[發(fā)明專利]遠(yuǎn)距離揮發(fā)性有機(jī)物多點(diǎn)檢測(cè)傳感裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210217248.4
• 申請(qǐng)日: 2012-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102721646A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春柳;楊江;金尚忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種遠(yuǎn)距離揮發(fā)性有機(jī)物多點(diǎn)檢測(cè)傳感裝置。

背景技術(shù)

????揮發(fā)性有機(jī)化合物簡(jiǎn)稱VOC（Volatile?Organic?Compounds,?VOC）。VOC有許多定義，如美國(guó)環(huán)保署EPA對(duì)VOC的定義是除CO、CO2、碳酸、金屬碳化物、碳酸鹽與碳酸銨以外，任何參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物；歐共體EC在1999/13/EC中對(duì)VOC的定義是在溫度20℃下，具有大于或者等于0.01kPa蒸汽壓的化合物。

????在目前已確認(rèn)的900多種室內(nèi)化學(xué)物質(zhì)和生物性物質(zhì)中，揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）至少在350種以上（>1ppb），其中20多種為致癌物或致突變物，有些長(zhǎng)期接觸則能導(dǎo)致癌癥（肺癌、白血病）或?qū)е铝鳟a(chǎn)、胎兒畸形和生長(zhǎng)發(fā)育遲緩等。故對(duì)孕婦、小孩等特殊人群影響最大。

???VOC廣泛存在于自然界與人類生活環(huán)境中。對(duì)于建筑行業(yè)，裝飾涂料、家具中大量存在苯、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性物質(zhì)；對(duì)于食品行業(yè)，食品的包裝材料中含有苯類溶劑殘留物質(zhì)，會(huì)對(duì)人體健康造成一定危害；對(duì)于能源行業(yè)，礦下作業(yè)環(huán)境中存在許多易燃易爆的揮發(fā)性物質(zhì)，對(duì)作業(yè)人員的人身安全與設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅；對(duì)于石油化工行業(yè)，生產(chǎn)或者儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，非甲烷總烴、二甲苯、乙醛等易燃易爆氣體也會(huì)帶來(lái)巨大安全隱患，直接排放會(huì)對(duì)大氣造成污染。

??VOC的傳統(tǒng)檢測(cè)方法有許多種，例如氣相色譜法，頂空攪拌棒吸附萃取法，質(zhì)譜分析法。傳統(tǒng)的VOC檢測(cè)方法存在著價(jià)格昂貴，測(cè)試流程復(fù)雜，測(cè)量環(huán)境要求較高，測(cè)量距離較短等問(wèn)題。VOC的檢測(cè)儀器也有許多種，例如“電子鼻（Electronic?Nose）”等。

???光纖傳感是由光源發(fā)出的光，經(jīng)光纖傳輸至待測(cè)區(qū)時(shí)，待測(cè)參數(shù)與進(jìn)入光纖調(diào)制區(qū)的光相互作用，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（例如強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等）發(fā)生變化，經(jīng)光纖傳輸至光電探測(cè)器并解調(diào)，獲得被測(cè)參數(shù)。光纖傳感具有低能耗、低損耗、抗電磁干擾、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體、電子、化學(xué)VOC傳感設(shè)備無(wú)法測(cè)量，或者測(cè)量結(jié)果存在較大誤差的特殊環(huán)境中，光纖傳感成為潛在的替代測(cè)量手段。目前光纖傳感在VOC檢測(cè)中面臨許多問(wèn)題，比如測(cè)量距離短，測(cè)量區(qū)域有限，可測(cè)VOC種類少等。VOC的遠(yuǎn)程檢測(cè)方案需要滿足以下條件：信號(hào)傳輸通道穩(wěn)定，安全，能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境，工程造價(jià)低，信號(hào)傳輸過(guò)程中，檢測(cè)信號(hào)具有較小衰減以及能量損耗，滿足一定的功耗比，末端傳感器產(chǎn)生的被測(cè)信號(hào)能與傳輸信道無(wú)縫接合，降低耦合成本與接頭損耗，VOC傳感器能對(duì)不同的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行辨別與測(cè)量。

???在光纖通信領(lǐng)域中，光時(shí)域反射儀簡(jiǎn)稱OTDR（Optical?time-domain?reflectometer，OTDR）用以對(duì)被測(cè)光纖的任意特征點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的特征參數(shù)的測(cè)量。在光纖傳感領(lǐng)域中，結(jié)合OTDR在光纖通信中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離光纖傳感。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中VOC測(cè)量距離短，測(cè)量區(qū)域有限，可測(cè)VOC種類少的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種遠(yuǎn)距離揮發(fā)性有機(jī)物多點(diǎn)檢測(cè)傳感裝置，包括光時(shí)域反射儀、傳輸光纖和光分束器，與所述光分束器連接的多個(gè)延遲光纖，和與多個(gè)延遲光纖連接的多個(gè)VOC傳感器。

進(jìn)一步的，所述光時(shí)域反射儀經(jīng)參考光纖和第一連接器與所述傳輸光纖連接。

進(jìn)一步的，所述傳輸光纖通過(guò)第二連接器與所述光分束器連接。

進(jìn)一步的，所述多個(gè)延遲光纖的長(zhǎng)度不同。

進(jìn)一步的，在所述光時(shí)域反射儀的距離—光強(qiáng)曲線上，所述多個(gè)VOC傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)能在同一距離—光強(qiáng)曲線上顯示。

進(jìn)一步的，所述多個(gè)VOC傳感器的種類不同，以對(duì)不同的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行測(cè)量。

進(jìn)一步的，所述傳輸光纖的長(zhǎng)度在一百米至上百公里，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量。

本發(fā)明所具有的有益效果為：

???1、本發(fā)明利用光時(shí)域反射儀進(jìn)行光信號(hào)的分析與處理，將測(cè)量距離從幾十米增加至上百公里。

???2、本發(fā)明利用光分束器，將光時(shí)域反射儀的光源信號(hào)，分成多個(gè)信號(hào)并進(jìn)入多個(gè)末端VOC傳感器，能夠在同一時(shí)間對(duì)不同地點(diǎn)的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量。

???3、本發(fā)明利用光纖傳感技術(shù)，通過(guò)改變末端VOC傳感器的種類，可以對(duì)不同揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量。