CN106092963A - 多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其包括一激光收发器；环绕设置在激光器周围的激光反射器；激光收发器的输出端设有一光路选择开关，光路选择开关包括与激光收发器对应设置的第一端口和与激光反射器对应设置的第二端口，第二端口以第一端口为中心向外发散设置，激光收发器通过光路选择开关同时与每一检测点上设置的激光反射器之间建立对应的光通路径，且光路选择开关控制光通路径依次通断。其通过光路选择开关依次建立激光收发器与各个检测上设置的激光反射器之间的连接通路，从而实现对待检测区域的激光甲烷浓度进行多角度、多方向的周期性巡检，且巡检的定位精度高，定位重复性好，检测结果也更加精确。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测领域，具体涉及一种多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置。
背景技术
甲烷泄漏是石油化工行业最大的安全隐患，因此，能够及时，准确地监测甲烷气体浓度的技术一直受到人们的广泛关注和积极研究。
利用气体的红外吸收光谱测量浓度是气体传感领域的一个重要发展方向，经过多年的发展这项技术也得到了很多的应用，根据其原理制成的常用甲烷检测装置有手持式检测仪器，单点式固定检测仪，分布式多点检测仪等形式，手持式仪器常用于日常维护维修，单点式检测仪用于单一区域监测，一般在小范围的场合应用，分布式多点检测仪主要用于大范围的工业生产环境，但是当检测点很多时，其布线会变得非常复杂繁琐。
为了解决分布式多点检测的问题，人们开始利用开放空间的激光检测法监测大范围的气体浓度，因为这种方法不需要在测量区布线，而监测范围又大，所以很快得到了业界的重视，其基本方法是在检测点设置一个激光反射镜，然后远程发射激光，测量反射光的强度与发射光比较后计算出浓度。
根据专利CN103884678A公开的一种自动巡航式激光甲烷气体浓度监测装置，使用云台将传感器探头以巡航方式自动对准多个检测点安装的反射板，可以监测到大范围的甲烷气体浓度，但是这种使用云台的巡航方式由于每次巡航都要重新对准反射板，所以存在对准精度不高，重复性不好的缺点。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够能够实现多角度、多方向的周期性巡检，且巡检的定位精度高，定位重复性好的激光甲烷浓度监测装置。
一种多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其包括，
一激光收发器；
以及环绕设置在所述激光收发器周围的多个检测点，每一所述检测点上设置有一激光反射器；
所述激光收发器的输出端设有一光路选择开关，所述光路选择开关包括与所述激光收发器对应设置的第一端口和与所述激光反射器对应设置的第二端口，所述第二端口以第一端口为中心向外发散设置，所述激光收发器通过所述光路选择开关同时与每一检测点上设置的激光反射器之间建立对应的光通路径，且所述光路选择开关控制所述光通路径依次通断。
优选的，所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置还包括监控系统，所述监控系统包括与所述激光收发器通信连接的监测模块；以及与所述光路选择开关电性连接的控制模块；所述监测模块与所述控制模块通信连接。
优选的，所述激光收发器的光通路径包括激光出射路径和激光反射路径，所述激光出射路径的激光出射端为激光器，所述激光反射路径的激光接收端为光电探测器。
优选的，所述监测模块与光电探测器通信连接，所述控制模块与所述光路选择开关电性连接。
优选的，所述激光收发器与光路选择开关之间的连接通路上设置有光环形器。
优选的，所述激光器与光环形器之间的连接通路上设置有耦合透镜。
优选的，所述耦合透镜设置在所述激光器的输出端。
优选的，所述光路选择开关的第二端口设置有激光准直器。
优选的，所述激光器发射的激光波长与甲烷红外吸收峰的波长相对应。
优选的，所述光环行器可以集成在所述激光收发器内。
本发明所述的多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其通过光路选择开关依次建立所述激光收发器与各个检测上设置的激光反射器之间的连接通路，从而实现对待检测区域的激光甲烷浓度进行多角度、多方向的周期性巡检，且相较现有技术中采用激光收发器转动巡航的方式进行周期巡检的激光甲烷浓度监测装置，本发明通过控制光路选择开关的闭合进行连接通路的改变，即能够实现多角度、多方向的周期性巡检，所述巡检工作中并不涉及其他部件的位置变动，巡检的定位精度高，定位重复性好，不存在现有技术对准精度不高，重复性不好的缺点，因此，检测结果也更加精确。
