CN106990072A - 一种开放式气体浓度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开放式气体浓度检测装置，包括检测模块和反射镜，待检测气体区域位于检测模块和反射镜之间；检测模块包括隔爆外壳、激光器、接收器和透镜，激光器和接收器位于隔爆外壳内，透镜设于隔爆外壳的侧壁上，并与反射镜相对；激光器和接收器位于透镜的一侧且关于透镜的主光轴对称，反射镜的与透镜的主光轴垂直；激光器发出的激光穿过透镜及待检测气体区域后到达反射镜上，经反射镜反射后的光线穿过待检测气体区域及透镜到达接收器。该开放式气体浓度检测装置结构简单、使用方便，可使整体结构小型化，且检测光路较为稳定。

Description

一种开放式气体浓度检测装置

技术领域

本发明属于激光技术检测气体领域，具体涉及以一种开放式气体浓度检测装置。

背景技术

当前，随着工业的迅猛发展，其中化工、矿产以及油气开采行业等在生产过程中难免产生易燃易爆、有毒的危险性气体，例如甲烷、一氧化碳等。危险气体一旦泄漏，导致爆炸和中毒，会酿成重大安全事故，造成人员和财产的巨大损失。

目前现有的利用开放检测光路的气体浓度检测装置中，主要有以下几种方式：(1)收、发分体结构，一端是光发射，另一端是光接收，这种结构的抗震、抗风性能很差，极容易出现光信号丢失的现象，光路不够稳定；(2)收、发一体结构(光纤)，发射部分是由固定在透镜上或是透镜以外部位的光纤准直器将激光器发出的光发射出去，经过反射面反射回来由透镜接收，这种结构的体积较大，很难实现设备的小型化；(3)收、发一体结构(无光纤)，发射部分由激光器直接组成，不需要光纤，激光器与接收部分的透镜被固定在一个基座上，这种结构体积较大，较难实现小型化。因此设计一种光路稳定的小型化开放式气体浓度检测装置，成为本行业迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种开放式气体浓度检测装置，结构简单、使用方便，可使整体结构小型化，且检测光路较为稳定。

为实现上述目的，本发明所提供的开放式气体浓度检测装置，包括检测模块和反射镜，待检测气体区域位于所述检测模块和所述反射镜之间；所述检测模块包括隔爆外壳、激光器、接收器和透镜，所述激光器和所述接收器位于所述隔爆外壳内，所述透镜设于所述隔爆外壳的侧壁上，并与所述反射镜相对；所述激光器和所述接收器位于所述透镜的一侧且关于所述透镜的主光轴对称，所述反射镜的与所述透镜的主光轴垂直；所述激光器发出的激光穿过所述透镜及待检测气体区域后到达反射镜上，经反射镜反射后的光线穿过待检测气体区域及所述透镜到达接收器。

本发明所提供的开放式气体浓度检测装置，将激光器、接收器以及透镜集成在一个检测模块中，其中透镜作为该检测模块的窗口，激光器发出的激光经过透镜，将光信号发射出去，并与待检测气体区域内的待检测其与作用后，经反射镜返回时再次与待检测气体作用，然后经过透镜被接收器接收，最后可经过后续电路等做信号处理，从而实现了激光对气体的浓度检测过程。其中，该开放式气体浓度检测装置的气体浓度检测过程充分利用了光的折射原理、光的可逆原理以及光的成像原理，使得该开放式气体浓度检测装置的结构简单、使用方便。

因激光器与接收器可以以微小型元件的形式装配至透镜的主光轴两侧，该开放式气体浓度检测装置的整体尺寸主要取决于透镜的直径与焦距。如此一来，该开放式气体浓度检测装置与已存在的开放光路检测产品相比，可以很大程度地缩小检测模块的尺寸。

