【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于表面等离激元共振(surface plasmon resonance，spr)传感领域，特别是涉及一种基于spr技术的海底管道甲烷泄露装置。
技术介绍
1、海底油气管道一旦发生泄漏事故，维修困难，不仅造成经济财产损失，也会污染海洋与生态环境，甚至造成海上爆炸事件，因此实现海底能源管道微泄漏的水下现场快速检测和定位具有重要义。发展水下油气生产系统微泄漏实时监测，有望实现泄漏事先预警以及微小泄漏定位，为水下生产系统预防性维护以及泄漏应急处置提供信息保障。甲烷作为海底管道运输的主要气体，研制出对微量甲烷气体具有高选择性和高灵敏度的小型化传感器，搭载rov实现实时甲烷检测，是及时发现海底管道泄漏点的一种有效手段。
2、spr传感技术是一种新型的光电检测技术，与传统的气体传感器相比，它具有灵敏度高、实时响应、抗电磁干扰等优点，已经在许多重要领域得到广泛的应用并逐渐走向成熟，具有良好的发展前景。然而，当前商品化spr检测仪器虽然检测精度较高，但其结构复杂、体积庞大，不适宜搭载rov进行实时检测，在水下管道泄漏物检测领域受到很大的限制。若要搭载rov，必须对传感系统进行集成小型化设计，而目前市面上的小型化spr传感器均以降低灵敏度和检测限为代价，无法实现微量气体的灵敏检测。因此，设计具有高灵敏度且小型化，可以搭载rov实现实时采集和检测的spr甲烷传感系统，具有良好的应用前景。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于spr技术的海底管道
2、气体采集模块，用于对混有海底管道泄漏的甲烷气体的海水进行采集；
3、甲烷分离模块，用于对所述气体采集模块采集的海水中混有的甲烷气体，进行分离；
4、气体混合模块，用于对所述甲烷分离模块分离出的甲烷气体与氮气进行混合；
5、spr检测模块，用于基于spr效应对所述气体混合模块中是否存在甲烷气体进行检测。
6、进一步地，所述甲烷分离模块包括：对所述气体采集模块采集的海水进行加热的加热板；
7、用于对所述加热板加热后的海水，使甲烷气体和海水分离开来的气液分离膜。
8、进一步地：所述气体混合模块包括存储氮气的氮气储存室，
9、控制所述氮气储存室输出氮气比例的流量计，将氮气和甲烷气体进行混合。
10、进一步地：所述spr检测模块包括，
11、用于流通所述气体混合模块混合后气体的微气体流通池；
12、在所述微气体流通池下方设置有敏感膜；
13、在所述敏感膜下方设置有金膜；
14、在所述金膜下方设置有k9棱镜；
15、在所述k9棱镜的下方设置有近红外激光器；
16、所述近红外激光器通过第一直镜发射激光至k9棱镜，照射到金膜和敏感膜上，带有spr效应的反射光通过第二准直镜接收，再由第二准直镜将光信号，传送给铟镓砷光电检测器，进行检测，将检测到信号传送给所述信号处理单元。
17、根据任一所述的一种基于spr技术的海底管道甲烷泄露装置的检测方法，包括以下步骤：
18、s1:基于气体采集模块，对混有海底管道泄漏甲烷气体的海水进行采集；
19、s2:通过加热板加热带有微量甲烷的海水，使海水中的微量甲烷气体通过透气液分离膜和海水分离开来，同时海水通过废水口排出；
20、s3：过滤出的甲烷气体通过管道进入气体混合模块，进入气体混合模块的甲烷气体和氮气储存室中释放的氮气混合；
21、s4:混合气体进入微气体流通池，近红外激光器通过第一准直镜发射激光至k9棱镜，照射到金膜和敏感膜上，带有spr效应的反射光通过第二准直镜接收，从而被铟镓砷光电检测器检测进行信号处理；
22、激光以小角度斜入射，激发近红外spr效应，带有spr效应及待测物折射率信息的反射光经所述k9棱镜后被铟镓砷光电探测器探测，并将信号传输到信号处理单元，信号处理单元用于将传出的信号进行处理；
23、当气体样本中不掺杂甲烷气体时，spr信号稳定，当气体中出现甲烷气体时，甲烷气体与敏感膜结合，敏感膜的折射率发生变化，从而引起spr信号变化，信号变化与甲烷浓度正相关，最后，废气从废弃口排出。
24、本专利技术提供的一种基于spr技术的海底管道甲烷泄露装置，本申请具有以下优点：1)本申请提供的检测系统具有小型化特效，具有搭载rov进行海底管道甲烷泄漏的实时采样与检测的潜力；2)本申请提供的强度调制型近红外spr检测装置，相较于现有的技术，可实现小型化和高灵敏度的兼顾。
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1.一种基于SPR技术的海底管道甲烷泄露装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于SPR技术的海底管道甲烷泄露装置，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种基于SPR技术的海底管道甲烷泄露装置，其特征在于：所述气体混合模块包括存储氮气的氮气储存室，控制所述氮气储存室输出氮气比例的流量计，将氮气和甲烷气体进行混合。
4.根据权利要求1所述的一种基于SPR技术的海底管道甲烷泄露装置，其特征在于：所述SPR检测模块包括，
5.根据权利要求1-4其中任一所述的一种基于SPR技术的海底管道甲烷泄露装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于spr技术的海底管道甲烷泄露装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于spr技术的海底管道甲烷泄露装置，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种基于spr技术的海底管道甲烷泄露装置，其特征在于：所述气体混合模块包括存储氮气的氮气储存室，控制所述氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈诗蒙，杨航，张潮，王佳慧，张翔宇，宋永欣，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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