CN105738289A - 远程气体检测方法及远程气体检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种远程气体检测方法,提供一检测激光器,所述检测激光器发出透过待检测气体的发射光,所述发射光透过待检测气体后被一接收装置接收并形成反射激光,所述反射激光射入至一探测装置,所述探测装置对反射激光进行检测分析。所述反射激光中一部分光入射到一位置探测器,所述位置探测器将探测到该部分反射激光的信号传输到一位置信号发射器中,所述位置信号发射器把该部分反射激光的位置偏差信号传送到所述接收装置,所述接收装置根据所述位置偏差信号来做出位置调整进一步,所述接收装置具有将所述反射激光反射至所述探测装置的反射镜。通过发出与接收光的技术方案实现对气体的检测,其检测方式的灵敏度高。

Description

远程气体检测方法及远程气体检测装置
技术领域
本发明属于气体检测技术领域,更具体地说,涉及一种远程气体检测方法及远程气体检测装置。
背景技术
随着当今社会工业化的发展,空气污染的问题日渐突出,温室效应、酸雨、臭氧层的破坏等问题已经迫在眉睫,而解决这些问题的关键是迅速准确地检测到这些有毒的、有污染的气体物质。例如在各类工业中,烟囱是各类空气污染物质排放的主要途径,实时监测烟囱的污染物质排放情况对污染物质的控制和环境的改善有着重要的意义。再例如,目前天然气管道泄漏的现象非常严重,泄漏的天然气量要占到总天然气量的10%,这不仅是资源的严重浪费,还存在安全隐患,对环境造成破坏等一系列问题。因此,发展出一套可快速检测,且检测准确度高的设备是非常有必要的。
目前对于烟囱和天然气管道的实时监测方法主要通过收集散射光的方法,但是被空气或者其他物质散射的光非常微弱,而且检测设备能收集到的散射光也非常有限,因此检测灵敏度也难以提高;为了尽可能地收集到多的散射光而提高检测灵敏度,通常集光装置的口径做的很大,因此整个装置的体积就很庞大。
因此,有必要设计一种新的气体检测方法与远程气体检测装置来克服上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种检测灵敏度高的远程气体检测方法。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种远程气体检测方法,提供一检测激光器,所述检测激光器发出透过待检测气体的发射光,所述发射光透过待检测气体后被一接收装置接收并形成反射激光,所述反射激光射入至一探测装置,所述探测装置对反射激光进行检测分析。所述反射激光中一部分光入射到一位置探测器,所述位置探测器将探测到该部分反射激光的信号传输到一位置信号发射器中,所述位置信号发射器把该部分反射激光的位置偏差信号传送到所述接收装置,所述接收装置根据所述位置偏差信号来做出位置调整进一步,所述接收装置具有将所述反射激光反射至所述探测装置的反射镜。
进一步,所述接收装置还具有可改变反光镜反射方向的位置控制装置,当所述探测装置未接收到所述反射激光时,调整所述位置控制装置。
进一步,所述反射镜上方设有对反射激光进行扩束的扩束镜,所述扩束镜是凸透镜或者凹透镜。
进一步,所述接收装置位于在一气体管道的侧上方的不同探测点,所述检测激光器和所述探测装置位于所述气体管道的侧下方,所述探测装置对不同探测点的数据分析对比,所述探测装置根据不同探测点的数据转化成的判定信号来判断是否有泄漏点。
进一步,所述接收装置处于第一位置,其海拔高度为H,所述探测装置通过反射激光得到海拔H内的某种或者多种待测气体分子的平均浓度;再将所述接收装置处于第二位置,其海拔高度为h,所述探测装置通过反射激光可以得到海拔h内的所述某种或者多种待测气体分子的平均浓度,根据不同海拔的所述某种或者多种待测气体分子的平均浓度,计算出所述某种或者多种待测气体分子随着海拔的不同而发生的变化。
