CN117169156B - 一种气体传感器及气体检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种气体传感器及气体检测系统，其包括：传输通道，依次连接的光输入光纤、传输光纤、光输出光纤，传输光纤连接有入口，传输光纤远离入口的位置设置有出口；气体输入组件，包括与入口连接的气体输入管道、与出口连接的气体输出管道、用于连接气体输入管道与传输光纤的第一连接件、以及用于连接气体输出管道与传输光纤的第二连接件；两个阀门，分别设置于气体输入管道以及气体输出管道上；漏气检测装置，设置于第一连接件的开口处、第二连接件的开口处以及与气体输出管道连接的阀门输出端，包括使得漏气产生声音的出声机构、用于控制出声大小的声控机构以及用于监测声音分贝的监控机构。本申请具有提高漏气检测精度的效果。

Description

一种气体传感器及气体检测系统

技术领域

本申请涉及传感器的技术领域，尤其是涉及一种气体传感器及气体检测系统。

背景技术

目前红外气体传感器是利用中红外光到空芯光纤耦合并采用空间聚焦的方式进行红外气体检测，但是通过耦合方式会使空芯光纤的损耗变大，且耦合辅助调整模块体积也大，并且其机械稳定性也比较差。又因在现有技术中在使用红外气体传感器时需要移动和调整红外气体传感器的组件/部件，从而对待测气体进行测量。但由于需要移动和调整红外气体传感器的组件/部件，这将有可能会影响传感器的测量结果。例如：使用红外气体传感器进行实验时，需要移动光纤进行气体填充处理后在进行测量，由于光纤移动使得部分参数产生变化，从而影响光纤气体传感器的综合性能，可能会出现传感器的响应时间延迟长、灵敏度低、实时性差、稳定性不高等问题。

相关技术中公开号为CN111307748A的中国专利，提出了一种红外气体传感器及其检测系统、气体浓度的检测方法。包括：传输通道，具有顺次连接的光输入光纤、传输光纤、光输出光纤；其中所述传输光纤在靠近所述光输入光线的侧面开设有气体入口，所述光输入光纤与光源连接，所述光输出光纤与检测装置连接；气体输入导管组件，具有与所述气体入口连接的气体输入导管；所述气体输入导管用于将待测气体导入所述传输光纤。利用传输通道和气体输入导管组件，从而实现光源和气体的传输，并且不需要对光纤进行移动，从而能够在保证在提高红外气体传感器的综合性能的同时还能保证红外气体检测的检测结果的准确性。

上述中的相关技术存在有以下缺陷：第一固定件与气体输入光纤以及第二固定件与气体输出光纤之间通过粘接剂进行密封，虽然上述技术方案中对第二固定件的输出端进行漏气检测，但是第一固定件与气体输入光纤以及第二固定件与气体输出光纤之间并未设置漏气检测，存在影响气体检测正常数值的缺陷。

发明内容

为了改善漏气检测不精准的问题，本申请提供一种气体传感器及气体检测系统。

本申请提供的一种气体传感器采用如下的技术方案：

一种气体传感器，包括：

传输通道，依次连接的光输入光纤、传输光纤、光输出光纤，所述传输光纤连接有入口，所述传输光纤远离所述入口的位置设置有出口；

气体输入组件，包括与所述入口连接的气体输入管道、与所述出口连接的气体输出管道、用于连接所述气体输入管道与所述传输光纤的第一连接件、以及用于连接所述气体输出管道与所述传输光纤的第二连接件；

两个阀门，分别设置于气体输入管道以及气体输出管道上；

漏气检测装置，设置于第一连接件的开口处、第二连接件的开口处以及与气体输出管道连接的阀门输出端，包括使得漏气产生声音的出声机构、用于控制出声大小的声控机构以及用于监测声音分贝的监控机构。

更进一步地，所述出声机构包括发声管以及固定组件，所述发声管内部为空心设置，所述发声管周壁设置有多个发声孔，多个所述发声孔沿着同一条直线等间距分布，所述固定组件用于实现所述发声管与所述第一连接件、或第二连接件、或对应所述阀门连接。

