[發(fā)明專利]具有自校準(zhǔn)功能的激光光譜吸收探頭裝置及其測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811486206.4
• 申請(qǐng)日: 2018-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109444074B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張書林;李軍;龔仲?gòu)?qiáng);孫世嶺;李遠(yuǎn)清;王堯;于慶;樊榮;趙慶川;梁光清;張遠(yuǎn)征
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發(fā)明提供的一種具有自校準(zhǔn)功能的激光光譜吸收探頭裝置，包括用于發(fā)射激光光束的激光器、沿激光光路依次連接的光纖準(zhǔn)直器Ⅰ、自校準(zhǔn)氣室、光纖準(zhǔn)直器Ⅱ和光電探測(cè)器；所述自校準(zhǔn)氣室包括呈圓柱狀的殼體Ⅰ和用于容納自校準(zhǔn)氣體的校準(zhǔn)氣體密封皿；所述殼體Ⅰ內(nèi)部同軸設(shè)置有用于容納測(cè)量氣體的容納腔，所述校準(zhǔn)氣體密封皿呈圓柱狀且同軸內(nèi)嵌設(shè)置于容納腔內(nèi)，且校準(zhǔn)氣體密封皿的徑向尺寸大于容納腔的徑向尺寸；本發(fā)明將用于進(jìn)行校準(zhǔn)的校準(zhǔn)氣體密封皿直接內(nèi)置于探頭裝置內(nèi)部，簡(jiǎn)化探頭裝置的結(jié)構(gòu)，便于制造加工，節(jié)約成本，且方便了工作人員在各種應(yīng)用場(chǎng)景中對(duì)探頭裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)精確校準(zhǔn)功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及甲烷監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有自校準(zhǔn)功能的激光光譜吸收探頭裝置及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷提高，城鎮(zhèn)燃?xì)饣俣燃眲“l(fā)展，地下燃?xì)夤艿涝诿荛]環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)輸，具有運(yùn)輸成本低、燃?xì)夂膿p量小、地下管道用地面積小、環(huán)境保護(hù)度高等特點(diǎn)，是城市地下綜合管廊的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容之一。燃?xì)庑孤┯龅矫骰鸷笕菀兹紵⒁灾卤ǎＷC燃?xì)夤艿涝诎踩臈l件下運(yùn)行管理已成為城市地下綜合管廊相關(guān)設(shè)計(jì)中關(guān)注的最重要內(nèi)容之一。目前燃?xì)馀摽扇細(xì)怏w探測(cè)器普遍采用催化燃燒可燃?xì)怏w報(bào)警器，催化燃燒可燃?xì)怏w報(bào)警器存在受惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響，調(diào)校周期短，元件壽命短等確定。因此在城市地下綜合管廊天然氣管道艙實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法達(dá)到監(jiān)測(cè)報(bào)警需求和使用。

基于可調(diào)諧激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)和光分路技術(shù)的燃?xì)夤芾瓤扇細(xì)怏w泄露監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)非電、遠(yuǎn)程、長(zhǎng)期在線和分布式氣體濃度監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)，具有技術(shù)先進(jìn)性高和現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)的應(yīng)用特點(diǎn)。自校準(zhǔn)氣室是燃?xì)夤芾瓤扇細(xì)怏w泄露監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，配合相應(yīng)的信號(hào)處理方法，可實(shí)現(xiàn)激光光源譜線與甲烷吸收譜線的匹配自校準(zhǔn)功能，提高傳感系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的自校準(zhǔn)氣室都是由無(wú)源光器件及配套機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，實(shí)現(xiàn)自己功能需配套系統(tǒng)其他功能部件參與，存在自校準(zhǔn)功能匹配問(wèn)題，在更換自校準(zhǔn)氣室時(shí)需再次標(biāo)定調(diào)校，不適用于現(xiàn)場(chǎng)維修、更換。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有自校準(zhǔn)功能的激光光譜吸收探頭裝置及其測(cè)量方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、校準(zhǔn)方便、方便攜帶。

本發(fā)明提供一種具有自校準(zhǔn)功能的激光光譜吸收探頭裝置，包括用于發(fā)射激光光束的激光器、沿激光光路依次連接的光纖準(zhǔn)直器Ⅰ、自校準(zhǔn)氣室、光纖準(zhǔn)直器Ⅱ和光電探測(cè)器；

所述自校準(zhǔn)氣室包括呈圓柱狀的殼體Ⅰ和用于容納自校準(zhǔn)氣體的校準(zhǔn)氣體密封皿；所述殼體Ⅰ內(nèi)部同軸設(shè)置有用于容納測(cè)量氣體的容納腔，且殼體Ⅰ軸向方向兩端對(duì)稱設(shè)有用于固定光纖準(zhǔn)直器Ⅰ的固定孔Ⅰ和用于固定光纖準(zhǔn)直器Ⅱ的固定孔Ⅱ，固定在固定孔Ⅰ中的光纖準(zhǔn)直器Ⅰ和固定在固定孔Ⅱ中的光纖準(zhǔn)直器Ⅱ相互正對(duì)；所述固定孔Ⅰ和固定孔Ⅱ與容納腔連通；所述校準(zhǔn)氣體密封皿呈圓柱狀且同軸內(nèi)嵌設(shè)置于容納腔內(nèi)，且校準(zhǔn)氣體密封皿的徑向尺寸大于容納腔的徑向尺寸。

進(jìn)一步，所述自校準(zhǔn)氣室一側(cè)開(kāi)設(shè)有用于供被測(cè)氣體流入容納腔的開(kāi)口，所述開(kāi)口的長(zhǎng)度方向平行于自校準(zhǔn)氣室的軸向方向。

進(jìn)一步，所述校準(zhǔn)氣體密封皿為透明玻璃氣體密封皿；所述校準(zhǔn)氣體密封皿設(shè)置有用于注入自校準(zhǔn)氣體的注入管，所述注入管伸出容納腔的開(kāi)口，且注入管伸出容納腔的開(kāi)口一端設(shè)置有與注入管開(kāi)口密封配合的頂蓋。

進(jìn)一步，所述容納腔內(nèi)壁下沉形成與校準(zhǔn)氣體密封皿外壁匹配的卡槽，所述校準(zhǔn)氣體密封皿卡接在卡槽內(nèi)。

進(jìn)一步，還包括控制模塊；

所述控制模塊與激光器連接，用于控制和調(diào)整激光器發(fā)射的波長(zhǎng)；所述控制模塊與光電探測(cè)器連接，用于接收和處理測(cè)量到的氣體濃度信號(hào)；

所述激光器固定設(shè)置于控制模塊上，所述激光器的尾纖通過(guò)連接法蘭Ⅰ與自校準(zhǔn)氣室的光纖準(zhǔn)直器Ⅰ的尾纖相連；

所述光電探測(cè)器固定設(shè)置于控制模塊上，所述光電探測(cè)器的尾纖通過(guò)連接法蘭Ⅱ與自校準(zhǔn)氣室的光纖準(zhǔn)直器Ⅱ的尾纖相連。