[實用新型]用于危險品探測器的光纖瓦斯傳感器

有效

• 申請號: 201320198817.5
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN203224439U
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 吳德言
• 申請（專利權）人: 成都龍冠科技實業有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種瓦斯傳感器，特別是涉及一種用于危險品探測器的光纖瓦斯傳感器。

背景技術

隨著采礦技術的不斷發展，但針對瓦斯氣體的檢測和報警仍舊存在隱患，每年由于瓦斯泄露造成的特大事故依然很多。瓦斯是在成煤過程中形成并大量儲存于煤層之中的氣體，是煤礦井下危害最大的氣體。瓦斯是一種無色無味的氣體，主要成份是甲烷(CH4)，密度為0.716kg/m3，對人體的危害是超時限能引起人窒息死亡。在地下采礦時候，井內常常會泄露一定量的CH4、CO和SO2等氣體，后一種含量少，切易溶于水。經煤礦開采時的噴水處理后變成酸。但前兩種氣體含量多，且幾乎不容于水，屬于易燃易爆氣體。由于瓦斯氣體本身的危險性和對人民生產生活造成的巨大危害，因此對瓦斯氣體的檢測和報警是一項必要的工作，而當前的傳感器普遍反映存在壽命短、穩定性差、調節周期短等問題，具體表現如下：（1）檢測元件使用壽命短。由于現有的檢測元件性能較差，平均只能使用3-6個月，如果元件活性下降，又未及時發現，輕則精度下降，重則呈現“死探頭”，即對瓦斯根本不起反應。（2）傳感器的準確度與線性度達不到產品檢定規程規定的基本誤差范圍，指示值與實際值之間誤差太大，或低端較準，高端不準，或高端較準，低端不準。（3）性能不穩定，顯示數字亂跳。有的元件在測量范圍內受到較高濃度的瓦斯(如2%左右)沖擊后，幾分鐘之內就失效了，有的雖然沒有失效，但元件靈敏度顯著下降。（4）傳感器受到震動(如放炮或移動碰撞)和風速變化影響時數字跳動，零點漂移，造成工作不穩定。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決上述問題而提供一種靈敏度高、響應速度快、傳輸損耗小、能實現長距離傳輸和測量的用于危險品探測器的光纖瓦斯傳感器。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種用于危險品探測器的光纖瓦斯傳感器，包括激光器、脈沖發生器、頻相放大器、PIN檢測器、濾波器、氣室和數據采集卡，所述脈沖發生器的輸出端分別與所述激光器的輸入端和所述頻相放大器的輸入端連接，所述激光器的輸出端通過發射光纖與所述氣室的入氣口連接，所述氣室的出氣口通過提取光纖與所述濾波器的輸入端連接，所述濾波器的輸出端與所述PIN檢測器的輸入端連接，所述PIN檢測器的輸出端與所述頻相放大器的輸入端連接，所述頻相放大器的輸出端與所述數據采集卡的信號輸入端連接。

激光器發出寬帶光，經過光纖耦合器送入光纖Bragg光柵，其中滿足Bragg波長的光將全部被反射回來，從而獲得窄帶出射光，經過雙向耦合器，由光纖放大器放大后，通過分光器將光束分成兩路，其中一路送入氣室，與氣體發生作用后，通過光纖將信號傳至光電探測器PIN，探測器的輸出信號經過鎖相放大器放大后送入數據采集卡。另一路經過波長解調器得到光柵的中心波長值，送入數據采集卡，該路信號用于壓電陶瓷的電壓控制。經過光纖耦合器送入光纖Bragg光柵的光，滿足Bragg波長的光將全部被反射回來，其它的光全部透射過去，透射光經過光纖傳至PIN探測器，PIN探測器的輸出信號經過濾波放大器放大后送入數據采集卡，轉換成數字信號后送入計算機進行處理，得出瓦斯濃度。

進一步地，所述脈沖發生器包括第一電位器、第二電位器、第一放大器、第二放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容和第三電容，所述第一電位器的第一端與所述第一電阻的第一端連接，所述第一電阻的第二端和所述第一放大器的正極輸入端和所述第一電容的第一端連接，所述第一放大器的負極輸入端與所述第二電位器的滑動端、第二電容的第一端和所述第二放大器的負極輸入端連接連接，所述第一電容的第二端分別與所述第一放大器的輸出端、所述第二電阻的第一端和所述第三電容的第一端連接，所述第二電阻的第二端與所述第三電阻的第一端和所述第二放大器的正極輸入端連接，所述第三電阻的第二端分別與第四電阻的第一端和所述第一電位器的第二端、第一電位器的滑動端和所述第二放大器的輸出端連接，所述第四電阻的第二端與所述第二電位器的第一端連接。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型具有靈敏度高、響應速度快、動態范圍大、光纖傳輸損耗小,能實現長距離傳輸和于遠距離測量等優點；本實用新型還具有光纖體積小、重量輕、可彎曲、化學性質穩定,具有很好的抗電磁干擾和電絕緣性等優點,能夠在惡劣或危險的特殊環境下可靠工作。

附圖說明

圖1是本實用新型用于危險品探測器的光纖瓦斯傳感器的結構框圖；

圖2是本實用新型中脈沖發生器的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明：