CN201110830Y - 煤矿用非色散红外甲烷传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿用非色散红外甲烷传感器，包括红外光源、气室和探测器，红外光源为电调制脉冲红外光源，电调制脉冲红外光源发出的单光束进入气室反射后通过参考干涉滤光片和测量干涉滤光片，得到的双波长红外光进入探测器，由探测器转换为电信号输出，本实用新型的红外光源采用电调制脉冲红外光源的单光路双波长方法，减少因光源电压波动、温度、湿度、散射等其它偶然性因素引起的误差，无需机械斩波，稳定性好、精度高，提高灵敏度和安全可靠性，并且体积小、重量轻、功耗小、发光效率高、寿命长、光源升降温度快、使用方便。

Description

煤矿用非色散红外甲烷传感器

技术领域

本实用新型涉及一种气体检测传感器，特别涉及一种煤矿用非色散红外甲烷传感器。

背景技术

在工业生产中，特别是煤炭、石油化工领域，易燃易爆气体是安全生产的主要威胁。近年来，煤矿安全爆炸事故频繁发生，造成巨大的损失。同时，可燃气体释放后还会对环境造成污染。而作为瓦斯和天然气主要成分，属于无色无味气体。因此，只有通过灵敏可靠的检测仪器进行检测。而如何保证检测仪器的使用方便和灵敏可靠是困扰人们的主要问题。

利用红外线检测气体的浓度的技术由来已久，基本原理是：光源发射红外光，气体与红外光充分接触后并吸收部分特定的红外光，通过探测器检测被吸收后特定红外光的强度，通过计算得出被测气体浓度。

在检测过程中，如何使气体充分吸收光波，是提高安全性和可靠性比较重要的一点，也就是如何提高光与气体相互作用的光程。为检测吸收系数较小的气体，通常的做法是加大光程，另外，提高光源的强度也是很重要的一个方面。

在分光和光路的实现上，通常采用双光路双波长的方法，红外光发射宽带光谱，进入气室前由滤光片调制成特定波长的光，气室由测量气室和参考气室构成，进入测量气室的光为气体可吸收的部分，进入参考气室的光不可为气体吸收，分别检测测量、参考气室探测器的输出可得到气体吸收部分光的多少。也有采用单光路的设计，但是很不稳定。

光源一般采用镍锘丝作为红外光源、机械调制红外光、采用薄膜电容微音器或InSb等作为探测器，机械调制功耗大、稳定性差、造价高。薄膜电容微音器对震动敏感，InSb需要制冷，一般作为气体分析仪。高精度的气体分析仪光源一般采用激光作为光源，腔内增强多光程吸收的方法，测量精度非常高，但是仪器功耗很大、体积大、造价高，一般用于实验室检测，不适用工业便携测量。

因此，需要对现有检测可燃气体的传感器进行改造，在灵敏度和可靠性上符合要求，体积小、重量轻、使用比较方便，并且成本低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种煤矿用非色散红外甲烷传感器，能够安全可靠的检测出可燃气体浓度，在灵敏度和可靠性上符合要求，同时还具有体积小、重量轻、便于携带、使用比较方便和成本低的优点。

本实用新型的煤矿用非色散红外甲烷传感器，包括红外光源、气室和探测器，所述红外光源为电调制脉冲红外光源，电调制脉冲红外光源发出的单光束进入气室反射后进入探测器得到双波长红外光，由探测器转换为电信号输出。

