CN110068542A - 检测混合气体中目标气体浓度的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测混合气体中目标气体浓度的装置，包括光源(1)、探测器(2)和滤光机构(3)，滤光机构(3)位于所述光源(1)和探测器(2)之间，并且探测器(2)位于光源(1)发出的光信号的传播路径上；所述滤光机构(3)包括滤光片转盘(301)和控制滤光片转盘(301)转动的电机(302)，滤光机构(3)还包括设置在滤光片转盘(301)上的目标气体滤光片(303)、用于检测混合气体中对目标气体造成干涉的并且与目标气体在光谱吸收区有重合吸收峰的波段的干扰气体的干扰气体滤光片(304)以及至少一个用于应对不同检测环境提供固定参考的参考滤光片(305)。本发明的检测混合气体中目标气体浓度的装置具有灵敏度高、检测精度高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测领域，尤其涉及一种检测混合气体中目标气体浓度的装置。
背景技术
随着燃气报警器技术的不断提高，越来越多的家庭已经安装使用，但是传统电化学方式的报警器在使用上存在寿命短、误报率高等缺点。红外气体探测器虽具有不容易损坏、灵敏度高、使用寿命长等优点，但是，采用集成多通道的红外探测器或者采用多个传感器价格昂贵，并且不同探测器或同一探测器的各个通道在性能上也存在变化不一致的情况，从而导致检测精度下降。单纯检测混合气体中气体的成分或者所包含气体的浓度，无气体干扰的去除，导致检测结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种检测混合气体中目标气体浓度的装置。
为实现上述目的，本发明提供一种检测混合气体中目标气体浓度的装置包括光源、探测器和滤光机构，所述滤光机构位于所述光源和所述探测器之间，并且所述探测器位于所述光源发出的光信号的传播路径上；
所述滤光机构包括滤光片转盘和控制所述滤光片转盘转动的驱动装置，其特征在于，所述滤光机构还包括设置在所述滤光片转盘上的目标气体滤光片、用于检测混合气体中与目标气体在光谱吸收区有重合吸收波段的干扰气体的干扰气体滤光片以及至少一个用于应对不同检测环境提供固定参考的参考滤光片；
所述目标滤光片、所述干扰滤光片和所述参考滤光片可通过所述滤光片转盘的转动，移动至所述光源发出的光信号的传播路径上。
根据本发明的一个方面，所述目标气体滤光片、所述干扰气体滤光片和所述参考滤光片沿着所述滤光片转盘的周向随机布置，并且所述目标滤光片、所述干扰滤光片和所述参考滤光片所在平面与所述滤光片转盘的旋转面重合；
根据本发明的一个方面，所述滤光机构还包括设置在所述滤光片转盘上的磁铁以及用于感应所述磁铁位置从而确定所述滤光片转盘基准位置的霍尔传感器。
根据本发明的一个方面，还包括用于盛装所述光源的光源罩，所述光源罩上设置有用于将所述光源发出的光信号传递至所述探测器的第一窗口片。
根据本发明的一个方面，还包括用于盛装所述探测器和所述滤光机构的罩体，所述罩体上设置有与所述探测器和所述第一窗口片相对应的第二窗口片。
根据本发明的一个方面，所述探测器为单通道探测器。
根据本发明的一个方案，由于干扰气体与目标气体在光谱吸收区有重合的吸收峰，因此，被测混合气体中的干扰气体会使探测器对目标气体的含量检测出现错误，从而向报警器发出错误的报警信号，而本发明利用不同气体波长不同的原理，设置的可分别检测不同气体的目标气体滤光片和干扰气体滤光片可解决此问题。干扰滤光片可检测不同干扰气体的浓度，从而检测对目标气体造成干涉的波段，充分降低发生错误报警的几率。
根据本发明的一个方案，参考滤光片可针对不同检测环境提供固定的参考，从而提供多路参考光路，以减少光谱能量变化和环境变化对检测造成的误差。
根据本发明的一个方案，本发明采用单通道探测器作为探测器使用，配合滤光机构可使得所有滤光片共用一个探测器，并且通道也只有一条，从而消除了现有技术中同一探测器不同通道之间或者多个探测器之间的相互影响，进一步提高了检测的准确度。
根据本发明的一个方案，滤光机构中的磁铁和霍尔传感器可设置零点位作为起始位置，从而使电机可按零点位时的转动角度来确定后续每个滤光片的转动角度，使每个滤光片均能准确的移动至探测器和第二窗口片之间。并且滤光片转盘每旋转一圈，就可检查零点位一次，从而能够消除结构本身带来的误差。