附图说明
图1为本发明所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置的结构示意图；
图2为本发明所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置的激光收发器的结构示意图；
图3为图1中A部放大示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供一种多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其包括一激光收发器10；以及环绕设置在所述激光收发器10周围的多个检测点，每一所述检测点上设置有一激光反射器20，所述激光收发器10发射的激光波长与甲烷红外吸收峰的波长相对应。
其中，所述激光收发器10的输出端设有一光路选择开关30，所述光路选择开关30包括与所述激光收发器10对应设置的第一端口31和与所述激光反射器20对应设置的第二端口32，所述第二端口32以第一端口31为中心向外发散设置，所述激光收发器10通过所述光路选择开关30同时与每一检测点上设置的激光反射器20之间建立对应的光通路径，且所述光路选择开关30控制所述光通路径依次通断。
所述光路选择开关30用于控制所述激光收发器10与激光反射器20之间光通路径的通断，每次仅选择一条光通路径实行通路设置，而其他光通路径实行闭路设置，从而依次对多条光通路径实行通路设置，实现对所述激光收发器10与激光反射器20之间区域中的甲烷浓度进行检测。
通过光路选择开关30依次开启所述激光收发器10与各个检测上设置的激光反射器20之间的光通路径，从而实现对待检测区域的激光甲烷浓度进行多角度、多方向的周期性巡检，且相较现有技术中采用激光收发器10转动巡航的方式进行周期巡检的激光甲烷浓度监测装置，本发明通过控制光路选择开关30的闭合进行连接通路的改变，即能够实现多角度、多方向的周期性巡检，所述巡检工作中并不涉及其他部件的位置变动，巡检的定位精度高，定位重复性好，不存在现有技术对准精度不高，重复性不好的缺点，因此，检测结果也更加精确。优选的，所述选择开关与激光反射器之间形成的连接通路越多，所述检测结果越准确。
所述激光收发器10的光通路径包括激光出射路径和激光反射路径，所述激光出射路径的激光出射端为激光器11，所述激光反射路径的激光接收端为光电探测器12。
当所述光路选择开关30对其中一条光通路径实行通路设置时，所述激光收发器10与该条光通路径对应的激光反射器20建立连接通路，所述激光器11与该激光反射器20之间建立激光出射通路，该激光反射器20与光电探测器12之间建立激光反射通路，具体的，所述激光器11发射激光，所述激光通过光路选择开关30开启的连接通路入射到激光反射器20上，并由激光反射器20反射回光电探测器12，所述光电探测器12件接收反射激光，从而实现对该激光反射器20与所述激光收发器10之间区域中的甲烷浓度进行检测。
为了准确的将发射激光和反射光分开，所述激光收发器10与光路选择开关30之间的连接通路上设置有光环形器13，所述光环行器包括第一通路和第二通路，所述第一通路连接激光器11的输出端和光路选择开关30的第一端口31，所述第二通路连接选择开关的第一端口31与光电探测器12，当光环形器接收到出射方向的激光时，第一通路导通，当光环形器接收到反射方向的激光时，第二通路导通。优选的，所述光环行器可以单独设置在所述光路选择开关30和所述激光收发器10之间，亦可以集成在所述激光收发器10内。
所述激光收发器10中各个部件之间的连接通路为光纤，其中，所述激光器11与光环形器之间的光纤输入端口设有耦合透镜14。所述激光器11发射出来的激光通过耦合透镜14会聚到光纤中，减少激光传输路径中的能量损失，保证检测结果的准确性，具体的，所述耦合透镜14设置在所述激光器11的输出端。
进一步的，所述光路选择开关30的第二端口32设置有激光准直器15，其中，所述光纤的端面位于激光准直器15的准直透镜的焦平面上，所述激光准直器15用于将输出激光准直为平行光，使之能够完全的投射到激光反射器20上，并将反射回的激光完全会聚到光路选择开关30的第二端口32内，从而进一步保证检测结果的准确性。
所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置还包括监控系统40，所述监控系统40包括监测模块41和控制模块42。
