CN206583799U - 一种用于井下瓦斯气体自动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，解决了传统化学式传感器寿命短、精度低、常存在误测误报问题，以及现有激光点式传感器井下易受灰层及水汽干扰，整体环境适应性较差的问题。该系统基于可调谐二极管吸收光谱技术，包括激光器、准直透镜、分光片、窗口镜、接收透镜、标准气池、探测器等。激光器出光经准直后入射到矿井地面，接收透镜收集地面反射回光后由探测器进行接收，处理器实时反演出光束路径上的瓦斯气体浓度，最后通过通信电路将相应的点位浓度信息及每路检测装置状态信息上传到监控中心，当浓度超标时及时报警，极大的保证了井下作业安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业生产、燃气加工及输送、煤矿开采现场有毒有害气体检测领域，具体的说是一种用于井下瓦斯气体自动检测装置。
背景技术
目前煤矿井下开采用于瓦斯气体浓度检测的传感器多为催化燃烧式和电化学式这类传统传感器。由于煤矿开采环境恶劣，传统点式传感器存在寿命短、精度低、易饱和中毒，经常存在误测、误报现象。同时现有的激光类点式传感器也不能满足井下高湿度和高灰层环境，长时间使用存在滤网堵塞，检测失灵的情况。
针对上述情况，非常需要一种灵敏度高、响应速度快、环境适应性强，使用寿命长，泄漏及时报警，无需人为干预或者最大限度减小维护频率的气体探测装置。
发明内容
本实用新型为解决目前煤矿开采有毒有害气体检测装置存在寿命短，经常误报、漏报的技术问题，提供一种用于井下瓦斯气体自动检测装置。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，包括气体检测装置；所述的气体检测装置包括激光器、准直器、分光片、标准气池、第一探测器、第二探测器及信号处理主板；准直器、分光片顺次位于激光器的出射光路上；标准气池和第一探测器顺次位于分光片的反射光路上；沿分光片的出射光路出射的激光作为检测激光；还包括一个用于收集检测激光照射到物体表面后所产生的漫反射回光信号的聚光透镜，所述第二探测器设在聚光透镜与检测激光出射方向相反的一侧；第一、第二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。
标准气池设有入射窗口和出射窗口，激光器出光经过分光片分光后第一光束正对标准气池的入射窗口，标准气池的出射窗口设有采集出射激光的第一探测器；激光器发射的激光经过分光片分光后，第二束激光入射到矿井地面，聚光透镜收集地面反射回光后由第二探测器进行接收，信号处理主板对第一、第二探测器信号进行处理，实时反演出光束路径上的瓦斯气体浓度。
进一步的，还包括与信号处理主板的信号输出端相连接的通信电路；所述通信电路将检测装置检测到的气体浓度信息通过串行通信发往监控中心。
通信电路将相应的点位气体浓度信息上传到监控中心，当浓度超标时及时报警，极大的保证了井下作业安全。
进一步的，检测装置为固定遥测形式，检测装置可以垂直或者水平悬挂于井下工作面内，反映出光束穿过区域的积分浓度，对不同的作业环境进行监测，以满足不同工矿条件和不同检测需求。
进一步的，所述的检测激光的出射方向和聚光透镜的轴线平行，其中聚光透镜采用菲涅耳透镜或者平凸透镜，但不局限于菲涅耳透镜或者平凸透镜。
所述的标准气池可以根据检测气体种类的不同封装不同的气体，可以用于对探测激光器的波长进行闭环锁定及浓度定标。标准气池采用单光程对射结构；入射窗口和出射窗口分别位于气体吸收池相对的两侧且位于同一直线上。
进一步的，所述的第二探测器位于聚光透镜的一个焦点处，第二探测器安装在三维调整架上，可以实现±X、±Y、±Z调节，且第二探测器接收端前方安装滤光片。通信电路采用串口通信电路，通过4针接插件和检测模块连接。所述的激光器采用可调谐半导体激光器。
进一步的，检测装置各部件均安装于防水防尘外壳中；防水防尘外壳的一端设有开口，其中激光器、准直器、分光片均安装在防水防尘外壳的内壁上；第一探测器、第二探测器以及标准气池均通过支架支撑在防水防尘外壳内；防水防尘外壳靠近其开口的内壁设有凸起，凸起上开有用于透射检测激光的透射孔；所述的聚光透镜安装在凸起与防水防尘外壳的内壁之间；所述的聚光透镜前方安装有防护窗片，防护窗片相对于防水防尘外壳内缩。
