CN113075164A - 激光探测式气体检测仪器 - Google Patents

Abstract

本发明的激光探测式气体检测仪器,涉及气体检测技术领域，包括上盖和下壳体，上盖与下壳体螺纹连接，下壳体内部分别设有数据显示板、电路板Ⅰ和电路板Ⅱ，在下壳体的侧壁上螺纹连接有探测头和堵头，探测头内腔中设有凹槽，凹槽内安装有信号接收探头和激光发射头，探测头通过螺钉Ⅰ连接有探头盖，探头盖上开有透气孔，透气孔处安装有气体过滤金属烧结网并用压圈压紧，且压圈与探头盖螺纹连接；上盖顶部设有观察孔，观察孔处安装有透明件。该装置采用性能优越、成本低的DFB激光器，接收端的全数字锁相放大器和发射端的低噪声激光调制驱动电路。具有可连续监控，测量动态范围大，检测范围大，灵敏度高，高绝缘，抗强电磁场的优点。

Description

激光探测式气体检测仪器

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，具体涉及激光探测式气体检测仪器。

背景技术

目前国内常用的气体检测技术，基本检测的方法不外乎应用红外滤波、顺磁共振、电化学来进行检测，但是这三种方法在实践应用过程中会存在稳定性差、寿命短、不环保和维护困难的问题，并且随着社会的不断发展，人们对实时在线监测气体的需求也越来越大，但目前市面上现有的气体检测技术还不具备此功能，因此需要激光探测式气体检测仪器来解决以上问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了激光探测式气体检测仪器。

本发明的激光探测式气体检测仪器，包括上盖和下壳体，所述上盖与下壳体螺纹连接，下壳体内部设有相互协同工作的数据显示板、电路板和固定板，在下壳体的侧壁上螺纹连接有探测头和堵头，所述探测头内腔中设有凹槽，凹槽内安装有信号接收探头和DFB激光器，DFB激光器上的信号连接线Ⅰ与电路板连接，所述探测头通过螺钉Ⅰ连接有探头盖，探头盖上开有透气孔，透气孔处安装有气体过滤金属烧结网并用压圈压紧，且压圈与探头盖螺纹连接；所述堵头内设有通孔，通孔内设有电源线，电源线与固定板连接；所述上盖顶部设有观察孔，观察孔处安装有透明件并用压盖压紧，且压盖与上盖螺纹连接。

作为本发明的进一步改进，下壳体侧壁环周设有环形凹槽Ⅰ，环形凹槽Ⅰ内设有密封环Ⅰ。

作为本发明的进一步改进，下壳体的侧壁上螺纹连接有防爆电缆填料函，防爆电缆填料函另一端连接有报警器，报警器通过防爆电缆填料函与固定板数据连接。

作为本发明的进一步改进，下壳体的内壁上设有铜柱和固定板，数据显示板和电路板均与铜柱通过螺钉Ⅱ紧固连接；固定板上设有一个以上的接线端子，电源线和报警器内的信号线Ⅰ与接线端子连接，接线端子与电路板通过信号线Ⅱ连接，数据显示板与电路板数据连接。

本发明的激光探测式气体检测仪器，采用性能优越、成本低的DFB激光器，接收端的全数字锁相放大器和发射端的低噪声激光调制驱动电路。相比传统的电化学和红外技术该装置选择性极强，不受水汽及其它气体干扰，高度可靠，无误报，且无耗材及运动易损件，使用寿命长无须校准和维护，反应极快，无探头记忆或延时，可连续监控，测量动态范围大，检测范围大，灵敏度高，可用光纤实施，可防暴，实现高绝缘，抗强电磁场。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明的剖面图；

图3为本发明电路原理图。

具体实施方式

本发明的激光探测式气体检测仪器，包括上盖1和下壳体2，所述上盖1与下壳体2螺纹连接，且在下壳体2侧壁环周设有环形凹槽Ⅰ18，环形凹槽Ⅰ18内设有密封环Ⅰ19，实现上盖1与下壳体2的密封，在下壳体2的内部设有铜柱22和相互协同工作的数据显示板4、电路板5和固定板6，所述铜柱22和固定板6固定在下壳体2的内壁上，数据显示板4和电路板5均与铜柱22通过螺钉Ⅱ紧固连接，其中电路板5的主要功能是信号转换和处理，数据显示板4的型号为PEMSXG191015—L3，其功能是接收电路板5处理过的数据并将其显示出来，固定板6上设有一个以上的接线端子，接线端子与电路板5通过信号线Ⅱ连接。

