[實(shí)用新型]高濕易爆環(huán)境中多種氣體的分布式光纖檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520207531.8
• 申請(qǐng)日: 2015-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204536185U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苗丙;彭鈴舒;徐松濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京瑞賽長(zhǎng)城航空測(cè)控技術(shù)有限公司;中航高科智能測(cè)控有限公司;中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城航空測(cè)控技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/01
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/01;G01N21/31;G08C23/06
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高濕易爆環(huán)境中多種氣體的分布式光纖檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的煤礦安全監(jiān)控設(shè)備不論傳感器、分站還是交換機(jī)都需要供電，且電源必須是專用的本質(zhì)安全電源，而煤礦井下供電困難。現(xiàn)有的氣體檢測(cè)普遍采用催化、熱導(dǎo)等檢測(cè)方法，其中的敏感元件易中毒、長(zhǎng)期穩(wěn)定性差，測(cè)量數(shù)值會(huì)隨時(shí)間產(chǎn)生漂移，因此要求傳感器連續(xù)工作7天必須進(jìn)行一次標(biāo)校，浪費(fèi)大量人力物力。

礦井下大量存在的機(jī)電設(shè)備，在啟動(dòng)和工作過(guò)程中會(huì)對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸產(chǎn)生電磁干擾。礦井下的濕度很高，容易對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)結(jié)果造成很大的誤差，同時(shí)，井下含有高濃度的甲烷、氧氣，屬于易爆環(huán)境，可能在瓦斯突出時(shí)引起爆炸。目前的礦用傳感器一般單只傳感器只有單個(gè)探頭。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以上技術(shù)的缺陷，提供一種高濕易爆環(huán)境中多種氣體的分布式光纖檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，檢測(cè)裝置包括氣體檢測(cè)模塊1和主機(jī)2，所述氣體檢測(cè)模塊1包括參比氣室13、發(fā)射透鏡15、接收透鏡14和光纖；發(fā)射透鏡15和接收透鏡14分別固定于氣體檢測(cè)模塊的兩端，中間加入標(biāo)準(zhǔn)濃度的參比氣室13，發(fā)射透鏡15通過(guò)光纖連接至DFB激光器11，接收透鏡14通過(guò)光纖連接至光電探測(cè)模塊12；氣體檢測(cè)模塊1置于被檢測(cè)環(huán)境中，獲取含有濃度信息的光信號(hào)，通過(guò)光纖分布式的連接至主機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。由于氣體檢測(cè)模塊1全部由無(wú)源器件組成，可以確保其本質(zhì)安全特性和抗電磁干擾能力；主機(jī)2包括信號(hào)處理電路3、微處理器4、聲光報(bào)警模塊5、通訊模塊6、電源模塊7、液晶顯示模塊8、溫度補(bǔ)償模塊9、光開(kāi)光10、DFB激光器11和光電探測(cè)模塊12；主機(jī)2中的微處理器4同時(shí)與聲光報(bào)警模塊5、通訊模塊6、電源模塊7、液晶顯示模塊8、溫度補(bǔ)償模塊9連接，光電探測(cè)模塊12通過(guò)信號(hào)處理電路3與微處理器4相連，微處理器4通過(guò)光開(kāi)關(guān)10與DFB激光器11連接。

所述氣體檢測(cè)模塊1內(nèi)的透鏡隨參比氣室的數(shù)量成對(duì)增加。

所述氣體檢測(cè)模塊1內(nèi)的兩透鏡之間的參比氣室根據(jù)檢測(cè)氣體的不同更換。

所述氣體檢測(cè)模塊1的防護(hù)外殼采用粉末冶金燒結(jié)而成的一體式過(guò)濾筒狀多孔外殼。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本實(shí)用新型的氣體檢測(cè)模塊與處理單元之間是光纖通訊，無(wú)電信號(hào)，因此對(duì)電磁干擾具有先天的免疫。而且，所有的探頭都是無(wú)源的，無(wú)需本質(zhì)安全電源為其供電，且探頭到處理單元之間的距離可達(dá)到20km，每個(gè)處理單元可以連接多個(gè)探頭。同時(shí)利用激光的光譜吸收特性和遠(yuǎn)距離傳輸特性，在實(shí)現(xiàn)氣體濃度測(cè)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸。

本實(shí)用新型的氣體檢測(cè)模塊內(nèi)的透鏡可以隨著需要測(cè)量的氣體種類(lèi)成對(duì)增加，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量多種氣體的濃度。由于主機(jī)能夠連接多個(gè)探頭，根據(jù)檢測(cè)氣體的不同，更換參比氣室內(nèi)氣樣同樣實(shí)現(xiàn)該功能。

再者，本實(shí)用新型采用分離式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量，氣體檢測(cè)模塊無(wú)需本質(zhì)安全供電，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，都是無(wú)源的，較好的將光纖傳感的本質(zhì)安全特性應(yīng)用于高濕易爆氣體環(huán)境中。該裝置的壽命只與激光器的壽命有關(guān)，而該激光器的預(yù)期壽命一般不少于10年。

氣體檢測(cè)模塊的防護(hù)外殼透氣性好、成本低、能夠應(yīng)對(duì)礦井中高濕度多粉塵的極端惡劣環(huán)境。采用經(jīng)過(guò)特殊封裝的標(biāo)準(zhǔn)氣室結(jié)構(gòu)，保證參比氣樣不受環(huán)境溫度的影響，光纖氣體測(cè)量較好的提高了檢測(cè)精度與速度(甲烷檢測(cè)精度≦0.01％，一氧化碳檢測(cè)精度≦2ppm，響應(yīng)時(shí)間≦15s)，而且無(wú)需定期標(biāo)校。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。

圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明，如圖1、2所示。檢測(cè)裝置包括氣體檢測(cè)模塊1和主機(jī)2。主機(jī)2包括信號(hào)處理電路3、微處理器4、聲光報(bào)警模塊5、通訊模塊6、電源模塊7、液晶顯示模塊8、溫度補(bǔ)償模塊9、光開(kāi)光10、DFB激光器11和光電探測(cè)模塊12；氣體檢測(cè)模塊1包括參比氣室13、發(fā)射透鏡15、接收透鏡14和光纖。一臺(tái)主機(jī)可擴(kuò)展連接多個(gè)氣體檢測(cè)模塊，氣體檢測(cè)模塊通過(guò)光纖將包含有濃度信息的光信號(hào)傳送至主機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。

發(fā)射透鏡15和接收透鏡14分別固定于氣體檢測(cè)模塊的兩端，中間加入標(biāo)準(zhǔn)濃度的參比氣室13，發(fā)射透鏡15通過(guò)光纖連接至DFB激光器11，接收透鏡14通過(guò)光纖連接至光電探測(cè)模塊12。