一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置制造方法及图纸

一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，包括芯片、继电器、电源、激光发射器、凸透镜组、分光器、气室、多芯光纤、接收模块、以及上位机；采用了多路激光器，可以测量多种气体浓度，每一路激光器对应了待检测气体的吸收谱，利用芯片控制继电器，从而控制多路激光的发射时序，能够针对地下管廊的主要有害气体进行检测。在测量多种气体浓度过程中，采用了分布式的光纤拓扑结构，使得一个光源组能够挂载多个气室，成本低。测量气体浓度时，不同于传统检测装置在每个气室端都接光强检测器，而是将多路激光信号统一传回至接收模块，使用一个光电传感器来测量多路激光光强，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置
本技术涉及物理学领域，特别是一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置。
技术介绍
近年来，国家在大力推进智慧城市建设计划。综合管廊的建设是智慧城市建设中重要的组成部分。在城市管廊中，存在大量废气。废气有毒或者容易爆炸，极具危险，因此需要对城市管廊中的气体浓度进行监测。目前对有害气体检测主要依赖于气体传感器。气体传感器能够检测气体浓度，并将检测结果进行转化，以便被人们利用。气体传感器种类众多，分为半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、光学气体传感器等。利用激光对气体检测，具有精度高，操作简单，能够实时在线检测的优势。用激光对气体浓度进行检测，利用气体吸收激光的特性，即LambertBeer定律，通过测量光强来确定气体的浓度。在地下管廊中，存在多种有害气体，主要由甲烷，硫化氢，一氧化碳构成。不同气体有不同的吸收光谱，现有的光学检测传感器都只能对某一特定种类的气体进行检测。如何设计制作一个能够多气体检测的装置应用于城市管廊的气体浓度检测成为了一个难题。此外，城市管廊距离长，现有的光学检测传感器多数是单点测量装置，如果直接用于长距离测量则需要布置多个光学传感器，这将提升城市管廊建设的成本。如何低成本的设计制作长距离测量装置也是一个叩待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本技术公开了一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，其具体技术方案如下：一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，其特征在于，包括芯片、继电器、电源、激光发射器、凸透镜组、分光器、气室、多芯光纤、接收模块、以及上位机；所述激光发射器用于发射激光，所述激光发射器数量至少为三个，激光发射器发射出的激光通过光纤传送给凸透镜组；每个激光发射器上连接一个继电器，用于对激光发射器进行开关控制，每个继电器上连接一个电源，电源给连接的继电器以及激光发射器进行供电；所述芯片用于控制继电器开关与闭合，芯片通过线缆与所述继电器连接，实现信号传递；所述凸透镜组包括至少三个第一凸透镜以及至少一个第二凸透镜；每个激光发射器发射的激光通过光纤传送到一个第一凸透镜上实现激光光线集中，然后激光光线通过第二凸透镜进行激光光线折射，使得激光光线进入分光器；所述分光器用于将激光均匀分成多束；所述分光器输入端接收激光器发射的激光，输出端连接多个多芯光纤；所述气室数量为多个，所述气室安装在地下管廊的不同位置，所述气室与地向管廊联通，地下管廊中的气体填充在气室内部，气室一侧连接多芯光纤，实现激光输入气室，另一端连接多芯光纤，实现激光输出气室；所述多芯光纤用于传递激光信号；气室传输出的多芯光纤将激光传输至接收模块；所述接收模块用于接收气室传出的激光，所述接收模块与上位机之间通过线缆连接。进一步的，所述接收模块包括接收平台、多芯光纤固定架、凸透镜、凸透镜支架、光电传感器以及光电传感器旋转装置构成；所述多芯光纤固定架、凸透镜支架以及光电传感器旋转装置均固定设置在所述接收平台上；所述多芯光纤固定架用于固定多芯光纤，所述凸透镜支架用于固定凸透镜，所述凸透镜安装于所述凸透镜支架上，所述光电传感器安装于所述光电传感器旋转支架上，所述光电传感器通过所述光电传感器旋转装置在所述接收平台上做圆周运动；所述多芯光纤安装在多芯光纤固定架上，位于凸透镜一侧；所述光电传感器旋转支架位于所述凸透镜另一侧。进一步的，所述多芯光纤固定架为竖直设置的方形柱体结构，底部一体式设置有倒梯形嵌合块，所述接收平台顶部一侧平行设置有若干条嵌合槽，所述嵌合槽截面的大小、形状与所述倒梯形嵌合块相对应，使用时，所述多芯光纤通过倒梯形嵌合块嵌合在所述嵌合槽内，实现与接收平台滑动连接；所述多芯光纤固定架顶部固定设置有接口平板，所述接口平板为水平设置的方形板体，所述接口平板顶部中心位置一体式固定设置有多芯光纤接口，所述多芯光纤接口为方形框体，使用时多芯光纤的接头嵌合在多芯光纤接口内。进一步的，所述多芯光纤固定架一侧固定设置有至少一个拉环。进一步的，所述凸透镜支架为U型结构框体，所述凸透镜支架两侧内部设置有弧形嵌合槽，所述弧形嵌合槽的大小、形状与所述凸透镜侧面相对应，所述凸透镜两侧嵌合在所述弧形嵌合槽内部，实现与所述凸透镜支架固定连接。进一步的，所述光电传感器旋转装置包括旋转支架、旋转盘、旋转轴以及旋转电机，所述旋转支架包括平板以及至少两个支撑脚，所述支撑脚均匀分布在所述平板底部，所述支撑脚底部与所述接收平台固定连接；所述平板中心设置有通孔，所述旋转电机固定连接在所述接收平台上，位于所述通孔下方位置；所述旋转电机顶部固定连接旋转轴，所述旋转轴竖直设置，所述旋转轴贯穿所述通孔，所述旋转轴与所述通孔之间设置有滚珠轴承，所述滚珠轴承的外钢圈与所述通孔固定连接，内钢圈与所述旋转轴侧面固定连接；所述旋转轴顶部固定连接旋转盘底部中心位置，所述光电传感器固定设置于所述旋转盘顶部一侧。