CN109459393A - 特定气体多位置检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种特定气体多位置检测系统，包括激光光源、光纤分路器、至少两个气体感应单元、光电转换探测单元、信号采集处理单元；所述气体感应单元设置于各个待测位置，所述光电转换探测单元连接所述信号采集处理单元；所述激光光源发送光信号经由光纤分路器生成至少两路光信号，并分别通过所述气体感应单元，后传输至光电转换探测单元；所述光电转换探测单元将所述光信号转化成电信号，所述光电转换探测单元将处理过后的电信号发送至所述信号采集处理单元，后测出所述待测位置气体浓度。应用本技术方案可实现大幅降低气体检测系统的成本，同时也提高了系统的可靠性及减少整个系统的电源功率消耗。
Description
技术领域
本发明涉及矿井开发的领域，具体是指一种特定气体多位置检测系统。
背景技术
瓦斯是井下有毒有害气体的总称，在矿井下这种有毒有害气体又主要以甲烷为主，甲烷(CH4)是易燃易爆的气体,瓦斯爆炸是煤矿生产过程中发生破坏性最强的自然灾害，严重危害煤矿职工安全。因此,研制甲烷检测系统,及时检测甲烷气体的产生源、泄露源及甲烷浓度,对煤企安全运行、煤矿职工人身安全及环境保护有着十分重大意义。传统热催化式甲烷传感器存在以下缺点：(1)传感器工作温度高，一般元件表面温度200℃～300℃，内部可达700℃～800℃，传感器不能做成本安型结构，只能做成隔爆型；(2)工作电流较大，电流功耗大，不易做成总线连接；(3)元件易受硫化物、卤素化合物等中毒影响，降低使用寿命；(4)在缺氧环境下检测指示值误差较大；(5)长时间工作后受各种条件影响，其零点或产生飘移，灵敏度会产生衰减，为保证检测准确，要定期标定，通常七天调校一次，则使工作量增大许多。
近年来，利用激光光谱技术进行瓦斯浓度检测成为研究的热门方向,尤其是具有连续可调谐、窄线宽、低功耗、低价的激光器的出现,使利用激光光谱技术建立甲烷探测器成为可能。研制这种探测器就要从研究甲烷分子光谱出发,发展高灵敏、高分辨率的激光光谱技术。但是虽然近年利用激光光谱技术进行瓦斯浓度检测的产品技术成熟，激光器相对以前价格有所降低但总体上价格依然居高不下，现阶段煤矿去产能煤企整体不景气，经营压力大，成本问题困扰着许多企业。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种特定气体多位置检测系统，实现大幅降低气体检测系统的成本，同时也提高了系统的可靠性及减少整个系统的电源功率消耗。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种特定气体多位置检测系统，包括激光光源、光纤分路器、至少两个气体感应单元、光电转换探测单元、信号采集处理单元；所述气体感应单元设置于各个待测位置，所述气体感应单元包括出口及入口；所述激光光源与所述光纤分路器通过传输光纤连接，所述光纤分路器通过传输光纤与气体感应单元的入口连接，所述气体感应单元的出口通过传输光纤与气体转换探测单元连接；所述光电转换探测单元连接所述信号采集处理单元；所述激光光源发送光信号经由光纤分路器生成至少两路光信号，并分别通过所述气体感应单元，后传输至光电转换探测单元；所述光电转换探测单元将所述光信号转化成电信号，所述光电转换探测单元将处理过后的电信号发送至所述信号采集处理单元，后测出所述待测位置气体浓度。
在一较佳的实施例中，所述气体感应单元具体为一直气体感应腔，所述光信号平直由所述入口进入所述直气体感应腔，再由所述出口传输至光电转换探测单元，所述直气体感应腔用于降低光信号用过直气体感应腔时产生的耦合耗尽。
在一较佳的实施例中，所述光电转换探测单元包括光强检测模块；所述光强检测模块根据光信号强度变化测得每个待测位置的气体浓度。
在一较佳的实施例中，所述光电转换探测单元包括波长扫描检测模块；所述波长扫描检测模块根据光信号波长扫描光信号强度变化测得每个待测位置的气体浓度。
在一较佳的实施例中，还包括信号采集处理单元；所述信号采集处理单元将接收到的电信号分析处理过后生成各个待测位置的气体浓度信息。
在一较佳的实施例中，所述激光光源具体为光源波长为1653nm的激光光源。
在一较佳的实施例中，所述直气体感应腔长度范围为1cm至99cm。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
1.一个激光光源通过一个光纤分路器生成多路光信号检测各个待测位置的气体，实现了一个激光光源同时检测多个待测位置的功能。由于激光器总体价格居高不下，使得整个气体检测系统成本也一直居高不下。本设计仅通过一个激光光源即可检测多个位置的气体，相比现有技术，大幅度降低了系统成本，同时也提高了系统的可靠性。同时由于仅使用一个激光光源，使得供电电源使用减少，减少了整个系统的电源功率消耗，在一定程度上也降低了系统成本，有相当良好的应用前景。
2.设置直气体感应腔为平直状的，可以有效避免光信号因触碰气体感应腔内壁而产生损耗，降低光信号用过直气体感应腔时产生的耦合耗尽。
附图说明