进一步，所述探测器为热释电探测器；

进一步，气室内还设置温度补偿元件；

进一步，所述温度补偿元件为热敏电阻；

进一步，所述气室内部表面镀金属膜；

进一步，所述气室设有至少一个与外界相通的气体扩散孔；

进一步，所述红外光源、气室和探测器固定安装在壳体内，信号输出电路板固定设置在气室下部，红外光源和探测器固定设置在电路板上；

进一步，所述气室气体进口设置粉尘过滤器；

进一步，传感器通过电路板和多个引脚完成信号的输出和电源的输入。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的煤矿用非色散红外甲烷传感器，红外光源采用电调制脉冲红外光源的单光路双波长方法，减少因光源电压波动、温度、湿度、散射等其它偶然性因素引起的误差，无需机械斩波，稳定性好、精度高，提高灵敏度和安全可靠性，并且体积小、重量轻、功耗小、发光效率高、寿命长、光源升降温度快、使用方便；设置温度补偿元件，及时补偿环境温度变化时造成的测量的误差，进一步提高灵敏度和安全可靠性；气室内部表面镀膜，减少光损，有利于保持光的强度，提高反射率；气体入口设置粉尘过滤器，保证进入气室的气体洁净，有利于提高传感器使用寿命；各元件固定安装在壳体内，使本装置结构紧凑，体积小。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型的原理方框图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为图2沿A向视图。

具体实施方式

图1为本实用新型的原理方框图，如图所示：煤矿用非色散红外甲烷传感器，包括红外光源1、气室2和探测器3，红外光源1为电调制脉冲红外光源，电调制脉冲红外光源1发出的单光束进入气室2反射后通过参考干涉滤光片41和测量干涉滤光片4，得到的双波长红外光进入探测器3，由探测器3转换为电信号输出。

图2为本实用新型的结构示意图，图3为图2沿A向视图，如图所示：本实施例的煤矿用非色散红外甲烷传感器，包括电调制脉冲红外光源1、气室2和热释电探测器3，电调制脉冲红外光源1发出的单光束进入气室2经反射后通过热释电探测器3，通过探测器3的滤光片后得到的双波长红外光，由热释电探测器3转换为电信号输出。

电调制脉冲红外光源1、气室2和热释电探测器3固定安装在壳体9内，电路板5压在气室2上，信号输出电路板5固定设置在气室2下部，红外光源1和探测器3固定设置在电路板5上，气室2顶部设置气体扩散孔4，本实用新型为扩散式取气，取样准确；气体扩散孔4与气室之间设置粉尘过滤器8，气室2内部表面镀金属膜；气室2内还设置有热敏电阻10，将补偿信号输出至转换电路，用于补偿温度对检测结果的影响。

传感器通过电路板5和七个引脚6完成信号的输入输出和电源的输入，其中引脚61和62连接电调制脉冲红外光源1的电源控制，引脚63连接直流电源供热释电探测器3正常工作，引脚64输出测量端的信号，引脚65输出参考端的信号，引脚66用于输出热敏电阻10的内部温度补偿输出信号，引脚67为传感器的地端。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种煤矿用非色散红外甲烷传感器，包括红外光源(1)、气室(2)和探测器(3)，其特征在于：所述红外光源(1)为电调制脉冲红外光源，电调制脉冲红外光源(1)发出的单光束进入气室(2)反射后进入探测器(3)得到双波长红外光，由探测器(3)转换为电信号输出。

2.根据权利要求1所述的煤矿用非色散红外甲烷传感器，其特征在于：所述探测器(3)为热释电探测器。

3.根据权利要求1或2所述的煤矿用非色散红外甲烷传感器，其特征在于：气室(2)内还设置温度补偿元件(10)。

4.根据权利要求3所述的煤矿用非色散红外甲烷传感器，其特征在于：所述温度补偿元件(10)为热敏电阻。

5.根据权利要求4所述的煤矿用非色散红外甲烷传感器，其特征在于：所述气室(2)内部表面镀金属膜。

6.根据权利要求5所述的煤矿用非色散红外甲烷传感器，其特征在于：所述气室(2)设有至少一个与外界相通的气体扩散孔(4)。

7.根据权利要求6所述的煤矿用非色散红外甲烷传感器，其特征在于：所述红外光源(1)、气室(2)和探测器(3)固定安装在壳体(9)内，信号输出电路板(5)固定设置在气室(2)下部，红外光源(1)和探测器(3)固定设置在电路板(5)上。

8.根据权利要求7所述的煤矿用非色散红外甲烷传感器，其特征在于：所述气室(2)气体进口设置粉尘过滤器(8)。

9.根据权利要求8所述的煤矿用非色散红外甲烷传感器，其特征在于：传感器通过电路板(5)和多个引脚(6)完成信号的输出和电源的输入。

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