更进一步地，所述声控机构包括按钮、以及用于实现所述按钮运动的运动组件，所述按钮用于封堵所述发声孔，所述运动组件带着所述按钮沿着多个发声孔所在的直线运动。

更进一步地，所述运动组件包括导向条、双向油缸、两个导向块以及两个电磁铁，所述导向条固定在所述发声管外壁，所述导向块套设滑移于所述导向条外，所述按钮升降设置于任一个所述导向块上，两个所述电磁铁分别与两个所述导向块固定连接，所述双向油缸的两个输出端分别与两个所述导向块固定连接，所述电磁铁与所述导向条吸附。

更进一步地，所述声控机构还包括多个声控环以及用于驱动所述声控环转动的转动组件，所述声控环设置有多个尺寸不一的声控孔，所述声控环与所述发声孔对应，所述声控环转动于所述发声孔处，所述声控孔与所述发声孔对应。

更进一步地，所述转动组件包括齿条、齿轮以及实现所述齿条往复运动的往复件，所述齿条滑动于所述发声管外壁，所述齿轮固定于所述声控环外，所述齿条与所述齿轮啮合连接，所述往复件用于驱动所述齿条往复运动。

更进一步地，所述监控机构包括分贝传感器、以及用于通过视觉观察是否漏气的动态识别组件，所述分贝传感器设置于所述发声孔位置，所述分贝传感器用于触发所述动态识别组件工作。

更进一步地，所述动态识别组件包括轻质片、以及用于将所述轻质片拉直的拉直组件，所述轻质片设置于所述发声管的端部开口处，所述轻质片初始状态为绷直状态。

更进一步地，所述拉直组件包括拉直辊、用于驱动所述拉直辊转动的拉直电机以及两段拉绳，所述轻质片连接在两段拉绳之间，其中一段所述拉绳的端部与所述发声管固定连接，另一段所述拉绳与所述拉直辊周壁固定连接，所述拉直辊与所述发声管的壁面转动连接。

一种气体传感器的检测系统，其特征在于，包括：气体传感器；

光源(26)，与所述光输入光纤(1)连接；

检测装置(27)，与所述光输出光纤(3)连接。

综上所述，本申请的有益技术效果为：

（1）在整个漏气检查工作之前，工作人员可以设置同样气压对发声管上两个发声孔的分贝检测，且将此时两个发声孔的声音分贝记录，后续在进行漏气检查时，若声调低于设定值后，需要改用其他方式进行漏气检测；本实施例中若距离远的发声孔的声音分贝低于设定值时，此时需要将按钮移动至距离远的发声孔位置；

（2）若距离近的发声孔声音分贝也低于设定值时，当往复件拉动齿条滑动时，此时齿轮带动声控环转动，声控环在转动过程中确保对应的声控孔与发声孔连通，实现对发声孔处声音分贝的调节效果。当声控环上最小的声控孔与发声孔连通时，其发出声音的分贝值依旧小于分贝设定值，此时为了确保对漏气检测的精准性，拉直电机反转时，拉直辊对拉绳进行释放，轻质片如果受到漏出气体吹动会发生摆动，即可实现对漏气检查的动态识别效果；

（3）当在第一连接件、第二连接件以及阀门的输出端安装增声管时，增声管与阀门的输出端插接适配，增声管套设在传输光纤与第一连接件或第二连接件的外部，当在第一连接件、第二连接件以及阀门的输出端安装增声管时，增声管与阀门的输出端插接适配，增声管套设在传输光纤与第一连接件或第二连接件的外部，固定块穿出固定槽后，驱动卡接块转动，卡接块转动至与固定槽长度方向垂直的位置，此时卡接块将固定板限制固定，完成对增声管以及发声管的固定效果。

附图说明

图1是本申请实施例一的整体结构示意图。

图2是本申请实施例一中漏气检测装置的示意图。

图3是本申请实施例一中声控机构的示意图。

图4是本申请实施例一中声控机构的右视图。

附图标记：1、光输入光纤；2、传输光纤；3、光输出光纤；4、入口；5、出口；6、第一连接件；7、第二连接件；8、阀门；9、发声管；10、发声孔；11、按钮；12、导向条；13、双向油缸；14、导向块；15、电磁铁；16、声控环；17、声控孔；18、齿条；19、齿轮；20、往复件；21、分贝传感器；22、轻质片；23、拉直辊；24、拉直电机；25、拉绳；26、光源；27、检测装置；28、固定块；29、卡接块；30、固定板；31、固定槽；32、增声管。