由于激光器和接收器分布于透镜的主光轴的两侧，是一个对称结构，安装时，轴向上没有方向定位的要求，即该开放式气体浓度检测装置的轴向上无论什么方向，都可以保证光与气体接触的长度是相同的，进而对待检测气体的准确度不会产生影响，即检测光路较为稳定。

另外，该隔爆外壳耐压满足GB 3836.2-2010爆炸性环境，第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备”中15章1节中外壳耐压试验的要求，很容易实现“IP67”防护等级要求，在很大程度上增强了该开放式气体浓度检测装置的可靠性。

优选地，所述待检测气体区域的长度为5cm～15m。

优选地，还包括处理电路，所述处理电路分别与所述激光器和所述接收器电连接，用于控制所述激光器发出光信号，并将所述接收器接收的光信号进行处理。

优选地，还包括显示单元，所述显示单元位于所述外壳的外侧壁上，并与所述控制电路电连接。

优选地，所述处理电路位于所述隔爆外壳内，并与用户终端电连接。

优选地，所述透镜的外侧还设有透光保护盖，所述透光保护盖与所述隔爆外壳一起组成了防尘腔体，所述激光器、所述接收器和所述透镜均位于所述防尘腔体内。

优选地，所述透光保护盖的外侧壁还设有增透膜。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例的开放式气体浓度检测装置的原理图。

附图中，标记如下：

1 检测模块

11 激光器

12 接收器

13 透镜

14 隔爆外壳

2 反射镜

3 待检测气体区域

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例提供一种开放式气体浓度检测装置，包括检测模块1和反射镜2，待检测气体区域3位于检测模块1和反射镜2之间；检测模块1包括隔爆外壳14、激光器11、接收器12和透镜13，激光器11和接收器12位于隔爆外壳14内，透镜13设于隔爆外壳14的侧壁上，并与反射镜2相对；激光器11和接收器12位于透镜13的一侧且关于透镜13的主光轴对称，反射镜2的与透镜13的主光轴垂直；激光器11发出的激光穿过透镜13及待检测气体区域3后到达反射镜2上，经反射镜2反射后的光线穿过待检测气体区域3及透镜13到达接收器12。

本实施例所提供的开放式气体浓度检测装置，如图1所示，将激光器11、接收器12以及透镜13集成在一个检测模块1中，其中透镜13作为该检测模块1的窗口，激光器11发出的激光经过透镜13，将光信号发射出去，并与待检测气体区域3内的待检测其与作用后，经反射镜2返回时再次与待检测气体作用，然后经过透镜13被接收器12接收，最后可经过后续电路等做信号处理，从而实现了激光对气体的浓度检测过程。其中，该开放式气体浓度检测装置的气体浓度检测过程充分利用了光的折射原理、光的可逆原理以及光的成像原理，使得该开放式气体浓度检测装置的结构简单、使用方便。

因激光器11与接收器12可以以微小型元件的形式装配至透镜13的主光轴两侧，该开放式气体浓度检测装置的整体尺寸主要取决于透镜13的直径与焦距。如此一来，该开放式气体浓度检测装置与已存在的开放光路检测产品相比，可以很大程度地缩小检测模块1的尺寸。

由于激光器11和接收器12分布于透镜13的主光轴的两侧，是一个对称结构，安装时，轴向上没有方向定位的要求，即该开放式气体浓度检测装置的轴向上无论什么方向，都可以保证光与气体接触的长度是相同的，进而对待检测气体的准确度不会产生影响，即检测光路较为稳定。

另外，该隔爆外壳14耐压满足GB 3836.2-2010爆炸性环境，第2部分：由隔爆外壳14“d”保护的设备”中15章1节中外壳耐压试验的要求，很容易实现“IP67”防护等级要求，在很大程度上增强了该开放式气体浓度检测装置的可靠性。