进一步的，所述上位机为台式计算机。进一步的，所述芯片为PLC控制器。本技术的有益效果是：采用了多路激光器，可以测量多种气体浓度，每一路激光器对应了待检测气体的吸收谱，利用芯片控制继电器，从而控制多路激光的发射时序，能够针对地下管廊的主要有害气体进行检测。在测量多种气体浓度过程中，采用了分布式的光纤拓扑结构，使得一个光源组能够挂载多个气室，成本低。测量气体浓度时，不同于传统检测装置在每个气室端都接光强检测器，而是将多路激光信号统一传回至接收模块，使用一个光电传感器来测量多路激光光强，降低了成本。接收模块通过凹透镜使多路激光发散到不同角度，达到分光的目的。通过电机旋转光电传感器至不同角度，依次测量多路激光传回的信号，确定不同测点的气体浓度，使用效果佳。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术接收模块示意图。图3是本技术工作原理流程示意图。图4是本技术多芯光纤固定架示意图。图5是本技术多芯光纤固定架在接收平台上示意图。图6是光电传感器旋转装置示意图。具体实施方式为使本技术的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本技术进行进一步描述，任何对本技术技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本技术保护范围。本实施例中所提及的固定连接，固定设置、固定结构均为胶粘、焊接、螺钉连接、螺栓螺母连接、铆接等本领域技术人员所知晓的公知技术。本实施列中所提及的多芯光纤、凸透镜以及光电传感器可使用市场中可直接购买获得的产品，其结构原理为该领域人员所熟知的公知技术，在本技术中不对其原理进行赘述。本技术中的芯片采用性能稳定的可编程控制器(PLC)作为控制中心，实现检测自动化。结合附图可见，一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，包括芯片、继电器、电源、激光发射器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，其特征在于，包括芯片、继电器、电源、激光发射器、凸透镜组、分光器、气室、多芯光纤、接收模块、以及上位机；/n所述激光发射器用于发射激光，所述激光发射器数量至少为三个，激光发射器发射出的激光通过光纤传送给凸透镜组；每个激光发射器上连接一个继电器，用于对激光发射器进行开关控制，每个继电器上连接一个电源，电源给连接的继电器以及激光发射器进行供电；/n所述芯片用于控制继电器开关与闭合，芯片通过线缆与所述继电器连接，实现信号传递；/n所述凸透镜组包括至少三个第一凸透镜以及至少一个第二凸透镜；每个激光发射器发射的激光通过光纤传送到一个第一凸透镜上实现激光光线集中，然后激光光线通过第二凸透镜进行激光光线折射，使得激光光线进入分光器；/n所述分光器用于将激光均匀分成多束；所述分光器输入端接收激光器发射的激光，输出端连接多个多芯光纤；/n所述气室数量为多个，所述气室安装在地下管廊的不同位置，所述气室与地向管廊联通，地下管廊中的气体填充在气室内部，气室一侧连接多芯光纤，实现激光输入气室，另一端连接多芯光纤，实现激光输出气室；/n所述多芯光纤用于传递激光信号；气室传输出的多芯光纤将激光传输至接收模块；/n所述接收模块用于接收气室传出的激光，所述接收模块与上位机之间通过线缆连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，其特征在于，包括芯片、继电器、电源、激光发射器、凸透镜组、分光器、气室、多芯光纤、接收模块、以及上位机；
所述激光发射器用于发射激光，所述激光发射器数量至少为三个，激光发射器发射出的激光通过光纤传送给凸透镜组；每个激光发射器上连接一个继电器，用于对激光发射器进行开关控制，每个继电器上连接一个电源，电源给连接的继电器以及激光发射器进行供电；
所述芯片用于控制继电器开关与闭合，芯片通过线缆与所述继电器连接，实现信号传递；
所述凸透镜组包括至少三个第一凸透镜以及至少一个第二凸透镜；每个激光发射器发射的激光通过光纤传送到一个第一凸透镜上实现激光光线集中，然后激光光线通过第二凸透镜进行激光光线折射，使得激光光线进入分光器；
所述分光器用于将激光均匀分成多束；所述分光器输入端接收激光器发射的激光，输出端连接多个多芯光纤；
所述气室数量为多个，所述气室安装在地下管廊的不同位置，所述气室与地向管廊联通，地下管廊中的气体填充在气室内部，气室一侧连接多芯光纤，实现激光输入气室，另一端连接多芯光纤，实现激光输出气室；
所述多芯光纤用于传递激光信号；气室传输出的多芯光纤将激光传输至接收模块；
所述接收模块用于接收气室传出的激光，所述接收模块与上位机之间通过线缆连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，其特征在于，所述接收模块包括接收平台、多芯光纤固定架、凸透镜、凸透镜支架、光电传感器以及光电传感器旋转装置构成；所述多芯光纤固定架、凸透镜支架以及光电传感器旋转装置均固定设置在所述接收平台上；
所述多芯光纤固定架用于固定多芯光纤，所述凸透镜支架用于固定凸透镜，所述凸透镜安装于所述凸透镜支架上，所述光电传感器安装于所述光电传感器旋转支架上，所述光电传感器通过所述光电传感器旋转装置在所述接收平台上做圆周运动；所述多芯光纤安装在多芯光纤固定架上，位于凸透镜一...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻孜，王磊，于莉莉，陈心怡，王嘉琪，黄雷，安淑卉，张治桓，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32