为了实现上述目的,本发明还采用的技术方案如下:一种远程气体检测装置,其包括发射激光的检测激光器、用于接收所述激光且反射所述激光的接收装置及接收反射的所述激光的探测装置,所述检测激光器与所述探测装置位于远离待检测气体的下方,所述接收装置位于靠近所述待检测气体的上方,远程气体检测装置还具有反射小部分能量激光的分束器、位置探测器及位置信号发射器,所述小部分能量激光入射到所述位置探测器,所述位置探测器将所述激光传输到所述位置信号发射器,所述位置信号发射器所述激光的位置偏差传送到所述接收装置。
进一步,所述接收装置具有将激光反射至所述探测装置的反射镜。
进一步,所述接收装置还具有可改变反光镜的反射方向的位置控制装置,当所述探测装置未接收到所述激光时,调整所述位置控制装置。
相比于现有技术,本发明远程气体检测方法及远程气体检测装置的有益效果为:通过发出与接收光的技术方案实现对气体的检测,其检测方式的灵敏度高,通过分束器、位置探测器、位置信号发射器调整接收装置位置以实现准确且稳定地入射到信号探测装置。
附图说明
图1为本发明远程气体检测装置与检测方法的工作示意图;
图2为本发明远程气体检测装置的接收装置的结构示意图;
图3为本发明远程气体检测方法的工作流程图;
图4为本发明远程气体检测装置的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
如图1至图4所示,一种远程气体检测方法,通过检测激光器4向待检测气体发出发射光(激光),发射光透过待检测气体后被一接收装置1接收后形成反射激光,反射激光射入至探测装置3,探测装置3对反射激光进行检测分析。检测分析的方式可以是差分激光技术(DOAS),也可以是可调谐半导体光谱技术(TDLAS),在这里对具体检测方法不做限定。
如图2所示,本发明的接收装置1为一种飞行器,如无人机,四旋翼无人机或者六旋翼无人机,可在某一高度进行连续的停留。当需要检测时,接收装置1位于待检测气体区域2的旁边。接收装置1具有将激光反射至探测装置3的反射镜102,反射镜102安装于位置控制装置101上,反射镜102可以通过调整位置控制装置101来实现改变反射激光的反射方向。使得入射到反射镜102上面的激光可以以不同的方向反射。
如图3、图4所示,为了使得探测装置3可以稳定地接收信号(即反射激光入射到探测装置3中的位置保持不变),反射激光401通过一个分束器5分束,反射激光有小部分能量的光402入射到一个位置探测器6中,另一大部分反射的光403射至探测装置3。位置探测器6将探测到反射的小部分能量的光402的位置信号传输到一个位置信号发射器7中,位置信号发射器7的作用是把反射激光401的位置偏差通过无线电波的方式传送到接收装置1,接收装置1根据这个位置偏差信号来做出位置调整,本实施方式,可以通整体移动接收装置1或者通过调整接收装置1的位置控制装置101来满足反射镜102发出的反射激光角度,使得反射激光可以准确且稳定地入射到信号探测装置3中。信号探测装置3可以准确的通过发射光进行确认。
为达到更好的测试效果,在特定的环境下,可以反射镜102上方设有扩束镜(未图示)对激光进行扩束,这样光线经过扩束镜的扩散板和光学膜之后分布更加均匀。扩束镜可以是凸透镜或者凹透镜。
本发明其中一的实施例,远程气体检测运用于检测气体管道(如天然气、燃气管道等)上有无泄漏或者确认泄漏点,接收装置1(无人机)位于在天然气管道的侧上方,检测激光器4和探测装置3位于天然气管道的侧下方,检测激光器4发射的激光透过天然气管道的上方而到达接收装置1(无人机),无人机的反射镜102把激光反射回探测装置3中,探测装置3对不同点的数据分析对比,探测装置3根据不同点的数据转化成的判定信号来判断是否有泄漏点。其中探测装置3和检测激光器4都可以放置于一辆车上,车的速度基本和无人机的速度保持一致。