聚光透镜前方设置防护窗片，且防护窗片相对于外壳内缩，防止灰层和水对防护窗片的污染。整个检测装置集成在一个外壳内，便于作业时携带且有效保护外壳内部的部件。
一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，包括一个激光器、信号处理主板以及将激光器出射激光分成多路的分光装置，分光装置的每个出射光路上均设有一个气体检测装置；每个气体检测装置包括顺次位于分光装置一个出射光路上的准直器、分光片；分光片的反射光路上顺次设有标准气池和第一探测器；沿分光片的出射光路出射的激光作为检测激光；还包括一个用于收集检测激光照射到物体表面后所产生的漫反射回光信号的聚光透镜，聚光透镜与检测激光出射方向相反的一侧的焦点上设有一个第二探测器；每个气体检测装置的第一、第二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。
激光器出光可以直接或者通过分光片分光后射出，即一个激光器可以根据现场布点要求实现单路或者多路（通过布置多个气体探测装置）同时测量。
本装置不仅可以用于瓦斯气体检测，同时可以更换不同波长激光器用于不同场合的多种有毒有害气体检测。
本实用新型结构简单合理，便于作业时携带，也特别适合于煤井下作业。
附图说明
图1 本实用新型对射式结构示意图。
1-激光器，2-准直器，3-分光片，4-标准气池，5-窗片，6-聚光透镜，7-第一探测器，8-第二探测器，9-信号处理主板，10-防水防尘外壳，11-凸起，a-出射光，b-漫反射回光。
具体实施方式
一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，包括气体检测装置；所述的气体检测装置包括激光器1、准直器2、分光片3、标准气池4、第一探测器7、第二探测器8及信号处理主板9；准直器2、分光片3顺次位于激光器1的出射光路上；标准气池4和第一探测器7顺次位于分光片3的反射光路上；沿分光片3的出射光路出射的激光作为检测激光；还包括一个用于收集检测激光照射到物体表面后所产生的漫反射回光信号的聚光透镜6，所述第二探测器8设在聚光透镜6与检测激光出射方向相反的一侧；第一、第二探测器的信号输出端均与信号处理主板9的信号输入端相连接。
还包括与信号处理主板9的信号输出端相连接的通信电路；所述通信电路将检测装置检测到的气体浓度信息通过串行通信发往监控中心。
检测装置为固定遥测形式，检测装置可以垂直或者水平悬挂于井下工作面内，反映出光束穿过区域的积分浓度，对不同的作业环境进行监测。
所述的检测激光的出射方向和聚光透镜6的轴线平行，其中聚光透镜6采用菲涅耳透镜或者平凸透镜。
所述的标准气池4可以根据检测气体种类的不同封装不同的气体。
所述的第二探测器8位于聚光透镜6的一个焦点处，第二探测器8安装在三维调整架上，可以实现±X、±Y、±Z调节，且第二探测器8接收端前方安装滤光片。
通信电路采用串口通信电路，通过4针接插件和检测模块连接；所述的激光器1采用可调谐半导体激光器。
检测装置各部件均安装于防水防尘外壳10中；防水防尘外壳10的一端设有开口，其中激光器1、准直器2、分光片3均安装在防水防尘外壳10的内壁上；第一探测器7、第二探测器8以及标准气池4均通过支架支撑在防水防尘外壳10内；防水防尘外壳10靠近其开口的内壁设有凸起11，凸起11上开有用于透射检测激光的透射孔；所述的聚光透镜6安装在凸起11与防水防尘外壳10的内壁之间；所述的聚光透镜6前方安装有防护窗片5，防护窗片5相对于防水防尘外壳10内缩。