附图说明
图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的检测混合气体中目标气体浓度的装置的结构图；
图2是示意性表示根据本发明的一种实施方式的滤光机构的结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的检测混合气体中目标气体浓度装置的结构图。如图1所示，本发明的检测混合气体中目标气体浓度的装置包括光源1、探测器2和滤光机构3。探测器2设置在光源1和滤光机构3之间，光源1向探测器2的方向发射光线，探测器2接收经过滤光机构3的光线，从而实现了对目标气体含量的检测，实现更精准的检测。
根据本发明的一种实施方式，光源1为红外线光源，其发光端对准探测器2，发出红外线光信号。光源1外侧设有光源罩4，用来盛装光源1。光源罩401上光源1发射端正对的位置设置有第一窗口片401，用于将光源1发出的光信号传递至探测器2，并能防止油污等的污染。
根据本发明的一种实施方式，本发明的探测器2为单通道探测器，位于图1中滤光机构3左侧，其接收端对准光源1，以便接收光源1发射的光信号。探测器2和滤光机构3外还设有罩体5，用于盛装探测器2和滤光机构3。罩体5上探测器2的接收端正对的位置设置有与第一窗口片401相对应的第二窗口片501，作用与第一窗口片401相同。
图2是示意性表示根据本发明的一种实施方式的滤光机构的结构图。结合图1和图2，根据本发明的一种实施方式，滤光机构3包括滤光片转盘301、驱动装置302、目标气体滤光片303和干扰气体滤光片304。滤光片转盘301为圆形平板，沿其周向设置有六个用于安装各个滤光片的安装孔，中心还设有连接驱动装置302的连接孔(图中未示出)，以便能被驱动装置302带动旋转。在本实施方式中，驱动装置可采用电机。当然还可以是其他任何能够驱动滤光片转盘301旋转的装置。滤光片转盘301应垂直于光源1发出的光信号的传播路径设置，并且其上用于安装滤光片的安装孔随着滤光片转盘301的旋转应均能经过光信号的传播路径并与探测器2相对应配合。驱动装置302位于图1中滤光片转盘301的左侧，其输出端伸入滤光片转盘301中心的连接孔中。根据本发明，滤光片转盘301的大小可以增大或减小，其上用于安装滤光片的安装孔可以增多或者减少，可视具体情况而定。并且，目标气体滤光片303和干扰气体滤光片304在滤光片转盘301的轴向上可随机设置。
由于干扰气体与目标气体在光谱吸收区有重合的吸收峰，因此，被测混合气体中的干扰气体会使探测器1对目标气体的含量检测出现错误，从而向报警器发出错误的报警信号，而本发明利用不同气体波长不同的原理，设置的可分别检测不同气体的目标气体滤光片303和干扰气体滤光片304可解决此问题。如图2所示，在本实施方式中，目标气体滤光片303和干扰气体滤光片304安装在滤光片转盘301的各个安装孔中，并且目标滤光片303和干扰滤光片304所在平面与滤光片转盘301的旋转面重合。干扰滤光片304检测与之对应的干扰气体的浓度，从而检测对目标气体造成干涉的波段，充分降低发生错误报警的几率。根据本发明的一种实施方式，本发明中的目标气体滤光片303可检测甲烷(还可能有CO等气体)，而干扰气体滤光片304可检测混合气体中的乙醇、乙酸等干扰气体。
除了干扰气体以外，光谱能量变化和环境变化也会造成测试误差。因此如图2所示，本实施方式增加了可针对不同检测环境提供固定参考的参考滤光片305，并通过计算目标滤光片303与参考滤光片305检测结果的比值，干扰滤光片304与参考滤光片305检测结果的比值，若目标滤光片303的值为A，干扰滤光片304为C，参考滤光片305为B，则按上述计算为A/B,C/B。由于两个公式中都有B,而参考滤光片305的滤光性能不随环境改变，因此这2个B完全一样，故可以通过B消除外界光能量的变化带来的影响。因此参考滤光片305在环境改变的情况下同样可作为参考。本实施方式设置了3片参考滤光片305，而参考滤光片305在滤光片转盘301的周向上的位置可随意设置，因此，由上可知，参考滤光片305、目标气体滤光片303和干扰气体滤光片304在滤光片转盘301的周向上的位置可以随机设置。并且，参考滤光片305滤光片同样可随滤光片转盘301的转动也可移动至光源1发出的光信号的传播路径上，作为多路参考光路，从而有效地解决了上述问题。