在上述实施例中，可通过调整激光器11所发出的激光与透镜13的主光轴的角度以及反射镜2与透镜13之间的距离，改变待检测气体区域3的大小，即有效光程的大小，有效光程越大检测结果越准确。在本实施例中，待检测气体区域3的长度设置为5cm～15m，在检测过程中可根据具体情况调节反射镜2到透镜13之间的距离，相应的调节激光器11即可，检测范围较大，且灵活。

在上述实施例中，该开放式气体浓度检测装置的接收器12接收光信号后，可将该光信号转化成电信号并将其传输至外界其他处理装置，以便进行分析并计算该气体的浓度。在本实施例中，为了简化该开放式气体浓度检测装置的整体结构，该开放式气体浓度检测装置还包括处理电路，该处理电路分别与激光器11和接收器12电连接，用于控制激光器11发出光信号，并将接收器12接收的光信号进行处理。也就是说，用户可以通过该处理电路控制激光器11发出光信号，并对接收器12所接收的光信号进行分析计算，直接获得待检测气体的浓度，无需通过其他附加的计算设备，使用简单。

在上述实施例中，该开放式气体浓度检测装置还包括显示单元，该显示单元位于外壳的外侧壁上，并与控制电路电连接，检测完成后，气体浓度的结果直接在显示单元上显示，使用方便。另外，该显示单元还可以用于显示检测过程中的其他参数等，便于使用者观察、记录。

在上述实施例中，将处理电路设于隔爆外壳14内，结构更为紧凑，另外，该处理电路与用户终端电连接，即该处理电路可将检测结果以及检测过程中的各项参数以信号的形式发送给用户终端，如计算机、手机等，以便于远程观察、记录，使用方便。

在上述实施例中，透镜13位于隔爆外壳14的侧壁上，为了保护该透镜13，在透镜13的外侧还设有透光保护盖，此处“透镜13的外侧”是指与隔爆外壳14内相反的一侧，也就是朝向反射镜2的一侧。该透光保护盖与隔爆外壳14一起组成了防尘腔体，其中，激光器11、接收器12和透镜13均位于防尘腔体内，可保证该检测模块1内部的清洁度，避免由于灰尘的进入影响检测结果。另外，在本实施例中，在透光保护盖的外侧还设有增透膜，减小该透光保护盖对光传输的影响。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种开放式气体浓度检测装置，其特征在于，包括检测模块和反射镜，待检测气体区域位于所述检测模块和所述反射镜之间；

所述检测模块包括隔爆外壳、激光器、接收器和透镜，所述激光器和所述接收器位于所述隔爆外壳内，所述透镜设于所述隔爆外壳的侧壁上，并与所述反射镜相对；

所述激光器和所述接收器位于所述透镜的一侧且关于所述透镜的主光轴对称，所述反射镜的与所述透镜的主光轴垂直；

所述激光器发出的激光穿过所述透镜及待检测气体区域后到达反射镜上，经反射镜反射后的光线穿过待检测气体区域及所述透镜到达接收器。

2.根据权利要求1所述的开放式气体浓度检测装置，其特征在于，所述待检测气体区域的长度为5cm至15m。

3.根据权利要求1或2所述的开放式气体浓度检测装置，其特征在于，还包括处理电路，所述处理电路分别与所述激光器和所述接收器电连接，用于控制所述激光器发出光信号，并将所述接收器接收的光信号进行处理。

4.根据权利要求3所述的开放式气体浓度检测装置，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元位于所述外壳的外侧壁上，并与所述控制电路电连接。

5.根据权利要求3所述的开放式气体浓度检测装置，其特征在于，所述处理电路位于所述隔爆外壳内，并与用户终端电连接。

6.根据权利要求1或2所述的开放式气体浓度检测装置，其特征在于，所述透镜的外侧还设有透光保护盖，所述透光保护盖与所述隔爆外壳一起组成了防尘腔体，所述激光器、所述接收器和所述透镜均位于所述防尘腔体内。

7.根据权利要求6所述的开放式气体浓度检测装置，其特征在于，所述透光保护盖的外侧壁还设有增透膜。