CN206114522U - 一种矿用防尘型激光气体探测仪气室 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，包括气室座、盖板、反光镜片组、光纤准直器和光电探测器，气室座为上端开口的槽型结构，盖板密封安装在气室座的开口端，反光镜片组、光纤准直器和光电探测器均安装在气室座的槽底上，气室座上开有接线孔，光纤准直器和光电探测器的外接线路均由接线孔穿过，盖板上设有至少一个贯穿其的进气孔，每个进气孔处均密封设有铜粉烧结滤芯片，光纤准直器的纤头发射端发出光束照射到反光镜片组上，经反光镜片组反射后由探测器装置的接收端感光面接收。优点：结构简单，拆装方便，利于后期维护，测量准确，精度较高，同时，防尘效果较好，进一步确保了测量的精度。

Description

一种矿用防尘型激光气体探测仪气室

技术领域

本实用新型涉及基于TDLAS技术的气体检测技术领域，具体涉及一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，适用于探测手机有毒、有害、可燃及易爆气体等。

背景技术

传统的电化学型气体检测仪在实际检测气体浓度过程中，其传感头需要定期更换，因为该传感头中封装的气体敏感材料在接触待测气体后产生的电化学反应，不但反应较为缓慢，还会进行自身消耗，影响传感头的使用寿命，也给气体检测工作增加难度，同时该气体敏感材料在接触到待测环境中时其它干扰性气体还会发生中毒、变质现象，严重影响了检测仪气体检测效果，不能为处于危险气体环境中的人们提供理想的安全预示作用。

相比之下，基于TDLAS技术的激光气体检测仪具有响应速度快，灵敏度高，选择性强等显著优势，其通过气室接触待测环境，气室起到探测收集气体作用，相当于电化学型气体检测仪的传感头，能直接影响激光气体检测仪的检测效果，故气室是该类设备重要组成部件之一。在激光气体检测仪的实际使用中，因应用环境通常较为恶劣，该类检测仪上的气室不仅需满足与检测环境连通性好、无残余气体积存的基本要求。

同时，因激光气体检测仪的工作原理是：气室内发射端发出特定中心波长的激光，该束激光穿透过充有气体的气室后由气室内接收端探测，由于在此传输过程中，激光强度的变化遵从Lambert-Beer定律，还需满足耐腐蚀性强、抗老化效果好、光路调节过程简易、光路稳定、整体组装方便等诸多要求，故一旦该气室中各光学部件粘附雾气、水汽，势必会影响光信号的发送和接收，进而影响整个设备的检测效果，因此，气室还应具备优良的防尘性能，以适用于粉尘较多的恶劣环境中，比如在矿井监测瓦斯爆炸等。

此外，现有的激光气体检测仪气室结构比较复杂，拆装较为繁琐，不利于对激光气体检测仪气室的维护工作。

另外，现有的激光气体检测仪气室内部光路运行路径较多，使得测得的数据准确度略有不足，不适用于精度要求较高的测量工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，有效的克服了现有技术的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，包括气室座、盖板、反光镜片组、光纤准直器和光电探测器，上述气室座为上端开口的槽型结构，上述盖板密封安装在上述气室座的开口端，上述反光镜片组、光纤准直器和光电探测器均安装在上述气室座的槽底上，上述气室座上开有接线孔，上述光纤准直器和光电探测器的外接线路均由上述接线孔穿过，上述盖板上设有至少一个贯穿其的进气孔，每个上述进气孔处均密封设有铜粉烧结滤芯片，上述光纤准直器的纤头发射端发出光束照射到反光镜片组上，经反光镜片组反射后由探测器装置的接收端感光面接收。

本实用新型的有益效果是：结构简单，拆装方便，利于后期维护，测量准确，精度较高，同时，防尘效果较好，进一步确保了测量的精度。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，上述气室座开口端边缘围设有橡胶密封圈，上述盖板压覆在上述橡胶密封圈上，并通过螺丝固定在上述气室座开口端。

采用上述进一步方案的有益效果是使得盖板与气室座之间密封效果较好，利于精确测量的准确度。

进一步，上述反光镜片组由一个母镜片和至少一个子镜片构成，上述母镜片垂直安装在上述气室座的槽底一侧，至少一个上述子镜片垂直安装在上述气室座的槽底另一侧，并与上述母镜片平行，上述母镜片与每个上述子镜片相互面朝的一面均为反光面；上述光纤准直器的纤头发射端发出光束照射到母镜片的反光面上，之后光束连续的在母镜片反光面与子镜片反光面之间来回反射，最后经母镜片反光面射出由光电探测器的接收端感光面接收。