实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开一种气体传感器及气体检测系统。

实施例

参照图1和图2，一种气体传感器包括：传输通道，依次连接的光输入光纤1、传输光纤2、光输出光纤3，所述传输光纤2连接有入口4，所述传输光纤2远离所述入口4的位置设置有出口5；入口4设在传输光纤2靠近于光输入光纤1的一端，因此出口5设置在光输出光纤3的一端；

气体输入组件，包括与所述入口4连接的气体输入管道、与所述出口5连接的气体输出管道、用于连接所述气体输入管道与所述传输光纤2的第一连接件6、以及用于连接所述气体输出管道与所述传输光纤2的第二连接件7；第一连接件6以及第二连接件7在本实施例中选用气体三通连接头，即为第一连接件6将入口4与气体输入管道连接，而第二连接件7用于将出口5与气体输出管道进行连接；气体通过气体输入管道进入到入口4后经过传输光纤2，通过对传输光纤2内的光信号与气体进行吸收反应并送入到检测装置27进行检测，本实施例中检测装置27可采用光谱检测设备，通过检测光谱信息从而反应出气体浓度的占比大小，为确定气体浓度值提供依据；

参照图1和图2，两个阀门8，分别设置于气体输入管道以及气体输出管道上；阀门8用于控制气体输入管道以及气体输出管道的开启/关闭，本实施例中可以从气体输出管道中排出待测气体。

还包括漏气检测装置27，设置于第一连接件6的开口处、第二连接件7的开口处以及与气体输出管连接的阀门8输出端，漏气检测装置27主要是对传输光线上入口4与第一连接件6以及出口5与第二连接件7的连接位置进行密封检测；包括使得漏气发出声音的出声机构、用于控制出声大小的声控机构以及用于监测声音分贝的监控机构，当检测位置发生漏气时，此时由于出声机构在气流的作用下发出声音，工作人员得到指令后需要对检测位置进行密封处理，而声控机构可以调节出声的大小，进一步加强对漏气的警示效果，最后在智能控制出声分贝的大小。开孔会改变气流在管内的流动，从而改变声音的传播特性。开孔后，气流在管内流动时，通过孔洞会形成涡流，引起管内空气的振动，从而产生声音。

参照图1和图2，出声机构包括发声管9以及固定组件，发声管9内部为空心设置，发声管9周壁设置有多个发声孔10，发声孔10在本实施例中设置为两个，两个发声孔10沿着同一条直线等间距分布，固定组件用于实现发声管9与第一连接件6、或者第二连接件7或者对应阀门8连接，本实施例中，传输光纤2的一端与第一连接件6、传输光纤2与第二连接件7以及与气体输出管道连接的阀门8上均设置发声管9，特别是第一连接件6以及第二连接件7上的发声管9套分别套设在传输光纤2的两端；当传输光纤2与第一连接件6或者第二连接件7上发生漏气时，本实施例中将其中一个发声孔10堵塞住后，另一个发声孔10会发出声音，并且为了保证发声孔10的声音稳定，还可以在发声管9的末端设置有调音孔，且在调音孔外缠绕有笛膜，发声管9的内径比传输光纤2的外径大，且保证发声管9的内径尺寸不大于传输光纤2外径尺寸的1倍，用以增大发声管9的发声音调。

参照图1和图2，固定组件包括多个固定块28、与发声管9一端固定连接的增声管32、两个固定板30以及两个卡接块29，多个固定块28分别固定在第一连接件6、第二连接件7以及阀门8上，增声管32设置为锥形，增声管32开口大的一端与发声管9连接，有利于提高声音的音调，固定块28分别位于增声管32的两侧，固定板30贯穿设置有固定槽31，固定块28以及固定槽31的截面均设置为长方形，固定块28穿入至固定槽31内，固定块28与卡接块29之间通过转动轴转动连接，转动轴与卡接块29之间的连接位置位于卡接块29的中部位置，卡接块29长度尺寸小于固定槽31的长度尺寸，卡接块29的长度尺寸大于固定槽31的宽度尺寸，当在第一连接件6、第二连接件7以及阀门8的输出端安装增声管32时，增声管32与阀门8的输出端插接适配，增声管32套设在传输光纤2与第一连接件6或第二连接件7的外部。

