传递至所述控制模块；所述控制模块与所述信号发生器相连，所述控制模块，用于控制所述信号发生器产生不同的信号；所述控制模块与所述数据采集卡相连，所述控制模块，还用于对所述数据采集卡采集到的第一电压信号与第二电压信号进行处理，得到待检测气体的浓度值。进一步地，所述气室的中心位置安装有用于获取温度信号的第一传感器以及用于获取压力信号的第二传感器；所述数据采集卡分别与所述第一传感器、所述第二传感器相连，所述数据采集卡，还用于采集所述温度信号、所述压力信号，并将所述温度信号、所述压力信号传递至所述控制模块；所述控制模块，还用于根据所述温度信号、所述压力信号对所述待检测气体的浓度值进行修正。进一步地，所述装置还包括：激光驱动器，用于控制所述激光器产生不同波长的激光束；激光器选择器，用于配合所述激光驱动器调制激光器产生不同波长的激光束；以及安装在所述激光器底部的激光器底座；其中，所述信号发生器与所述激光驱动器相连，所述激光驱动器与所述激光器选择器相连，所述激光器选择器与所述激光器相连。进一步地，在所述气室的进气口设置有计量待检测气体流量的计量器。进一步地，在所述气室的输入口安装有准直器；所述准直器与所述光纤耦合器相连，所述准直器，用于调整所述激光束进入所述气室的角度。进一步地，在所述气室的输出口安装有聚焦器；所述聚焦器与所述探测器相连，所述聚焦器，用于将聚焦所述气室输出的激光束。进一步地，所述装置还包括：真空泵，用于将所述电化学传感器模组输出待检测气体输出至废气处理；所述真空泵分别与所述电化学传感器模组、所述废气处理相连。由上述技术方案可知，本技术提供的气体浓度检测装置，通过激光器输出待检测气体吸收谱线波长的激光束，经过长光程气室内的多次反射，经探测器接收，以及锁相放大器解调出含有浓度信息的二次谐波信号，通过控制模块对对含有浓度信息的二次谐波信号进行处理，计算出待检测气体的浓度。与现有技术中采用单光源入射方式相比，本技术实施例通过多路激光器来实现信号波长的调制，经过高频调制可以抑制低频段的背景噪声干扰，提高系统的测量精度，通过控制模块来控制和切换激光器的工作状态，从一系列激光器中依次选择测量激光束导入到检测光路，实现对多组分气体的分时顺序检测。附图说明图1为本技术一实施例提供的气体浓度检测装置的结构示意图；图2为本技术另一实施例提供的气体浓度检测装置的结构示意图；图3a为本技术另一实施例提供的二次谐波信号的波峰与波谷的比值与调制系数的变化关系示意图；图3b为本技术另一实施例提供的调制系数与二次谐波峰值的关系曲线示意图；图4为本技术另一实施例提供的气体浓度检测装置的结构原理框图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。图1示出了本技术一实施例提供的气体浓度检测装置内部的结构示意图，如图1所示，该气体浓度检测装置包括：信号发生器101、锁相放大器113、至少一个激光器106、光纤耦合器107、气室109、探测器112、数据采集卡102、控制模块116、电化学传感器模组118；其中，信号发生器101分别与锁相放大器113、激光器106相连，信号发生器101，用于将信号发生器101生成的参考信号与调制信号分别发送至锁相放大器113与激光器106；激光器106与光纤耦合器107相连，激光器106，用于根据调制信号产生不同波长的激光束，光纤耦合器107，用于将不同波长的激光束进行耦合；光纤耦合器107与气室109相连，气室109，用于将耦合后的激光束进行多次反射以及扫描；气室109，还用于接收待检测气体；气室109与探测器112相连，探测器112，用于接收气室输出的激光束；探测器112与锁相放大器113相连，锁相放大器113，用于从气室109输出的激光束中提取特定频率的信号，对气室109输出的激光束进行去噪；锁相放大器113与数据采集卡102相连，数据采集卡102，用于从去噪后的激光束中采集第一电压信号，并将第一电压信号传递至控制模块116；气室109还与电化学传感器模组118相连，电化学传感器模组118，用于对气室109输出的待检测气体进行检测，并将检测到的信号传递至数据采集卡102；电化学传感器模组118与数据采集卡102相连，数据采集卡102，还用于从电化学传感器模组118检测到的信号中采集第二电压信号，并将第二电压信号传递至控制模块116；控制模块116与信号发生器101相连，控制模块116，用于控制信号发生器101产生不同的信号；控制模块116与数据采集卡102相连，控制模块116，还用于对数据采集卡102采集到的第一电压信号与第二电压信号进行处理，得到待检测气体的浓度值。