[實用新型]立方腔嵌入式雙通道甲烷氣體濃度實時監測裝置

有效

• 申請號: 201320375797.4
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN203299116U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 秦江;張治國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大北新恒業能源科技有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

技術領域

本實用新型涉及一種甲烷氣體濃度監測裝置，具體涉及一種立方腔嵌入式雙通道甲烷氣體濃度實時監測裝置，屬于氣體濃度監測領域。

背景技術

甲烷作為當今最主要的清潔能源之一，是天然氣和煤層伴生氣體瓦斯的主要成分，由于在空氣中濃度為5%-15%時極易發生爆炸，故是工業生產和日常生活使用中的關注重點，對甲烷氣體進行實時在線監測是對人們生命財產和人身安全的有效保障。

目前，甲烷氣體測量裝置可分為化學傳感器和基于光學吸收方法的傳感器。化學傳感器以利用催化燃燒法為主，雖然具有很高的測量精度，但探測器壽命短，易老化，測量范圍小。光學傳感器中一種是光干涉型甲烷傳感器，其檢測準確度易受環境中二氧化碳和水蒸氣的干擾，不利于長時間工作；另外一種靈敏度高的甲烷探測器是利用氣體在特定波長處的吸收測量濃度。在這類甲烷探測器中，一類是利用可調諧二極管激光光譜技術（TDLAS），具有響應速度快，測量范圍廣，可實時在線監測的優勢，但所用激光器價格昂貴，實驗系統較復雜；一類是基于非色散紅外光譜吸收原理，精度較高，可測體積濃度在0-100%范圍內的甲烷，常用的非色散型甲烷傳感器為單光路式，抗環境干擾能力差，其由于受到傳感器體積限制，甲烷吸收光程有限，因此不能滿足對于低濃度的甲烷氣體探測靈敏度的需求。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有的氣體濃度監測裝置工藝復雜、成本高和易受外界環境干擾的問題，進而提供一種立方腔嵌入式雙通道甲烷氣體濃度實時監測裝置。

本實用新型為了解決上述技術問題所采取的技術方案是：

本實用新型所述立方腔嵌入式雙通道甲烷氣體濃度實時監測裝置包括高漫反射立體腔、進氣口、排氣口、紅外光源、雙通道紅外探測器、3.2μm濾光片、4.0μm濾光片、電流調制器、單片機、顯示器、楔形石英鏡片和底座；

所述高漫反射立體腔的上方設置有進氣口，高漫反射立體腔的下方設置有排氣口，高漫反射立體腔的側壁上由上至下開設有入射口和出射口，楔形石英鏡片安裝在入射口內，紅外光源與楔形石英鏡片相對設置，電流調制器與紅外光源連接；3.2μm濾光片和4.0μm濾光片由下至上安裝在出射口內，所述雙通道紅外探測器的探測面與3.2μm濾光片和4.0μm濾光片相對設置，雙通道紅外探測器與單片機連接，單片機與顯示器連接；所述高漫反射立體腔、紅外光源、電流調制器、單片機和顯示器均安裝在底座上。

優選的：所述電流調制器的調制頻率為10Hz。

優選的：所述顯示器為LED顯示器。

優選的：所述立方腔嵌入式雙通道甲烷氣體濃度實時監測裝置還包括擋光板，所述擋光板的一端安裝在高漫反射立體腔的內壁上，擋光板的另一端懸置，且擋光板位于入射口和出射口之間。如此設置，可避免紅外光源的光直接入射到雙通道紅外探測器上。

本實用新型與現有技術相比具有以下效果：本實用新型的立方腔嵌入式雙通道甲烷氣體濃度實時監測裝置是一種快速、靈敏的在線監測裝置。內表面涂有高漫反射材料的立方腔制作工藝簡單，成本低，能在有限空間體積內使有效光程增大到立方腔邊長的20倍左右。雙通道法探測氣體濃度可以有效的屏蔽外界環境干擾，包括空氣中浮塵，設備電壓不穩，光源光強波動等，因此可以很好的提高甲烷氣體探測靈敏度和精度。

附圖說明

圖1是本實用新型所述立方腔嵌入式雙通道甲烷氣體濃度實時監測裝置的結構示意圖。

圖中：1為高漫反射立體腔、2為擋光板、3為進氣口、4為排氣口、5為紅外光源、6為雙通道紅外探測器、7為3.2μm濾光片、8為4.0μm濾光片、9為電流調制器、10為單片機、11為顯示器、12為楔形石英鏡片、13為底座。

具體實施方式

下面根據附圖詳細闡述本實用新型優選的實施方式。

如圖1所示，本實用新型所述立方腔嵌入式雙通道甲烷氣體濃度實時監測裝置包括高漫反射立體腔1、進氣口3、排氣口4、紅外光源5、雙通道紅外探測器6、3.2μm濾光片7、4.0μm濾光片8、電流調制器9、單片機10、顯示器11、楔形石英鏡片12和底座13；