[發(fā)明專利]一種基于光分束器的多束激光光譜氣體檢測裝置及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910968328.5
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110567914A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于立成;張樹峰;孫冬遠(yuǎn);韓玉杰;韋國軒;豐秦;劉書記;薛坤;曾凡學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 海隆石油工業(yè)集團(tuán)有限公司;海隆石油集團(tuán)(上海)信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 11738 北京智行陽光知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 黃錦陽

本發(fā)明公開了一種基于光分束器的多束激光光譜氣體檢測裝置及系統(tǒng)，包括底板和擋板，底板左側(cè)的擋板上安裝有數(shù)據(jù)處理單元，底板的端面上從左至右依次安裝有鎖相放大器、帶放大器的光/電信號轉(zhuǎn)換器、激光探測器、氣體樣品池、準(zhǔn)直器、激光分束器、光放大器、二極管激光器、激光驅(qū)動(dòng)器和電流發(fā)生器；本發(fā)明檢測路徑寬，可以檢測大空間初早期泄漏的氣體濃度，并采用二極管激光器的激光波長調(diào)制技術(shù)得到曲線穩(wěn)定性和線型狀態(tài)俱佳的二次諧波信號作為檢測信號，提高了測量精度，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，功能全特點(diǎn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)初早期探測氣體濃度探測，對及時(shí)發(fā)現(xiàn)易燃易爆、有毒有害氣體泄漏，采取解決措施，提高石油化工安全生產(chǎn)水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體測量方法技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于光分束器的多束激光光譜氣體檢測裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著安全生產(chǎn)越來越受到生產(chǎn)部門的重視。一種具有使用壽命長、標(biāo)定周期長、探測范圍寬、誤報(bào)率低，采用激光吸收光譜檢測氣體濃度的技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

石油化工油氣站場(或裝置)、油氣長輸管道站場，在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，可能存在可燃?xì)怏w或有毒氣體泄漏的危險(xiǎn)，一但泄漏，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，采取措施，極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸、中毒等惡性事故，造成人身傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失及環(huán)境污染。

石油化工裝置目前采用的激光氣體探測器(檢測儀)，均采用了吸收光譜技術(shù)，有采用三角波或鋸齒波的直接吸收光譜氣體檢測技術(shù)，或各類波長調(diào)制吸收光譜氣體檢測技術(shù)等，且普遍采用單一束激光為檢測氣體光源。一般由激光發(fā)射裝置、已知樣品氣體、激光探測器、激光接收裝置、分析計(jì)算和數(shù)據(jù)處理單元等組成，通過發(fā)射一束激光實(shí)現(xiàn)氣體濃度的探測。這些檢測技術(shù)雖然避免了點(diǎn)式探測器存在的使用壽命短、靈敏度低、探測范圍窄等缺陷，但是，受泄漏氣體的擴(kuò)散初期為柱狀，待一定時(shí)間后擴(kuò)散為云狀特點(diǎn)影響，如果現(xiàn)有的光譜氣體檢測儀激光發(fā)射路徑，沒有剛好正對氣體泄漏初期形成柱狀位置，則需要等到擴(kuò)散為云狀彌漫空間時(shí)，方能檢測到氣體泄漏。所以現(xiàn)有的基于發(fā)射一束激光光譜吸收技術(shù)的激光氣體檢測儀由于檢測路徑窄，只能對某個(gè)區(qū)域內(nèi)泄漏一定時(shí)間后的氣體濃度實(shí)現(xiàn)探測，很難實(shí)現(xiàn)初早期泄漏氣體的檢測，不利于早期發(fā)現(xiàn)、迅速處理，將危險(xiǎn)和損失降到最低。

綜上，現(xiàn)有技術(shù)具有只能實(shí)現(xiàn)泄漏一定時(shí)間后的氣體濃度探測，是利用激光發(fā)射裝置發(fā)射一束連續(xù)激光到待測氣體，雖然有些裝置采用調(diào)諧波長調(diào)制技術(shù)，經(jīng)過鎖相放大器經(jīng)過反演計(jì)算得到氣體濃度，只是提高了測量準(zhǔn)確度，但是不能實(shí)現(xiàn)初早期泄漏氣體的探測。

多束激光檢測氣體的光路徑較寬，便于實(shí)現(xiàn)初早期泄漏氣體的檢測。多束激光可以采用多個(gè)激光器實(shí)現(xiàn)或采用光開關(guān)連續(xù)發(fā)射激光實(shí)現(xiàn)，前者實(shí)現(xiàn)成本較高，后者每束光間有時(shí)間差，影響泄漏氣體濃度檢測準(zhǔn)確性。所以提出一種采用基于分束器的多束激光實(shí)現(xiàn)初早期氣體泄漏檢測技術(shù)，是目前防止泄漏導(dǎo)致事故發(fā)生、保證安全生產(chǎn)的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于光分束器的多束激光光譜氣體檢測裝置及系統(tǒng)，使用電流進(jìn)行波長調(diào)制和利用光分束器將一束激光分為多束激光吸收氣體光譜技術(shù)和反演計(jì)算得到氣體濃度，能夠?qū)崿F(xiàn)初早期探測氣體濃度探測，對及時(shí)發(fā)現(xiàn)易燃易爆、有毒有害氣體泄漏，采取解決措施，提高石油化工安全生產(chǎn)水平，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：