图1为本发明优选实施例中特定气体多位置检测系统的整体框图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种特定气体多位置检测系统，参考图1，包括激光光源1、光纤分路器3、至少两个气体感应单元4、光电转换探测单元5、信号采集处理单元6；为了测量各个待测位置气体状态，所述气体感应单元4设置于各个待测位置，所述气体感应单元4包括出口及入口；所述激光光源1与所述光纤分路器3通过传输光纤连接，所述光纤分路器3通过传输光纤与气体感应单元4的入口连接，所述气体感应单元4的出口通过传输光纤与气体转换探测单元连接；所述光电转换探测单元5连接所述信号采集处理单元6；所述激光光源1发送光信号经由光纤分路器3生成至少两路光信号，并分别通过所述气体感应单元4，后传输至光电转换探测单元5；所述光电转换探测单元5将所述光信号转化成代表各个待测位置气体浓度的电信号，所述光电转换探测单元5将处理过后的电信号发送至所述信号采集处理单元6，所述信号采集处理单元6将接收到的电信号分析处理过后生成各个待测位置的气体浓度信息。一个激光光源1通过一个光纤分路器3生成多路光信号检测各个待测位置的气体，实现了一个激光光源1同时检测多个待测位置的功能。由于激光器总体价格居高不下，使得整个气体检测系统成本也一直居高不下。本设计仅通过一个激光光源1即可检测多个位置的气体，相比现有技术，大幅度降低了系统成本，同时也提高了系统的可靠性。同时由于仅使用一个激光光源1，使得供电电源使用减少，，减少了整个系统的电源功率消耗，在一定程度上也降低了系统成本，有相当良好的应用前景。
在本实施例中，所述气体感应单元4具体为一直气体感应腔，为了避免光信号触碰感应腔内壁发生损耗，所述直气体感应腔平直设置，所述光信号平直由所述入口进入所述直气体感应腔，再由所述出口传输至光电转换探测单元5，所述直气体感应腔用于降低光信号用过直气体感应腔时产生的耦合耗尽。所述直气体感应腔长度范围为1cm至99cm。
在本实施例中，所述光电转换模块如何检测光信号具体如下所述，主要分为两种情况：(1)当所述光电转换探测单元5包括光强检测模块时；所述光强检测模块根据光信号强度变化测得每个待测位置的气体浓度。当所述光电转换探测单元5包括波长扫描检测模块时；所述波长扫描检测模块根据光信号波长扫描光信号强度变化测得每个待测位置的气体浓度。
在本实施例中，所述激光光源1具体为光源波长为1653nm的激光光源1。还可以使用其他规格的光源作为激光光源1，均属于本实施例的简单替换，不能以此限定本发明的保护范围。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (7)
1.一种特定气体多位置检测系统，其特征在于包括激光光源、光纤分路器、至少两个气体感应单元、光电转换探测单元、信号采集处理单元；所述气体感应单元设置于各个待测位置，所述气体感应单元包括出口及入口；所述激光光源与所述光纤分路器通过传输光纤连接，所述光纤分路器通过传输光纤与气体感应单元的入口连接，所述气体感应单元的出口通过传输光纤与气体转换探测单元连接；所述光电转换探测单元连接所述信号采集处理单元；所述激光光源发送光信号经由光纤分路器生成至少两路光信号，并分别通过所述气体感应单元，后传输至光电转换探测单元；所述光电转换探测单元将所述光信号转化成电信号，所述光电转换探测单元将处理过后的电信号发送至所述信号采集处理单元，后测出所述待测位置气体浓度。
2.根据权利要求1所述的特定气体多位置检测系统，其特征在于，所述气体感应单元具体为一直气体感应腔，所述光信号平直由所述入口进入所述直气体感应腔，再由所述出口传输至光电转换探测单元，所述直气体感应腔用于降低光信号用过直气体感应腔时产生的耦合耗尽。
3.根据权利要求1所述的特定气体多位置检测系统，其特征在于，所述光电转换探测单元包括光强检测模块；所述光强检测模块根据光信号强度变化测得每个待测位置的气体浓度。
4.根据权利要求1所述的特定气体多位置检测系统，其特征在于，所述光电转换探测单元包括波长扫描检测模块；所述波长扫描检测模块根据光信号波长扫描光信号强度变化测得每个待测位置的气体浓度。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的特定气体多位置检测系统，其特征在于还包括信号采集处理单元；所述信号采集处理单元将接收到的电信号分析处理过后生成各个待测位置的气体浓度信息。
6.根据权利要求5所述的特定气体多位置检测系统，其特征在于，所述激光光源具体为光源波长为1653nm的激光光源。
7.根据权利要求5所述的特定气体多位置检测系统，其特征在于，所述直气体感应腔长度范围为1cm至99cm。
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|---|---|
| CN (1) | CN109459393A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110118752A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-13 | 无锡佶达德光电子技术有限公司 | 用于地下管廊的激光探测系统 |
| CN111812060A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-10-23 | 中国矿业大学 | 一种甲烷浓度检测系统 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102230889A (zh) * | 2011-06-22 | 2011-11-02 | 天津大学 | 基于超连续谱光源的气体浓度测量系统及测量方法 |