如此设置的滤光机构3配合单个作为单通道探测器的探测器1，可使得所有滤光片共用一个探测器，并且通道也只有一条，从而消除了现有技术中同一探测器不同通道之间或者多个探测器之间的相互影响，进一步提高了检测的准确度。
结合图1和图2，上述实施方式中，滤光机构3中还可设置磁铁306和霍尔传感器307。本发明对磁铁306的形状不做特别限定，但应设置在滤光片转盘301上，位置可按图2中所示，设置在两滤光片之间。霍尔传感器307设置在图1中滤光机构3左侧，设置高度应能使磁铁306随滤光片转盘301的转动可被其检测到，并且应在不影响其他装置的前提下尽可能靠近滤光片转盘301设置，以便提高检测的灵敏性。
如上述设置，当驱动装置302在驱动电路的控制下带动滤光片转盘301旋转时，磁铁306可经过霍尔传感器307的检测端并被其检测到，此时装置的位置作为零点位。零点位的作用是确定一个起始位置，驱动电路可根据这个零点来确定驱动装置302应带动滤光片转盘301转动的角度。从零点开始，驱动装置302带动滤光片转盘301旋转一个固定角度使得目标滤光片303转动至探测器1与第二窗口片501之间，从而检测目标气体(即甲烷气体)浓度，而由于每个滤光片之间的角度差相同，所以驱动装置302只需要按照上一个位置顺时针旋转相同角度即可分别使后续的滤光片移动至探测器1与第二窗口片501之间进行检测。这样可分别检测干扰气体(即乙醇和乙酸等干扰气体)的浓度，从而判断检测到的甲烷气体的浓度是否被这些干扰气体干扰，避免了报警器的误报。由此可知，滤光片转盘301每旋转一圈，就检查零点位一次，这样也可以消除结构本身带来的误差。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)
1.一种检测混合气体中目标气体浓度的装置，包括：光源(1)、探测器(2)和滤光机构(3)，所述滤光机构(3)位于所述光源(1)和所述探测器(2)之间，并且所述探测器(2)位于所述光源(1)发出的光信号的传播路径上；
所述滤光机构(3)包括滤光片转盘(301)和控制所述滤光片转盘(301)转动的驱动装置(302)，其特征在于，所述滤光机构(3)还包括设置在所述滤光片转盘(301)上的目标气体滤光片(303)、用于检测混合气体中与目标气体在光谱吸收区有重合吸收波段的干扰气体的干扰气体滤光片(304)以及至少一个用于应对不同检测环境提供固定参考的参考滤光片(305)；
所述目标滤光片(303)、所述干扰滤光片(304)和所述参考滤光片(305)可通过所述滤光片转盘(301)的转动移动至所述光源(1)发出的光信号的传播路径上。
2.根据权利要求1所述的检测混合气体中目标气体浓度的装置，其特征在于，所述目标气体滤光片(303)、所述干扰气体滤光片(304)和所述参考滤光片(305)沿着所述滤光片转盘(301)的周向随机布置，并且所述目标滤光片(303)、所述干扰滤光片(304)和所述参考滤光片(305)所在平面与所述滤光片转盘(301)的旋转面重合。
3.根据权利要求1所述的检测混合气体中目标气体浓度的装置，其特征在于，所述滤光机构(3)还包括设置在所述滤光片转盘(301)上的磁铁(306)以及用于感应所述磁铁(306)位置从而确定所述滤光片转盘(301)基准位置的霍尔传感器(307)。
4.根据权利要求1所述的检测混合气体中目标气体浓度的装置，其特征在于，还包括用于盛装所述光源(1)的光源罩(4)，所述光源罩(4)上设置有用于将所述光源(1)发出的光信号传递至所述探测器(2)的第一窗口片(401)。
5.根据权利要求1所述的检测混合气体中目标气体浓度的装置，其特征在于，还包括用于盛装所述探测器(2)和所述滤光机构(3)的罩体(5)，所述罩体(5)上设置有与所述探测器(2)和所述第一窗口片(401)相对应的第二窗口片(501)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的检测混合气体中目标气体浓度的装置，其特征在于，所述探测器(2)为单通道探测器。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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