CN205808916U - 带自标定装置的甲烷泄漏检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于天然气泄漏检测领域，具体为一种带自标定装置的甲烷泄漏检测仪。包括一个激光甲烷检测仪；所述激光甲烷检测仪包括光机收发装置、信号处理装置、浓度自校准装置和吸气泵；所述光机收发装置包括激光器、分光装置、设有气体入口和气体出口的多次反射吸收池以及第一探测器；分光装置位于激光器的出射光路上，多次反射吸收池位于分光装置一个出射端的出射光路上；所述浓度自动校准装置包括顺次位于分光装置另一个出射端出射光路上的标准气池和第三探测器；信号处理装置包括信号处理主板和GPS通讯模块。本实用新型解决了现有检测仪不能进行定量检测，且检测量程过小的问题，可以快速对燃气管道的泄露情况进行快速、准确的检测。

Description

带自标定装置的甲烷泄漏检测仪

技术领域

本实用新型属于天然气泄漏检测领域，具体为一种带自标定装置的甲烷泄漏检测仪。

背景技术

随着能源的大量开发与利用，甲烷气体对居民的工作和生活的影响越来越大。伴随我国燃气到户工程的普及，因燃气管线中燃气泄漏造成的人员、财产的损失事件日趋增多。政府，企业及社会对燃气管道安全及环保的日益重视，燃气管道的安全巡检，尤其是泄漏检测越来越显得重要。

当前天然气管道泄漏检测用的气体传感器中，半导体传感器居多，但其普遍具有响应时间长、易中毒及易受其它气体干扰等缺点。并且由于天然气管道距离长，巡检需要消耗大量的人力物力。

近年来，光谱吸收技术理论的广泛应用，激光器检测甲烷气体浓度已经成为一种趋势。但目前多数甲烷检测仪不能对泄漏进行定量检测，且可能出现饱和情况。因此，如何充分利用光谱技术实现天然气管道的快速、广泛、准确的检测将是一个具有良好应用前景的课题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，解决目前大多数甲烷泄漏检测仪不能准确定量检测及检测范围不能覆盖满量程的技术问题，同时解决城市天然气管线巡检需要消耗大量人力及人工巡检带来的交通安全等问题。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，包括一个激光甲烷检测仪；所述激光甲烷检测仪包括光机收发装置、信号处理装置、浓度自校准装置和吸气泵；所述光机收发装置包括激光器、分光装置、设有气体入口和气体出口的多次反射吸收池以及第一探测器；分光装置位于激光器的出射光路上，多次反射吸收池位于分光装置一个出射端的出射光路上；所述浓度自动校准装置包括顺次位于分光装置另一个出射端出射光路上的标准气池和第三探测器；多次反射吸收池的气体入口处连接有吸气软管，多次反射吸收池的气体出口与吸气泵相连接；第一探测器位于多次反射吸收池的出射光路上；信号处理装置包括信号处理主板和GPS通讯模块；所述GPS通讯模块、第一探测器和第三探测器的信号输出端均与信号处理主板的信号输入端相连接；信号处理主板的信号输出端与激光器的驱动端以及吸气泵的控制端相连接。

分光装置将激光出光分为两束，其中一束穿过标准气池后被第三探测器接收，用于浓度自动校准及激光波长稳定，另一束进入多次反射吸收池，用于甲烷浓度测量。

进一步的，所述光机收发装置还包括第二探测器；多次反射吸收池内部集成有一个位于分光装置一个出射端出射光路上的分光片；第二探测器位于分光片的反射光路上；第二探测器的信号输出端与信号处理主板的信号输入端相连接。

激光进入多次反射吸收池后，通过分光片再进行分束，其中一路直接出射由第二探测器进行接收，主要用来对高浓度甲烷进行测量；另外一路在吸收池中来回反射后，由第一探测器进行接收，主要对低浓度甲烷进行测量。

标准气池充入已知浓度的甲烷标气，用以对第一和第二探测器接收到的甲烷吸收信号进行对比分析，根据吸收强度比例即可得到准确的浓度信息，同时可以对激光器出光波长进行锁定。