本发明另一的实施,在大气探测科学实验中,用于了解大气中的各种分子在不同高度或者不同位置。因现有技术的激光雷达无法探测到不同高度的大气分子浓度,只能得到在某一海拔范围内的平均物质浓度;目前想要得到不同海拔高度的气体分子的浓度,只能通过机载的方式收集不同海拔高度的气体或者用机载的方式在不同的海拔进行实时检测。该检测方式费时费力。
本发明远程气体检测运用于大气探测中,接收装置1(无人机)处于第一位置,其海拔高度为H,通过反射激光得到海拔H内的某种或者多种待测气体分子的平均浓度;再将接收装置1(无人机)处于第二位置,其海拔高度为h,通过反射激光可以得到海拔h内的某种或者多种待测气体分子的平均浓度。根据不同海拔的某种或者多种待测气体分子在这个海拔内的平均浓度,就可以计算出某种或者多种待测气体分子随着海拔的不同而发生的变化。同样的,在同一水平方向发生改变,也可以得到某种待测分子在水平方向的浓度变化。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种远程气体检测方法,提供一检测激光器,所述检测激光器发出透过待检测气体的激光,所述发出的激光透过待检测气体后被一接收装置接收并形成反射,所述反射激光射入至一探测装置,所述探测装置对所述反射激光进行检测分析,其特征在于:所述反射激光中一部分光入射到一位置探测器,所述位置探测器将探测到该部分反射激光的信号传输到一位置信号发射器中,所述位置信号发射器把该部分反射激光的位置偏差信号传送到所述接收装置,所述接收装置根据所述位置偏差信号来做出位置调整。
2.如权利要求1所述的远程气体检测方法,其特征在于:所述接收装置具有将所述反射激光反射至所述探测装置的反射镜。
3.如权利要求2所述的远程气体检测方法,其特征在于:所述接收装置还具有改变反光镜反射方向的位置控制装置,当所述探测装置未接收到所述反射激光时,调整所述位置控制装置。
4.如权利要求1所述的远程气体检测方法,其特征在于:所述反射激光通过一个分束器分束。
5.如权利要求3所述的远程气体检测方法,其特征在于:所述反射镜上方设有对反射激光进行扩束的凸透镜或者凹透镜。
6.如权利要求1所述的远程气体检测方法,其特征在于:所述接收装置位于靠近一气体管道的不同探测点,所述检测激光器和所述探测装置远离所述气体管道,所述探测装置对所述不同探测点的数据分析对比,所述探测装置根据不同探测点的数据转化成的判定信号来判断是否有泄漏点。
7.如权利要求1所述的远程气体检测方法,其特征在于:所述接收装置处于第一位置,其海拔高度为H,所述探测装置通过反射激光得到海拔H内的某种或者多种待测气体分子的平均浓度;再将所述接收装置处于第二位置,其海拔高度为h,所述探测装置通过反射激光可以得到海拔h内的所述某种或者多种待测气体分子的平均浓度,根据不同海拔的所述某种或者多种待测气体分子的平均浓度,计算出所述某种或者多种待测气体分子随着海拔的不同而发生的变化。
8.一种远程气体检测装置,其包括发射激光的检测激光器、用于接收所述激光且反射所述激光的接收装置及接收反射的所述激光的探测装置,所述检测激光器与所述探测装置位于远离待检测气体的下方,所述接收装置位于靠近所述待检测气体的上方,其特征在于:远程气体检测装置还具有反射小部分能量激光的分束器、位置探测器及位置信号发射器,所述小部分能量激光入射到所述位置探测器,所述位置探测器将所述激光传输到所述位置信号发射器,所述位置信号发射器所述激光的位置偏差传送到所述接收装置。
9.如权利要求8所述的远程气体检测装置,其特征在于:所述接收装置具有将激光反射至所述探测装置的反射镜。
10.如权利要求9所述的远程气体检测装置,其特征在于:所述接收装置还具有可改变反光镜的反射方向的位置控制装置,当所述探测装置未接收到所述激光时,调整所述位置控制装置。
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