在下壳体2的侧壁上螺纹连接有探测头3、堵头7、防爆电缆填料函20和外接地管，其中下壳体2与探测头3的连接处的外壁环周设有密封圈Ⅳ，实现下壳体2与探测头3连接处的密封；堵头7的外壁环周设有环形凹槽Ⅲ，环形凹槽Ⅲ内设有O型密封圈，实现堵头7与下壳体2连接处的密封，堵头7内设有密封圈Ⅴ，当堵头7旋进下壳体2时，会将密封圈Ⅴ压紧，从而实现堵头与下壳体内部密封；所述探测头3内腔中设有凹槽9，凹槽9内安装有信号接收探头和DFB激光器23，DFB激光器23上的信号连接线Ⅰ8与电路板5连接，所述探测头3通过螺钉Ⅰ10连接有探头盖11，探头盖11上开有透气孔12，透气孔12处安装有气体过滤金属烧结网13并用压圈21压紧，且压圈21与探头盖11螺纹连接，所述气体过滤金属烧结网13与探头盖3的卡接处填充有6101环氧树脂胶；堵头7内设有通孔，通孔内设有电源线14，电源线14与固定板6上的接线端子连接；所述防爆电缆填料函20另一端连接有报警器21，报警器21内的信号线Ⅰ通过防爆电缆填料函20与固定板6连接；所述上盖1顶部设有观察孔15，观察孔5处安装有透明件16并用压盖17压紧，且压盖17与上盖1螺纹连接，所述透明件16与上盖1的卡接处填充有6101环氧树脂胶。

以上所述的下壳体2与上盖1、探测头3、堵头4和防爆电缆填料函20的连接面均为螺纹隔爆接合面，探测头3与探头盖11的连接面也为螺纹隔爆接合面。

本装置工作时，如图3所示，当一束的光穿过充满气体的探测头3后，对应气体吸收波长的光强度会因吸收而衰减，衰减量与光纤在探测头3内经历的路径成正比。根据气体分子的吸收谱线，选取了特殊单波长的激光器，通过TDLAS技术-波长调制与二次谐波检测相结合(WMS-SH)来探测气体的浓度，再辅以锁相放大技术提高信噪比,精确测定当前气体光子吸收强度，根据朗伯比尔吸收定律测得气体分子的绝对浓度。具体是通过下列方式实现的： DFB激光器23发射激光通过光纤24和分光器25、准直器出来一束光打到信号接收探头上面，其中DFB激光器23到信号接收探头的距离小于10厘米，其自平衡接收器26使光信号转换成电信号，经过全数字锁相放大器27放大，经过波长信号调制28和参考信号调制29（在这之前DFB激光器23要经过TDL温度与电流控制器30的温控调制）到相应的电路谐波信号31，通过谐波信号31分析来判断被检测气体的浓度。本装置可实现单一组分的气体的精确测量，无视背景气体干扰；响应快速，1秒内可达95%响应度；空间测量范围灵活可调，可在5cm-10m直线范围测量；镜头污染原因导致的光强度衰减不会影响气体浓度测量；具有极宽的测量范围，可从ppm-100%浓度的测量；装置长期使用无漂移、寿命长、免维护并可实时在线监测气体的浓度。

Claims (4)

1.激光探测式气体检测仪器，包括上盖（1）和下壳体（2），所述上盖（1）与下壳体（2）螺纹连接，其特征在于下壳体（2）内部设有相互协同工作的数据显示板（4）、电路板（5）和固定板（6），在下壳体（2）的侧壁上螺纹连接有探测头（3）和堵头（7），所述探测头（3）内腔中设有凹槽（9），凹槽（9）内安装有信号接收探头和DFB激光器（23），DFB激光器（23）上的信号连接线Ⅰ（8）与电路板（5）连接，所述探测头（3）通过螺钉Ⅰ（10）连接有探头盖（11），探头盖（11）上开有透气孔（12），透气孔（12）处安装有气体过滤金属烧结网（13）并用压圈（21）压紧，且压圈（21）与探头盖（11）螺纹连接；所述堵头（7）内设有通孔，通孔内设有电源线（14），电源线（14）与固定板（6）连接；所述上盖（1）顶部设有观察孔（15），观察孔（5）处安装有透明件（16）并用压盖（17）压紧，且压盖（17）与上盖（1）螺纹连接。

2.如权利要求1所述的激光探测式气体检测仪器，其特征在于下壳体（2）侧壁环周设有环形凹槽Ⅰ（18），环形凹槽Ⅰ（18）内设有密封环Ⅰ（19）。

3.如权利要求1所述的激光探测式气体检测仪器，其特征在于下壳体（2）的侧壁上螺纹连接有防爆电缆填料函（20），防爆电缆填料函（20）另一端连接有报警器（21），报警器（21）通过防爆电缆填料函（20）与固定板（6）数据连接。

4.如权利要求1或3所述的激光探测式气体检测仪器，其特征在于下壳体（2）的内壁上设有铜柱（22）和固定板（6），数据显示板（4）和电路板（5）均与铜柱（22）通过螺钉Ⅱ紧固连接；固定板（6）上设有一个以上的接线端子，电源线（14）和报警器（21）内的信号线Ⅰ与接线端子连接，接线端子与电路板（5）通过信号线Ⅱ连接，数据显示板（4）与电路板（5）数据连接。

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