固定块28穿出固定槽31后，驱动卡接块29转动，卡接块29转动至与固定槽31长度方向垂直的位置，此时卡接块29将固定板30限制固定，完成对增声管32以及发声管9的固定效果，本实施例中还可以在增声管32的端部设置橡胶圈，进一步保证发声管9的发声音调，并且卡接块29设置有通孔，固定板30设置有插接孔，卡接块29在通孔内滑动连接有插销，插销穿过通孔后插接于插接孔内，对卡接块29实现锁定的效果。

参照图1和图2，声控机构包括按钮11、以及用于实现按钮11运动的运动鼓组件，按钮11用于封堵发声孔10，按钮11设置为锥状，且本实施例中按钮11设置为橡胶塞，运动组件带着按钮11沿着多个发声孔10所在的直线运动，当为了音调更大时，此时靠近于增声管32的发声孔10开启，将远离增声管32的发声孔10封闭，此时音调较大，合理设计孔洞的位置，以改变声音的传播特性。通过调整孔洞的大小和位置，可以改变气流在管内的流动方式和涡流的大小，从而影响声音的大小；且越靠近于增声管32的发声孔10位置的音调更大。

运动组件包括导向条12、双向油缸13、两个导向块14以及两个电磁铁15，导向条12固定在发声管9外壁，导向块14套设滑移在导向条12外，导向条12长度方向沿着发声管9长度方向设置，按钮11升降设置于任一个导向块14上，两个电磁铁15分别与两个导向块14固定连接，按钮11的升降用于电推杆或者气缸实现即可， 双向油缸13的两个输出端分别与两个导向块14固定连接，电磁铁15与导向条12吸附，当需要移动按钮11时，此时将按钮11升起，此时控制前端电磁铁15断电消磁，双向油缸13控制前端电磁铁15运动，后端电磁铁15通电且与导向条12吸附，待前端导向块14定位后，前端电磁铁15通电有磁且与导向条12吸附，后端电磁铁15断电消磁，双向油缸13将后端导向块14朝向前端导向块14移动，进而实现移动按钮11的效果，本申请中电磁铁15优先与前端导向块14固定连接，上述操作往复进行，进而可以实现自动移动按钮11的效果。

监控机构包括分贝传感器21、以及用于通过视觉观察是否漏气的动态识别组件，分贝传感器21设置于发声孔10位置，分贝传感器21设置有两个且分别设置在两个发声孔10的位置；分贝传感器21对发声孔10位置的传感器进行控制，在整个漏气检查工作之前，工作人员可以设置同样气压对发声管9上两个发声孔10的分贝检测，且将此时两个发声孔10的声音分贝记录，后续在进行漏气检查时，若声调低于设定值后，需要改用其他方式进行漏气检测；本实施例中若距离远的发声孔10的声音分贝低于设定值时，此时需要将按钮11移动至距离远的发声孔10位置；若距离近的发声孔10声音分贝也低于设定值时，此时则需要利用动态识别组件进行辅助识别，进一步提升漏气检测的精度。按钮11也可以封堵声控孔17。

参照图2和图3，还可以若距离近的发声孔10声音分贝也低于设定值时，可以调节距离近的发声孔10的孔径尺寸，声控机构包括多个声控环16以及用于驱动声控环16转动的转动组件，声控环16转动在对应发声孔10外，声控环16的内壁固定连接有转动环，而发声管9的对应位置设置有转动槽，转动环在转动槽内转动，实现声控环16转动设置在发声管9外的效果；声控环16设置有多个尺寸不一的声控孔17，多个声控孔17的孔径尺寸均小于对应发声孔10的孔径尺寸，多个声控孔17等间距分布在声控环16上，通过调整孔洞的大小，可以改变气流在管内的流动方式和涡流的大小，从而影响声音的大小；因此当距离近的发声孔10发出的声音分贝值小于设定值，此时需要驱动声控环16转动，将尺寸更小的声控孔17与对应发声孔10连通，进而可以调节对应发声孔10处的分贝数值。

