CN201844973U - 一种甲烷传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲烷传感器，它包括气室，还包括振荡器、调制电路、激光二极管及放大器，所述振荡器、调制电路、激光二极管、气室及放大器依次相连，并形成一体化的模块。本实用新型可以对以天然气作为燃料的汽车尾气中的甲烷进行定量检测，且动态特性好；本实用新型中的振荡器、调制电路、激光二极管、气室及放大器依次相连，并形成一体化的模块，减小了甲烷传感器体积，使甲烷传感器能经受较强烈的震动。

Description

一种甲烷传感器

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，特别涉及甲烷传感器。

背景技术

甲烷传感器是一种测量甲烷浓度的设备，一般用于煤矿井下及工农领域中甲烷浓度的检测和报警，防止爆炸事故的发生，保护人民的生命财产免受重大的损失。天然气作为汽车动力源得到了很大程度的普及，对汽车的尾气甲烷检测也成了人们的一项重要的研究工作。甲烷传感器一般分为物理式甲烷传感器和化学式甲烷传感器，其中物理式甲烷传感器的类型又分为半导体式、接触燃烧式、光干涉式、热传导式、红外线吸收散射式，而化学式甲烷传感器的类型为化学反应式。其中的半导体方式的传感器已有制成商品化的，如家用天然气报警器，矿山用的可燃气体报警器，但这些商品化的传感器都不能对汽车尾气进行检测，其原因有三点，其一是不能进行定量检测，其二是检测灵敏度还不能达到汽车尾气检测的要求，其三是动态特性差，检测速度达不到汽车尾气检测的要求；而红外线吸收散射方式虽然可以定性测量，但是也不能对汽车尾气进行检测。其原因也有三点，其一是动态特性差，检测时间长，其二是价格贵，体积大，其三是不抗振，易脆损坏。现阶段人们多是利用气体分析仪进行检测，但是种仪器昂贵，体积大，检测时不能受震动，检测响应慢。用于煤矿井下及工农领域中的甲烷传感器动态特性差、不能进行定量检测且不能检测出气体中的稀薄甲烷含量；基于上述原因，对汽车的尾气甲烷检测一直是有待于人们攻克难题。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种甲烷传感器，其可以对以天然气作为燃料的汽车尾气中的甲烷进行定量检测，且动态特性好、抗振，不易损坏。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种甲烷传感器，包括气室，其特征在于：还包括振荡器、调制电路、激光二极管及放大器，所述振荡器、调制电路、激光二极管、气室及放大器依次相连，并形成一体化的模块。

其中传感器对甲烷的检测原理为：

由光的吸收定律：I＝I_oe^-KCl得： $C=\frac{1}{\mathrm{Kl}}\ln \frac{I_0}{I}$

式中：I-光强，IO-原光强，K-气体吸收系数

C--气体浓度，l-光线通过待测气体路径的长度。

该式说明被测气体浓度与气体吸收系数、光线通过待测气体路径的长度成反比，与原光强和光强的比值的对数成正比。可见甲烷气体对一定波长的光吸收，使该波长的光强减弱的原理进行检测。而这种吸收的强弱又与气体的浓度有关。甲烷气体浓度越大，对一定波长的光的吸收也越强，但浓度一定时，一定波长的光经历的光程越长，则在气体中遇到甲烷气体分子的几率就越大，光强衰减也就越大。振荡器产生20KHz的等幅波信号经调制电路调制在激光二极管上，激光二极管发出的是20KHz的等幅波信号调制的一定波长的光，这样才能避免其他光线的干扰。光线在气室的无吸收反光平面镜上经n次反射，相当于将两平面镜的间距扩大了n倍。光电二极管将光信号转变成电信号，带通放大器只放大20KHz的等幅波信号，而将其他光线的信号滤除掉。

作为优选，所述气室的内部侧壁上设置有相互数排平行的反射镜，气室上设置有进气管和出气管，所述进气管和出气管与反射镜的设置方向一致；并在气室外还固定有发射管、接收管。

由于气体在收集时，气体中的尘埃，炭粒和水汽被气体清洁器滤除，实现气体的初步自清洁。但时间长久，在气室内的镜面上也有可能附着微小炭粒，本实用新型中还设计了一自清洁系统；所述自清洁系统由电磁阀与自清洁刷构成，自清洁刷分别设置在气室内部的前后端，电磁阀固定在气室外壁，所述电磁阀通过圆杆与自清洁刷刚性相连。