系统中的GPS通讯模块，当某一地点的浓度值高于设定的报警值时，GPS获取实时坐标值，然后将浓度值和坐标值对应保存，便于巡线人员进一步排查及维修。

还包括一个外表面设有人机交互装置的主机箱；所述光机收发装置、信号处理装置、浓度自校准装置和吸气泵均设在主机箱内部；所述的人机交互装置包括按键、指示灯、蜂鸣器、显示屏以及串口接口；所述信号处理主板的信号输出端与指示灯、蜂鸣器、显示屏、激光器、串口接口、吸气泵的信号输入端连接；按键与信号处理主板的信号输入端相连接；主机箱内还设有对整个系统进行供电的电池。

所述的串口接口用于读取系统保存的浓度值，以及浓度标定时将参数烧写到主板flash中。

蜂鸣器和指示灯用于超过报警值时进行声光报警，显示屏可以对浓度数据进行实时显示，按键可以进行一些状态参数的设置及气泵吸气量的调节。

甲烷检测仪通过主机箱内的标准气池完成浓度自动标定功能，同时主机箱集成分光装置，系统能够自动进行长短光程切换，以适应不同浓度甲烷检测，不存在传感器中毒饱和问题。主机自带显示和声光报警功能，能够通过主机面板按键对检测参数进行设置，能与电脑连接，配合GPS定位系统和NGS操作软件，实现可记录泄漏数据的步行巡检，同时自动生成报告。NGS软件能直观动态地显示泄漏点位置和操作者所在位置，配合GPS坐标，使得巡检结果更具有追溯性。

本实用新型针对现有燃气检测技术存在的问题，提供了一种带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，解决现有检测仪不能进行定量检测，且检测量程过小的问题，可以快速对燃气管道的泄露情况进行快速、准确的检测。

附图说明

图1本实用新型所述激光检测仪主体结构示意图。

图2 本实用新型检测仪示意图。

1-手推车，2-吸气喇叭口，3-过滤装置，4-吸气软管，5-按键，6-指示灯，7-蜂鸣器，8-显示屏，9-激光甲烷检测仪，10-激光器，11-分光装置，12-标准气池，13-第一探测器，14-吸气管，15-多次反射吸收池，16-吸气泵，17-信号处理主板，18-GPS通讯模块，19-串口接口，20-第二探测器，21-第三探测器，22-分光片，23-电池，24-主机箱。

具体实施方式

一种带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，包括一个激光甲烷检测仪9；所述激光甲烷检测仪9包括光机收发装置、信号处理装置、浓度自校准装置和吸气泵16； 所述光机收发装置包括激光器10、分光装置11、设有气体入口和气体出口的多次反射吸收池15以及第一探测器13；分光装置11位于激光器10的出射光路上，多次反射吸收池15位于分光装置11一个出射端的出射光路上；所述浓度自动校准装置包括顺次位于分光装置11另一个出射端出射光路上的标准气池12和第三探测器21；多次反射吸收池15的气体入口处连接有吸气软管14，多次反射吸收池15的气体出口与吸气泵16相连接；第一探测器13位于多次反射吸收池15的出射光路上；信号处理装置包括信号处理主板17和GPS通讯模块18；所述GPS通讯模块18、第一探测器13和第三探测器21的信号输出端均与信号处理主板17的信号输入端相连接；信号处理主板17的信号输出端与激光器10的驱动端以及吸气泵16的控制端相连接。

所述光机收发装置还包括第二探测器20；多次反射吸收池15内部集成有一个位于分光装置11一个出射端出射光路上的分光片22；第二探测器20位于分光片22的反射光路上；第二探测器20的信号输出端与信号处理主板17的信号输入端相连接。

还包括一个外表面设有人机交互装置的主机箱24；所述光机收发装置、信号处理装置、浓度自校准装置和吸气泵16均设在主机箱24内部；所述的人机交互装置包括按键5、指示灯6、蜂鸣器7、显示屏8以及串口接口19；所述信号处理主板17的信号输出端与指示灯6、蜂鸣器7、显示屏8、激光器10、串口接口19、吸气泵16的信号输入端连接；按键5与信号处理主板17的信号输入端相连接；主机箱24内还设有对整个系统进行供电的电池23。

