CN106769948A - 一种混合气体浓度检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合气体浓度检测系统，通过在该混合气体浓度检测系统中设置切换装置，在切换装置上至少设置两个滤光片，切换装置以平动或转动方式将其中一个滤光片设置于检测光路中，能检测出混合气体中的一种气体浓度，当切换装置切换其他滤光片至检测光路时，能检测出混合气体中的另一种气体浓度，该系统可以很方便地实现混合气体不同种类气体浓度的检测。

Description

一种混合气体浓度检测系统
技术领域
本发明属于气体浓度测量领域，具体涉及一种混合气体浓度检测系统。
背景技术
传统气体浓度检测装置的主要器件是基于电磁技术的传感器，此类型的检测装置不能用于强电磁干扰环境气体浓度的检测，也不能用于易燃易爆气体的浓度检测。现有的解决方法是利用光纤防磁防爆的特点，将光纤应用到光学式气体的检测系统中，可以实现光的远距离传输，使电路部分可以在远离现场条件下使用，从而实现强电磁干扰环境下的在线气体浓度检测。
但目前基于光纤的气体浓度检测系统主要是针对某种单一的气体进行浓度检测，气体浓度检测系统包括检测光路，其工作原理包括：光源通过一个滤光片向待测气体发射稳定的光信号，检测经过待测气体的光信号强度，将其与未经过待测气体的光信号强度进行对比，能检测出某中单一气体的浓度。而在实际生产生活中的气体往往是多种气体组成的混合气体，不能短时间内连续检测多种混合气体的浓度。因此，针对混合气体的浓度检测是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合气体浓度检测系统，用于解决现有技术中不能快速连续检测多种混合气体浓度的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种混合气体浓度检测系统，包括六个方案：
方案一，所述混合气体浓度检测系统包括检测光路和切换装置，该切换装置以平动或转动方式将至少两个不同的滤光片择一设置于检测光路中。
方案二，在方案一的基础上，转动方式的切换装置包括旋转盘，旋转盘上安装两个以上的滤光片。
方案三，在方案二的基础上，所述切换装置还包括用于带动所述旋转盘的驱动机构。
方案四，在方案三的基础上，所述驱动机构包括电机，电机连接电机驱动器，电机驱动器连接一个控制器，所述控制器用于采集连接所述检测光路的输出信号。
方案五，在方案三的基础上，所述电机为步进电机。
方案六，在方案一的基础上，所述检测光路的各部件通过光纤连接。
本发明的有益效果是：本发明提出一种混合气体浓度检测系统，通过在该混合气体浓度检测系统中设置切换装置，在切换装置上至少设置两个滤光片，切换装置以平动或转动方式将其中一个滤光片设置于检测光路中，能检测出混合气体中的一种气体浓度，当切换装置切换其他滤光片至检测光路时，能检测出混合气体中的另一种气体浓度，该系统可以很方便地实现混合气体不同种类气体浓度的检测。
附图说明
图1是混合气体浓度检测系统的示意图；
图2是混合气体浓度检测系统中旋转盘及滤光片的正视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本发明的一种混合气体浓度检测系统的实施例：
包括检测光路及切换装置，其中，切换装置以平动或转动方式将至少两个不同的滤光片择一设置于检测光路中。
如图1所示的混合气体浓度检测系统，包括：检测光路、控制器1及与其相连的步进电机驱动器2，步进电机驱动器2连接具有旋转盘4的步进电机3，旋转盘4位于步进电机3的电机轴上，使旋转盘4能随着步进电机3转动，旋转盘4上设有三个滤光片，分别为滤光片A、滤光片B和滤光片C；旋转盘4设置于检测光路中，检测光路中含有待测混合气体，滤光片滤过的光经过待测气体后进入控制器1的A/D转换系统。