由此，上述的气体浓度检测装置，通过激光器输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体浓度检测装置，其特征在于，包括：信号发生器、锁相放大器、至少一个激光器、光纤耦合器、气室、探测器、数据采集卡、控制模块、电化学传感器模组；所述信号发生器分别与所述锁相放大器、所述激光器相连，所述信号发生器，用于将所述信号发生器生成的参考信号与调制信号分别发送至所述锁相放大器与所述激光器；所述激光器与所述光纤耦合器相连，所述激光器，用于根据所述调制信号产生不同波长的激光束，所述光纤耦合器，用于将所述不同波长的激光束进行耦合；所述光纤耦合器与所述气室相连，所述气室，用于将耦合后的激光束进行多次反射以及扫描；所述气室，还用于接收待检测气体；所述气室与所述探测器相连，所述探测器，用于接收气室输出的激光束；所述探测器与所述锁相放大器相连，所述锁相放大器，用于从所述气室输出的激光束中提取特定频率的信号，对所述气室输出的激光束进行去噪；所述锁相放大器与所述数据采集卡相连，所述数据采集卡，用于从去噪后的激光束中采集第一电压信号，并将所述第一电压信号传递至所述控制模块；所述气室还与所述电化学传感器模组相连，所述电化学传感器模组，用于对气室输出的待检测气体进行检测，并将检测到的信号传递至所述数据采集卡；所述电化学传感器模组与所述数据采集卡相连，所述数据采集卡，还用于从所述电化学传感器模组检测到的信号中采集第二电压信号，并将所述第二电压信号传递至所述控制模块；所述控制模块与所述信号发生器相连，所述控制模块，用于控制所述信号发生器产生不同的信号；所述控制模块与所述数据采集卡相连，所述控制模块，还用于对所述数据采集卡采集到的第一电压信号与第二电压信号进行处理，得到待检测气体的浓度值。...

【技术特征摘要】
1.一种气体浓度检测装置，其特征在于，包括：信号发生器、锁相放大器、至少一个激光器、光纤耦合器、气室、探测器、数据采集卡、控制模块、电化学传感器模组；所述信号发生器分别与所述锁相放大器、所述激光器相连，所述信号发生器，用于将所述信号发生器生成的参考信号与调制信号分别发送至所述锁相放大器与所述激光器；所述激光器与所述光纤耦合器相连，所述激光器，用于根据所述调制信号产生不同波长的激光束，所述光纤耦合器，用于将所述不同波长的激光束进行耦合；所述光纤耦合器与所述气室相连，所述气室，用于将耦合后的激光束进行多次反射以及扫描；所述气室，还用于接收待检测气体；所述气室与所述探测器相连，所述探测器，用于接收气室输出的激光束；所述探测器与所述锁相放大器相连，所述锁相放大器，用于从所述气室输出的激光束中提取特定频率的信号，对所述气室输出的激光束进行去噪；所述锁相放大器与所述数据采集卡相连，所述数据采集卡，用于从去噪后的激光束中采集第一电压信号，并将所述第一电压信号传递至所述控制模块；所述气室还与所述电化学传感器模组相连，所述电化学传感器模组，用于对气室输出的待检测气体进行检测，并将检测到的信号传递至所述数据采集卡；所述电化学传感器模组与所述数据采集卡相连，所述数据采集卡，还用于从所述电化学传感器模组检测到的信号中采集第二电压信号，并将所述第二电压信号传递至所述控制模块；所述控制模块与所述信号发生器相连，所述控制模块，用于控制所述信号发生器产生不同的信号；所述控制模块与所述数据采集卡相连，所述控制模块，还用于对所述数据采集卡采集到的第一电压信号与第二电压信号进行处理，得到待检测气体的浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，张启蕊，戴景民，李昊，
申请(专利权)人：鞍山哈工激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21