采用上述进一步方案的有益效果是反光镜片组结构简单，通过母镜片与子镜片之间迂回反射，使得光束路径延长，从而使得测量结构更为精准。

进一步，上述子镜片设有一个。

采用上述进一步方案的有益效果是使得反光镜片组在保证测量精度的同时不至于占用较多的空间体积，使得整个装置体积适中。

进一步，上述母镜片和子镜片均为镀金反射镜。

采用上述进一步方案的有益效果是

进一步，上述光纤准直器与气室座槽底之间还设置有垫块，上述垫块安装在气室座的槽底上，上述光纤准直器嵌装在上述垫块上端面上，且上述光纤准直器的纤头发射端准心与上述光电探测器的接收端感光面的圆心位于同一水平高度。

采用上述进一步方案的有益效果是便于光纤准直器的安装，同时，使得光路比较平稳，不至于需要较大的辐射范围，缩小空间体积。

进一步，上述气室座的槽底上分别开有与上述母镜片、子镜片、垫块以及光电探测器分别对应的凹槽，上述母镜片、子镜片、垫块以及光电探测器均插接在对应的凹槽内。

采用上述进一步方案的有益效果是利于母镜片、子镜片、垫块以及光电探测器的安装，使得三者固定比较稳固，不易发生位移偏差。

进一步，上述气室座为长方体形，上述盖板为与气室座开口匹配的长方形板，上述盖板的四个角端通过螺丝固定在上述气室座开口端上。

采用上述进一步方案的有益效果是外形美观，生产工艺简单。

进一步，上述气室座侧壁上开有标定装配孔，上述标定装配孔处开拆卸的密封安装有标定堵头。

采用上述进一步方案的有益效果是通过该标定装配孔可便于在实验室对整个装置内部的电气及光学元件进行校正，确保监测的准度，同时，通过标定堵头封堵标定装配孔使得在实地探测时保证气室座的密封性。

进一步，上述进气孔设有两个，且并列间隔的分布在上述盖板上。

采用上述进一步方案的有益效果是利于待检测气体进入气室座内进行检测。

附图说明

图1为本实用新型的矿用防尘型激光气体探测仪气室的结构示意图；

图2为本实用新型的矿用防尘型激光气体探测仪气室的结构爆炸图；

图3为本实用新型的矿用防尘型激光气体探测仪气室中去掉盖板的俯视结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、气室座，2、盖板，3、光纤准直器，4、光电探测器，5、铜粉烧结滤芯片，6、标定堵头，11、橡胶密封圈，21、进气孔，31、垫块，51、母镜片，52、子镜片。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例：如图1和2所示，本实施例的矿用防尘型激光气体探测仪气室包括气室座1、盖板2、反光镜片组、光纤准直器3和光电探测器4，上述气室座1为上端开口的槽型结构，上述盖板2密封安装在上述气室座1的开口端，上述反光镜片组、光纤准直器3和光电探测器4均安装在上述气室座1的槽底上，上述气室座1上开有接线孔，上述光纤准直器3和光电探测器4的外接线路均由上述接线孔穿过，上述盖板2上设有至少一个贯穿其的进气孔21，每个上述进气孔21处均密封设有铜粉烧结滤芯片5，上述光纤准直器3的纤头发射端发出光束照射到反光镜片组上，经反光镜片组反射后由光电探测器4的接收端感光面接收。

激光气体检测仪的工作原理是：气室内发射端发出特定中心波长的激光，该束激光穿透过充有气体的气室后由气室内接收端探测，由于在此传输过程中，激光强度的变化遵从Lambert-Beer定律，还需满足耐腐蚀性强、抗老化效果好、光路调节过程简易、光路稳定、整体组装方便等诸多要求。

I(v)＝I0(v)exp[-σ(v)NL]

其中，I(v)是气体的吸收截面，N为气体浓度，L为光经过吸收气体的长度。由此可通过分析气室内激光强度的变化得出目标气体的浓度信息，从而达到安全预警的目的。

使用过程中，将各个零件组装完毕，下一步，将光纤准直器3的纤尾端接线，由接线孔引出并外接激光器，同时，光电探测器4的外接引线也由接线孔引出并与气体检测仪主机内部的主控电路板相连，同时，将接线孔内充满防爆环氧树脂胶进行封堵，检测过程中，将整个气室置于待检测环境中(矿下)，待检测环境中的铜粉烧结滤芯片5过滤后通过进气孔21进入气室座1内部，之后，气体检测仪主机内部的主控电路板分别对光纤准直器3及光电探测器4供电，光纤准直器3发出光束，照射在反光镜片组上，经其内部的多个镜片迂回反射后由光电探测器4接收，在此过程中，气室座1内进入的待检测气体接触光纤准直器3发出的光束，将气体的浓度信息转变为光信息，再经光电探测器4接收，并将光信号转换为电信号，传输至气体检测仪主机，分析处理，最后得出待检测目标气体的浓度信息。