作为优选，所述气室外壁顶部固定有电路板，该电路板的两端与电磁阀电联。这样能实现通过电路板来控制自清洁刷工作。

所述激光二极管固定在气室的两端，激光二极管与气室形成2°的倾角。角度越小，光线在气室反射的次数就越多，光路就越长，检测灵敏度就越高。

所述气室采用四氟乙烯材料做成。由于汽车尾气温度较高，而四氟乙烯材料热涨冷缩系数小的，耐高温，有益于保证气室的使用寿命。

所述进气管和出气管的外壁上设置有螺纹。这样能便于与采气管相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型可以对以天然气作为燃料的汽车尾气中的甲烷进行定量检测，且动态特性好。

2、本实用新型中的振荡器、调制电路、激光二极管、气室及放大器依次相连，并形成一体化的模块，减小了甲烷传感器体积，使甲烷传感器能经受较强烈的震动。

附图说明

图1为本实用新型的结构图；

图2为本实用新型中气室的主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的侧视图；

图5为本实用新型中自清洁系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施对本实用新型作进一步说明；

参见图1至图4，一种甲烷传感器，包括气室1，还包括振荡器、调制电路、激光二极管、激光二级管及放大器，所述振荡器、调制电路、激光二极管、气室及放大器依次相连，并形成一体化的模块。所述激光二极管固定在气室的两端，激光二极管与气室形成2°的倾角；所述气室1采用四氟乙烯材料做成，在气室1的内部侧壁上设置有相互数排平行的反射镜8，气室1上设置有进气管2和出气管3，进气管2和出气管3的外壁上设置有螺纹10，且进气管2和出气管3与反射镜8的设置方向一致。振荡器产生20KHz的等幅波信号经调制电路调制在激光二极管上，激光二极管发出的是20KHz的等幅波信号调制的一定波长的光，避免了其他光线的干扰。光线在气室1的无吸收反光平面镜上经n次反射，相当于将两反射镜8的间距扩大了n倍。光电二极管将光信号转变成电信号，带通放大器只放大20KHz的等幅波信号，而将其他光线的信号滤除掉。

参见图5，在气室1外还固定有发射管4、接收管5。在气室1上还还包括一自清洁系统；所述自清洁系统由电磁阀6与自清洁刷7构成，自清洁刷7分别设置在气室1内部的前后端，电磁阀6通过一连接板11固定在气室1外壁，所述电磁阀6通过圆杆与自清洁刷7刚性相连。并还在气室1外壁顶部固定有电路板9，电路板电路板9的两端与电磁阀6电联。实现自清洁分有两方面：一是在尾气收集管道中设置气体清洁器，气体在收集时，气体中的尘埃，炭粒和水汽被气体清洁器滤除，实现气体的初步自清洁。但时间长久，在气室内的反射镜8上也有可能附着微小炭粒，这就由自清洁系统清除。二是通过自清洁系统。当第一次检测开始时，检测控制单片机6-2发出自清洁指令使自清洁系统中的电磁阀6通电10秒钟，自清洁刷7被推向前方，到达最顶端，电磁阀6内的行程开关断电，电磁阀6内的弹簧6-1又将自清洁刷7收回，当自清洁刷7收回到位时，电磁阀6内的行程开关又接被通电，自清洁刷7又被送出，这样自清洁刷7在10秒钟内往复运动，对反射镜8、发射管4、接收管5清洗。直到10秒钟后电磁阀6断电，自清洁刷7复位为止。到一定时间，比如半年，自清洁系统可以拆卸下来，对刷清洗。

Claims (7)

1.一种甲烷传感器，包括气室(1)，其特征在于：还包括振荡器、调制电路、激光二极管及放大器，所述振荡器、调制电路、激光二极管、气室(1)及放大器依次相连，并形成一体化的模块。

2.根据权利要求1所述的一种甲烷传感器，其特征在于：所述气室(1)的内部侧壁上设置有相互数排平行的反射镜(8)，气室(1)上设置有进气管(2)和出气管(3)，所述进气管(2)和出气管(3)与反射镜(8)的设置方向一致；并在气室(1)外还固定有发射管(4)、接收管(5)。

3.根据权利要求1所述的一种甲烷传感器，其特征在于：还包括一自清洁系统；所述自清洁系统由电磁阀与自清洁刷构成，自清洁刷(7)分别设置在气室(1)内部的前后端，电磁阀(6)固定在气室(1)外壁，所述电磁阀(6)通过圆杆与自清洁刷(7)刚性相连。

4.根据权利要求3所述的一种甲烷传感器，其特征在于：所述气室(1)外壁顶部固定有电路板(9)，该电路板(9)的两端与电磁阀(6)电联。

5.根据权利要求1所述的一种甲烷传感器，其特征在于：所述激光二极管固定在气室(1)的两端，激光二极管与气室(1)形成2°的倾角。

6.根据权利要求1所述的一种甲烷传感器，其特征在于：气室(1)采用四氟乙烯材料做成。

7.根据权利要求2所述的一种甲烷传感器，其特征在于：所述进气管(2)和出气管(3)的外壁上设置有螺纹。

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