转动组件包括齿条18、齿轮19以及用于实现齿条18往复运动的往复件20，齿条18滑动于发声管9外壁，齿轮19固定在声控环16外壁，齿条18与齿轮19啮合连接，往复件20用于驱动齿条18往复运动，往复件20采用电推杆或者气缸均可，发声管9固定连接有用于齿条18滑动的滑套，当往复件20拉动齿条18滑动时，此时齿轮19带动声控环16转动，声控环16在转动过程中确保对应的声控孔17与发声孔10连通，实现对发声孔10处声音分贝的调节效果，并且声控环16的壁厚要比发声管9的壁厚要薄，降低声控环16的壁厚影响发声分贝数值。因此可以降分贝传感器21与往复件20通过PLC控制器控制连接，便于智能调节发声孔10位置的分贝数值；本实施例中也可以在距离远的发声孔10处也设置声控机构，其对应的分贝传感器21与对应的往复件20也通过PLC控制器控制连接。

参照图2和图4，当声控环16上最小的声控孔17与发声孔10连通时，其发出声音的分贝值依旧小于分贝设定值，此时为了确保对漏气检测的精准性，动态识别组件包括轻质片22、以及用于将轻质片22拉直的拉直组件，轻质片22设置于发声管9的端部开口处，轻质片22初始状态为绷直状态，轻质片22可以设置为质地轻巧的材料制得，例如纸片、塑料片等均可，拉直组件包括拉直辊23、用于驱动拉直辊23转动的拉直电机24以及两段拉绳25，轻质片22连接在两段拉绳25之间，其中一段拉绳25的端部与发声管9固定连接，另一端拉绳25与拉直辊23的周壁固定连接，拉直辊23与发声管9的壁面转动连接，拉直辊23的轴线方向垂直于发声管9的长度方向。

分贝传感器21用于触发动态识别组件工作，对应分贝传感器21也通过PLC控制器与拉直电机24控制连接，拉直电机24正转时将拉绳25卷绕在拉直管上，当拉直电机24反转时，拉直辊23对拉绳25进行释放，轻质片22如果受到漏出气体吹动会发生摆动，即可实现对漏气检查的动态识别效果。

本申请实施例一种气体传感器的实施原理为：在整个漏气检查工作之前，工作人员可以设置同样气压对发声管9上两个发声孔10的分贝检测，且将此时两个发声孔10的声音分贝记录，后续在进行漏气检查时，若声调低于设定值后，需要改用其他方式进行漏气检测；本实施例中若距离远的发声孔10的声音分贝低于设定值时，此时需要将按钮11移动至距离远的发声孔10位置；当需要移动按钮11时，此时将按钮11升起，此时控制前端电磁铁15断电消磁，双向油缸13控制前端电磁铁15运动，后端电磁铁15通电且与导向条12吸附，待前端导向块14定位后，前端电磁铁15通电有磁且与导向条12吸附，后端电磁铁15断电消磁，双向油缸13将后端导向块14朝向前端导向块14移动，进而实现移动按钮11的效果。

若距离近的发声孔10声音分贝也低于设定值时，当往复件20拉动齿条18滑动时，此时齿轮19带动声控环16转动，声控环16在转动过程中确保对应的声控孔17与发声孔10连通，实现对发声孔10处声音分贝的调节效果。当声控环16上最小的声控孔17与发声孔10连通时，其发出声音的分贝值依旧小于分贝设定值，此时为了确保对漏气检测的精准性，拉直电机24反转时，拉直辊23对拉绳25进行释放，轻质片22如果受到漏出气体吹动会发生摆动，即可实现对漏气检查的动态识别效果。