上述铜粉烧结滤芯片5在安装时，将进气孔21内圈涂胶，将铜片烧结滤芯1按压在进气孔21中将其固定，铜片烧结滤芯1能滤去检测环境中较大固体颗粒，过滤精度能达到20-30微米，这样保证了气室中的光学元件避免遭到破坏，实现了气体检测仪能长期正常运行。

优选的，上述气室座1开口端边缘围设有橡胶密封圈11，上述盖板2压覆在上述橡胶密封圈11上，并通过螺丝固定在上述气室座1开口端，使得盖板2与气室座1之间密封性较好，不会影响测量的结果。

优选的，上述气室座1为长方体形，上述盖板2为与气室座1开口匹配的长方形板，上述盖板2的四个角端通过螺丝固定在上述气室座1开口端上，其外形比较美观，生产工艺也较为简单，当然，根据实际使用需求，可设计不同形状的气室座1及相应的盖板2形状，使得整个装置更利于实地检测。

优选的，如图3所示，上述反光镜片组由一个母镜片51和至少一个子镜片52构成，上述母镜片51垂直安装在上述气室座1的槽底一侧，至少一个上述子镜片52垂直安装在上述气室座1的槽底另一侧，并与上述母镜片51平行，上述母镜片51与每个上述子镜片52相互面朝的一面均为反光面；上述光纤准直器3的纤头发射端发出光束照射到母镜片51的反光面上，之后光束连续的在母镜片51反光面与子镜片52反光面之间来回反射，最后经母镜片51反光面射出由光电探测器4的接收端感光面接收，使用时，上述光纤准直器3外连接激光器形成光源，借助特质的气室调光装置，调节上述的的光纤准直器3发出光的线路方向并打到母镜片51反光面上，然后光线反射并打到子镜片52反光面上，被子镜片52反射并又打到母镜片51反光面上，被母镜片51反光面继续反射后，光线被光电探测器4最大限度的接收，在此过程中，光线经两次反射完成，比一次反射光行程更长，从而数据更精准。

根据实际测量需求，若对测量精度要求较高，则上述母镜片51可设置为多个并呈直线分布在气室座1的槽底一侧，相应的每个母镜片51均对应的设置至少一个子镜片52，光线由光纤准直器3的纤头发射端发出，打在位于一侧外端的一个母镜片51上，之后反射到对应的子镜片52上，再反射回母镜片51上，如此，连续的在母镜片51与子镜片52之间反射，最后，光线最终打在位于另一侧外端的一个母镜片51上，最后经反射由光电探测器4接收，整个过程，光线的行程随着使用需求可相应的改变，当需要增加行程时，只需增加母镜片51和子镜片52的个数，按其对应关系排布好即可，当需要缩短行程时，相应的减少母镜片51和子镜片52的个数即可。

较佳的，上述子镜片52设有一个，在确保反射光行程的同时，使得整个光学元件的布局较为合理，不会占用较多的空间体积，从而缩小整个装置的体积。

优选的，上述母镜片51和子镜片52均为镀金反射镜，该类镜片不易粘附雾气、水汽，从而降低了雾气、水汽等对光信号的发送和接收的影响。

上述母镜片51和子镜片52也可采用传统的光学镜片，在反光面上贴覆镀金膜，使得镜片反光面不易粘附雾气、水汽，从而降低了雾气、水汽等对光信号的发送和接收的影响。

优选的，上述光纤准直器3与气室座1槽底之间还设置有垫块31，上述垫块31安装在气室座1的槽底上，上述光纤准直器3嵌装在上述垫块31上端面上(即背离气室座1槽底的一端端面上)，且上述光纤准直器3的纤头发射端准心与上述光电探测器4的接收端感光面的圆心位于同一水平高度，使得光线在反射中辐射的范围相对较小，从而降低光学镜片的镜片尺寸，进而降低整个装置体积。