上述检测光路包括：第一光纤准直器7和第二光纤准直器8对称分布在旋转盘4两侧，三者位于同一光轴上，并且在旋转盘4旋转的过程中，第一光纤准直器7和第二光纤准直器8能与滤光片A、滤光片B及滤光片C对准，光源驱动5通过LED光源6连接第一光纤准直器7，第二光纤准直器8通过第一光纤9连接第三光纤准直器10，已使得从第三光纤准直器10出来的平行光经过待测气体11由第四光纤准直器12接收，第四光纤准直器12经过第二光纤13与光接收器14连接。
具体的工作过程为：
步进电机驱动器2在控制器1的控制下驱动步进电机3，旋转盘4与步进电机3同步旋转，旋转的过程中步进电机3能通过滤光片旋转的角度记录滤光片的相应位置。
光源驱动5驱动LED光源6通过第一光纤准直器7向旋转盘4上相应的滤光片发射稳定的光信号，且LED光源6通过第一光纤准直器7时能将LED光源6发出的光变成平行光。经过滤光片虑光后，光信号通过第二光纤准直器8将入射的平行光汇集到第一光纤9，再通过第三光纤准直器10经过待测气体11，经过待测气体11的光强有所减弱，并由第四光纤准直器12接收经过待测气体11的光信号，然后经过第二光纤13由光接收器14将接收的信号送入控制器1的A/D转换模块15，经过A/D转换的信号由控制器1进行计算、记录、显示和存储等处理。另外，为了便于将经过待测气体的光信号强度和未经待测气体的光信号强度进行对比，还需要采集从第二光纤准直器8出来的信号，进行比较，可在第二光纤准直器8后设置将光路一分为二的分光器，其中一个光路用于连接第三光纤准直器10，另一光路直接连接A/D转换模块15。
本实施例中滤光片A、滤光片B及滤光片C的位置如图2所示，三个滤光片的三个圆心位于步进电机的同心圆弧上，一次相差120度。且滤光片A、滤光片B及滤光片C均为不同的滤光片，每一个滤光片能过滤不同波长的光，不同波长的光与不同种类的气体相对应，即每个滤光片能检测出对应某种气体的浓度。
本实施例中的检测原理是根据本征谱带吸收原理进行气体浓度检测的，根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律，光通过气体后光强减弱量的大小与气体的浓度和气体的厚度成正比，本实施例中待测气体11的气体厚度是不变的，因此可以通过检测透过待测气体的光强来检测气体的浓度。
本实施例是通过调节步进电机的转速来调节旋转盘旋转速度的，根据旋转盘的调节速度确定滤光片对检测系统光路的分时复用时间，该电机通过旋转的角度记录每个滤光片的位置信息。
本实施例是在旋转盘上设置三个滤光片的情况，旋转盘上设置滤光片的数量可以根据混合气体成分的数量决定，如混合气体有两种成分，可以在旋转盘设置两个滤光片；若有多种成分，可以在旋转盘设置多个滤光片，滤光片的滤光波长与待测气体的吸收波长一致。
本发明提出的混合气体浓度检测系统，通过在旋转盘上至少设置了两个滤光片，旋转盘旋转时，实现不同滤光片的切换及混合气体不同种类气体浓度的同时检测。
上述实施例中用于驱动切换装置的是步进电机，步进电机对于上述切换装置的驱动灵活，驱动效果好，因而作为一种优选方式，作为其他实施方式，还可以采用一般电机对切换装置进行驱动，还可以采用非电动力的驱动机构。

Claims (6)

1.一种混合气体浓度检测系统，包括检测光路，其特征在于，所述混合气体浓度检测系统还包括切换装置，该切换装置以平动或转动方式将至少两个不同的滤光片择一设置于检测光路中。
2.根据权利要求1所述的混合气体浓度检测系统，其特征在于，转动方式的切换装置包括旋转盘，旋转盘上安装两个以上的滤光片。
3.根据权利要求2所述的混合气体浓度检测系统，其特征在于，所述切换装置还包括用于带动所述旋转盘的驱动机构。
4.根据权利要求3所述的混合气体浓度检测系统，其特征在于，所述驱动机构包括电机，电机连接电机驱动器，电机驱动器连接一个控制器，所述控制器用于采集连接所述检测光路的输出信号。
5.根据权利要求3所述的混合气体浓度检测系统，其特征在于，所述电机为步进电机。
6.根据权利要求1所述的混合气体浓度检测系统，其特征在于，所述检测光路的各部件通过光纤连接。
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