实施例

参照图1，一种气体传感器的气体检测系统包括气体传感器；光源26，与光输入光纤1连接；检测装置27，与光输出光纤3连接；本实施例中，检测系统掷中至少有一个气体储存罐和气体混合器，气体混合器的输出端与气体输入管道连接，光源26可以是中红外光；检测装置27可以是光谱分析仪；气体储存罐可以是常压储气罐，气体混合器可以按预设比例配置的气体混合泵，通过光源26和气体在空芯光纤进行吸收反应并输出到光谱检测设备上，从而提高测量精度和红外气体传感器的可靠性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种气体传感器，其特征在于，包括：

传输通道，依次连接的光输入光纤(1)、传输光纤(2)、光输出光纤(3)，所述传输光纤(2)连接有入口(4)，所述传输光纤(2)远离所述入口(4)的位置设置有出口(5)；

气体输入组件，包括与所述入口(4)连接的气体输入管道、与所述出口(5)连接的气体输出管道、用于连接所述气体输入管道与所述传输光纤(2)的第一连接件(6)、以及用于连接所述气体输出管道与所述传输光纤(2)的第二连接件(7)；

两个阀门(8)，分别设置于气体输入管道以及气体输出管道上；

漏气检测装置(27)，设置于第一连接件(6)的开口处、第二连接件(7)的开口处以及与气体输出管道连接的阀门(8)输出端，包括使得漏气产生声音的出声机构、用于控制出声大小的声控机构以及用于监测声音分贝的监控机构；所述出声机构包括发声管(9)以及固定组件，所述发声管(9)内部为空心设置，所述发声管(9)周壁设置有多个发声孔(10)，多个所述发声孔(10)沿着同一条直线等间距分布，所述固定组件用于实现所述发声管(9)与所述第一连接件(6)、或第二连接件(7)、或对应所述阀门(8)连接；所述声控机构包括按钮(11)、以及用于实现所述按钮(11)运动的运动组件，所述按钮(11)用于封堵所述发声孔(10)，所述运动组件带着所述按钮(11)沿着多个发声孔(10)所在的直线运动；所述运动组件包括导向条(12)、双向油缸(13)、两个导向块(14)以及两个电磁铁(15)，所述导向条(12)固定在所述发声管(9)外壁，所述导向块(14)套设滑移于所述导向条(12)外，所述按钮(11)升降设置于任一个所述导向块(14)上，两个所述电磁铁(15)分别与两个所述导向块(14)固定连接，所述双向油缸(13)的两个输出端分别与两个所述导向块(14)固定连接，所述电磁铁(15)与所述导向条(12)吸附；所述声控机构还包括多个声控环(16)以及用于驱动所述声控环(16)转动的转动组件，所述声控环(16)设置有多个尺寸不一的声控孔(17)，所述声控环(16)与所述发声孔(10)对应，所述声控环(16)转动于所述发声孔(10)处，所述声控孔(17)与所述发声孔(10)对应；所述转动组件包括齿条(18)、齿轮(19)以及实现所述齿条(18)往复运动的往复件(20)，所述齿条(18)滑动于所述发声管(9)外壁，所述齿轮(19)固定于所述声控环(16)外，所述齿条(18)与所述齿轮(19)啮合连接，所述往复件(20)用于驱动所述齿条(18)往复运动；所述监控机构包括分贝传感器(21)、以及用于通过视觉观察是否漏气的动态识别组件，所述分贝传感器(21)设置于所述发声孔(10)位置，所述分贝传感器(21)用于触发所述动态识别组件工作；所述动态识别组件包括轻质片(22)、以及用于将所述轻质片(22)拉直的拉直组件，所述轻质片(22)设置于所述发声管(9)的端部开口处，所述轻质片(22)初始状态为绷直状态；所述拉直组件包括拉直辊(23)、用于驱动所述拉直辊(23)转动的拉直电机(24)以及两段拉绳(25)，所述轻质片(22)连接在两段拉绳(25)之间，其中一段所述拉绳(25)的端部与所述发声管(9)固定连接，另一段所述拉绳(25)与所述拉直辊(23)周壁固定连接，所述拉直辊(23)与所述发声管(9)的壁面转动连接。

2.一种气体传感器的检测系统，其特征在于，包括：权利要求1中所述的气体传感器；

光源(26)，与所述光输入光纤(1)连接；

检测装置(27)，与所述光输出光纤(3)连接。