| CN102967580A (zh) * | 2012-11-09 | 2013-03-13 | 山东微感光电子有限公司 | 一种基于vcsel的低功耗气体检测方法及装置 |
| CN203720081U (zh) * | 2013-12-27 | 2014-07-16 | 北京航星网讯技术股份有限公司 | 一种激光吸收光谱的气体参量多点传感测量的光路结构 |
| CN204101450U (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-14 | 安徽理工大学 | 基于时分和空分复用技术的多路光纤瓦斯浓度检测系统 |
| CN105352914A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-24 | 济南大学 | 一种基于双波长光纤环形腔的气体浓度检测系统及其方法 |
| CN107703075A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-16 | 黑龙江聚晶科技有限公司 | 基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置 |
| CN107991269A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-05-04 | 山东省科学院激光研究所 | 多组分气体监测系统、方法及装置 |
| CN108375555A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-07 | 山东微感光电子有限公司 | 光纤甲烷传感模块、光纤多点光电式甲烷传感器及系统 |
| CN211576937U (zh) * | 2018-12-25 | 2020-09-25 | 厦门蓝海之光科技有限公司 | 特定气体多位置检测系统 |
-
2018
- 2018-12-25 CN CN201811590579.6A patent/CN109459393A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102230889A (zh) * | 2011-06-22 | 2011-11-02 | 天津大学 | 基于超连续谱光源的气体浓度测量系统及测量方法 |
| CN102967580A (zh) * | 2012-11-09 | 2013-03-13 | 山东微感光电子有限公司 | 一种基于vcsel的低功耗气体检测方法及装置 |
| CN203720081U (zh) * | 2013-12-27 | 2014-07-16 | 北京航星网讯技术股份有限公司 | 一种激光吸收光谱的气体参量多点传感测量的光路结构 |
| CN204101450U (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-14 | 安徽理工大学 | 基于时分和空分复用技术的多路光纤瓦斯浓度检测系统 |
| CN105352914A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-24 | 济南大学 | 一种基于双波长光纤环形腔的气体浓度检测系统及其方法 |
| CN107703075A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-16 | 黑龙江聚晶科技有限公司 | 基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置 |
| CN107991269A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-05-04 | 山东省科学院激光研究所 | 多组分气体监测系统、方法及装置 |
| CN108375555A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-07 | 山东微感光电子有限公司 | 光纤甲烷传感模块、光纤多点光电式甲烷传感器及系统 |
| CN211576937U (zh) * | 2018-12-25 | 2020-09-25 | 厦门蓝海之光科技有限公司 | 特定气体多位置检测系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110118752A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-13 | 无锡佶达德光电子技术有限公司 | 用于地下管廊的激光探测系统 |
| CN111812060A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-10-23 | 中国矿业大学 | 一种甲烷浓度检测系统 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190312 |