所述监测模块41与光电探测器12通信连接，用于采集反射回来的激光信号强度，具体的，所述光电探测器12接收到反射激光后，将反射激光的光线强度信号转换为电信号，并发送给监测模块41，所述监测模块41将反射激光的信号强度与发射激光的阈值强度进行比较，根据反射激光的信号强度相对与发射激光的阈值强度减小的比值，分析得到激光反射器20与所述激光收发器10之间区域中的甲烷浓度。
所述控制模块42与所述光路选择开关30电性连接，用于控制激光器11发射激光时，光路选择开关30依次进行各个连接通路的通断。所述监测模块41与控制模块42通信连接，当所述监测模块41采集到反射激光信号时，会向控制模块42发送一切换信号，所述控制模块42接收到所述切换信号时，即控制光路选择开关30进行跳转切换，使下一个光通路径连通，实现周期性选通各个光通路径，使激光器11发射的激光在各光通路径对应的检测点轮流传播，从而将待测区域内各个角度方向的甲烷气体浓度都检测到。
本发明所述的多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其通过光路选择开关30依次开启所述激光收发器10与各个检测上设置的激光反射器20之间的光通路径，从而实现对待检测区域的激光甲烷浓度进行多角度、多方向的周期性巡检，且相较现有技术中采用激光收发器10转动巡航的方式进行周期巡检的激光甲烷浓度监测装置，本发明通过控制光路选择开关30的闭合进行连接通路的改变，即能够实现多角度、多方向的周期性巡检，所述巡检工作中并不涉及其他部件的位置变动，巡检的定位精度高，定位重复性好，不存在现有技术对准精度不高，重复性不好的缺点，因此，检测结果也更加精确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，包括，
一激光收发器；
以及环绕设置在所述激光收发器周围的多个检测点，每一所述检测点上设置有一激光反射器；
所述激光收发器的输出端设有一光路选择开关，所述光路选择开关包括与所述激光收发器对应设置的第一端口和与所述激光反射器对应设置的第二端口，所述第二端口以第一端口为中心向外发散设置，所述激光收发器通过所述光路选择开关同时与每一检测点上设置的激光反射器之间建立对应的光通路径，且所述光路选择开关控制所述光通路径依次通断。
2.根据权利要求1所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置还包括监控系统，所述监控系统包括与所述激光收发器通信连接的监测模块；以及与所述光路选择开关电性连接的控制模块；所述监测模块与所述控制模块通信连接。
3.根据权利要求2所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述激光收发器的光通路径包括激光出射路径和激光反射路径，所述激光出射路径的激光出射端为激光器，所述激光反射路径的激光接收端为光电探测器。
4.根据权利要求3所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述监测模块与光电探测器通信连接，所述控制模块与所述光路选择开关电性连接。
5.根据权利要求1所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述激光收发器与光路选择开关之间的连接通路上设置有光环形器。
6.根据权利要求5所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述激光器与光环形器之间的连接通路上设置有耦合透镜。
7.根据权利要求6所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述耦合透镜设置在所述激光器的输出端。
8.根据权利要求1所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述光路选择开关的第二端口设置有激光准直器。
9.根据权利要求1所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述激光器发射的激光波长与甲烷红外吸收峰的波长相对应。
10.根据权利要求1所述多角度快速可调的激光甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述光环行器可以集成在所述激光收发器内。
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