还包括吸气喇叭口2以及与吸气喇叭口2出口相连接的过滤装置3；过滤装置3出口通过吸气软管4与吸气管14的入口相连接。

所述吸气喇叭口2和过滤装置3设在一个手推车1上。按键5、指示灯6、蜂鸣器7、显示屏8安装在主机箱24的前面板；串口接口19安装在主机箱24的后面板。吸气泵16的入口与多次反射吸收池15的出口连接，吸气泵16的出口通过插头固定在甲烷泄漏检测仪9的两侧面板上。

吸气泵可通过面板上的按键进行吸气流量的控制。吸气喇叭口也可通过采样杆独立使用，用于直接从地面采样，经过过滤装置后与吸气泵的入口连接，吸气泵的出口与甲烷检测仪通过硅胶管和接头连接，吸气泵和甲烷检测仪放置在主机箱中，主机箱配备背带。手推车方便整个装置的移动。

本实用新型的工作流程如下：

系统开机时自检和进行本底噪声水平计算，用于本底浓度扣除。激光器根据设定波长位置自动调节出光波长，当波长调节到合适范围内时，仪器自检完成。当某一位置有气体泄漏时，系统采集到3个探测器数据，然后根据吸收强弱自动判断处理第一或者第二探测器的信号，将处理后的信号与第三探测器信号进行对比分析，即可得到准确浓度信息。同时，如果此时激光出光有漂移，则可根据第三探测器信号对波长进行修正。如果检测浓度高于报警值，则进行声光报警，同时GPS获取当时地理坐标，然后和浓度数据对应保存，通过串口即可对数据进行读取。

Claims (6)

1.一种带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，包括一个激光甲烷检测仪（9）；其特征在于，所述激光甲烷检测仪（9）包括光机收发装置、信号处理装置、浓度自校准装置和吸气泵（16）； 所述光机收发装置包括激光器（10）、分光装置（11）、设有气体入口和气体出口的多次反射吸收池（15）以及第一探测器（13）；分光装置（11）位于激光器（10）的出射光路上，多次反射吸收池（15）位于分光装置（11）一个出射端的出射光路上；所述浓度自动校准装置包括顺次位于分光装置（11）另一个出射端出射光路上的标准气池（12）和第三探测器（21）；多次反射吸收池（15）的气体入口处连接有吸气管（14），多次反射吸收池（15）的气体出口与吸气泵（16）相连接；第一探测器（13）位于多次反射吸收池（15）的出射光路上；信号处理装置包括信号处理主板（17）和GPS通讯模块（18）；所述GPS通讯模块（18）、第一探测器（13）和第三探测器（21）的信号输出端均与信号处理主板（17）的信号输入端相连接；信号处理主板（17）的信号输出端与激光器（10）的驱动端以及吸气泵（16）的控制端相连接。

2.如权利要求1所述的带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，其特征在于，所述光机收发装置还包括第二探测器（20）；多次反射吸收池（15）内部集成有一个位于分光装置（11）一个出射端出射光路上的分光片（22）；第二探测器（20）位于分光片（22）的反射光路上；第二探测器（20）的信号输出端与信号处理主板（17）的信号输入端相连接。

3.如权利要求2所述的带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，其特征在于，还包括一个外表面设有人机交互装置的主机箱（24）；所述光机收发装置、信号处理装置、浓度自校准装置和吸气泵（16）均设在主机箱（24）内部；所述的人机交互装置包括按键（5）、指示灯（6）、蜂鸣器（7）、显示屏（8）以及串口接口（19）；所述信号处理主板（17）的信号输出端与指示灯（6）、蜂鸣器（7）、显示屏（8）、激光器（10）、串口接口（19）、吸气泵（16）的信号输入端连接；按键（5）与信号处理主板（17）的信号输入端相连接；主机箱（24）内还设有对整个系统进行供电的电池（23）。

4.如权利要求3所述的带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，其特征在于，还包括吸气喇叭口（2）以及与吸气喇叭口（2）出口相连接的过滤装置（3）；过滤装置（3）出口通过吸气软管（4）与吸气管（14）的入口相连接。

5.如权利要求4所述的带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，其特征在于，所述吸气喇叭口（2）和过滤装置（3）设在一个手推车（1）上。

6.如权利要求3~5任一项所述的带自标定装置的甲烷泄漏检测仪，其特征在于，按键（5）、指示灯（6）、蜂鸣器（7）、显示屏（8）安装在主机箱（24）的前面板；串口接口（19）安装在主机箱（24）的后面板。