优选的，上述气室座1的槽底上分别开有与上述母镜片51、子镜片52、垫块31以及光电探测器4分别对应的凹槽，上述母镜片51、子镜片52、垫块31以及光电探测器4均插接在对应的凹槽内，安装时，将母镜片51和子镜片52分别插接在对应的凹槽内后通过点胶固定，上述垫块31远离气室座1槽底的一端端面上开有与光纤准直器3罗廓线匹配的截面为半圆形的条形槽，光纤准直器9安置在半圆形槽中并通过点胶固定，使得母镜片51、子镜片52和垫块31以及光纤准直器3的安装比较稳固，稳定性较高，可发生的位移偏差较小。

在一些实施例中，上述气室座1侧壁上开有标定装配孔，上述标定装配孔处开拆卸的密封安装有标定堵头6，在长时间使用后，气室座1内部的反光镜片组、光纤准直器3和光电探测器4可能会发生位移偏差，此时，需要对三者进行位置校正(即光路校正)，校正过程多在实验室进行，但由于实验室内无法模拟矿下较高浓度的气体环境，因此，需通过标定装配孔向气室座1内充入与矿下待检测相似浓度(浓度已知)的气体，之后，根据检测的结果对反光镜片组、光纤准直器3和光电探测器4进行位置调整，如此，经多次反复调试后，使得整个装置在使用前都具备较高的测量精度，确保每次进行实地测量的准确度。

优选的，上述进气孔21设有两个，且并列间隔的分布在上述盖板2上，利于实地检测中待检测气体的进入。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：包括气室座(1)、盖板(2)、反光镜片组、光纤准直器(3)和光电探测器(4)，所述气室座(1)为上端开口的槽型结构，所述盖板(2)密封安装在所述气室座(1)的开口端，所述反光镜片组、光纤准直器(3)和光电探测器(4)均安装在所述气室座(1)的槽底上，所述气室座(1)上开有接线孔，所述光纤准直器(3)和光电探测器(4)的外接线路均由所述接线孔穿过，所述盖板(2)上设有至少一个贯穿其的进气孔(21)，每个所述进气孔(21)处均密封设有铜粉烧结滤芯片(5)，所述光纤准直器(3)的纤头发射端发出光束照射到反光镜片组上，经反光镜片组反射后由探测器装置(7)的接收端感光面接收。

2.根据权利要求1所述的一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：所述气室座(1)开口端边缘围设有橡胶密封圈(11)，所述盖板(2)压覆在所述橡胶密封圈(11)上，并通过螺丝固定在所述气室座(1)开口端。

3.根据权利要求1或2所述的一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：所述反光镜片组由一个母镜片(51)和至少一个子镜片(52)构成，所述母镜片(51)垂直安装在所述气室座(1)的槽底一侧，至少一个所述子镜片(52)垂直安装在所述气室座(1)的槽底另一侧，并与所述母镜片(51)平行，所述母镜片(51)与每个所述子镜片(52)相互面朝的一面均为反光面；所述光纤准直器(3)的纤头发射端发出光束照射到母镜片(51)的反光面上，之后光束连续的在母镜片(51)反光面与子镜片(52)反光面之间来回反射，最后经母镜片(51)反光面射出由光电探测器(4)的接收端感光面接收。

4.根据权利要求3所述的一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：所述子镜片(52)设有一个。

5.根据权利要求3所述的一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：所述母镜片(51)和子镜片(52)均为镀金反射镜。

6.根据权利要求3所述的一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：所述光纤准直器(3)与气室座(1)槽底之间还设置有垫块(31)，所述垫块(31)安装在气室座(1)的槽底上，所述光纤准直器(3)嵌装在所述垫块(31)上端面上，且所述光纤准直器(3)的纤头发射端准心与所述光电探测器(4)的接收端感光面的圆心位于同一水平高度。

7.根据权利要求6所述的一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：所述气室座(1)的槽底上分别开有与所述母镜片(51)、子镜片(52)、垫块(31)以及光电探测器(4)分别对应的凹槽，所述母镜片(51)、子镜片(52)、垫块(31)以及光电探测器(4)均插接在对应的凹槽内。

8.根据权利要求1或2所述的一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：所述气室座(1)为长方体形，所述盖板(2)为与气室座(1)开口匹配的长方形板，所述盖板(2)的四个角端通过螺丝固定在所述气室座(1)开口端上。

9.根据权利要求1或2所述的一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：所述气室座(1)侧壁上开有标定装配孔，所述标定装配孔处开拆卸的密封安装有标定堵头(6)。

10.根据权利要求1或2所述的一种矿用防尘型激光气体探测仪气室，其特征在于：所述进气孔(21)设有两个，且并列间隔的分布在所述盖板(2)上。