一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，包括一个激光器1、信号处理主板9以及将激光器1出射激光分成多路的分光装置，分光装置的每个出射光路上均设有一个气体检测装置；每个气体检测装置包括顺次位于分光装置一个出射光路上的准直器2、分光片3；分光片3的反射光路上顺次设有标准气池4和第一探测器7；沿分光片3的出射光路出射的激光作为检测激光；每个气体检测装置还包括一个用于收集检测激光照射到物体表面后所产生的漫反射回光信号的聚光透镜6，聚光透镜6与检测激光出射方向相反的一侧的焦点上设有一个第二探测器8；每个气体检测装置的第一、第二探测器的信号输出端均与信号处理主板9的信号输入端相连接。
所有气体检测装置共用一个通信电路；所述通信电路与信号处理主板9的信号输出端相连接。
如图1所示，气体检测装置包括激光器1（半导体激光器）、准直器2、分光片3、标准气池4、第一、第二探测器7，8、聚光透镜6、信号处理电路板9。激光器1出光经准直器2准直后被分光片3不同比例分为2束，其中一束穿过标准气池4，由另一侧的第一探测器7接收；另一束发射出去，照射到物体表面，聚光透镜6收集物体表面漫反射回光信号，然后由第二探测器8进行接收。信号处理主板9对第一、第二探测器信号进行处理，反演出实时的气体浓度（该方法为现有公知技术）。所述的通信终端包括标准的串行通信接口，检测装置将检测到的浓度信息通过串行通信发往监控中心，如有气体泄漏，及时预警，通信电路通过线缆与信号处理主板9进行连接。图1中出射光a即为检测激光。
Claims (10)
1.一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于，包括气体检测装置；所述的气体检测装置包括激光器（1）、准直器（2）、分光片（3）、标准气池（4）、第一探测器（7）、第二探测器（8）及信号处理主板（9）；准直器（2）、分光片（3）顺次位于激光器（1）的出射光路上；标准气池（4）和第一探测器（7）顺次位于分光片（3）的反射光路上；沿分光片（3）的出射光路出射的激光作为检测激光；还包括一个用于收集检测激光照射到物体表面后所产生的漫反射回光信号的聚光透镜（6），所述第二探测器（8）设在聚光透镜（6）与检测激光出射方向相反的一侧；第一、第二探测器的信号输出端均与信号处理主板（9）的信号输入端相连接。
2.如权利要求1所述的一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于，还包括与信号处理主板（9）的信号输出端相连接的通信电路；所述通信电路将检测装置检测到的气体浓度信息通过串行通信发往监控中心。
3.如权利要求1或2所述的一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于，检测装置为固定遥测形式，检测装置可以垂直或者水平悬挂于井下工作面内，反映出光束穿过区域的积分浓度，对不同的作业环境进行监测。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于，所述的检测激光的出射方向和聚光透镜（6）的轴线平行，其中聚光透镜（6）采用菲涅耳透镜或者平凸透镜。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于：所述的标准气池（4）可以根据检测气体种类的不同封装不同的气体。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于：所述的第二探测器（8）位于聚光透镜（6）的一个焦点处，第二探测器（8）安装在三维调整架上，可以实现±X、±Y、±Z调节，且第二探测器（8）接收端前方安装滤光片。
7.根据权利要求2所述的一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于：通信电路采用串口通信电路，通过4针接插件和信号处理主板（9）连接；所述的激光器（1）采用可调谐半导体激光器。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于：检测装置各部件均安装于防水防尘外壳（10）中；防水防尘外壳（10）的一端设有开口，其中激光器（1）、准直器（2）、分光片（3）均安装在防水防尘外壳（10）的内壁上；第一探测器（7）、第二探测器（8）以及标准气池（4）均通过支架支撑在防水防尘外壳（10）内；防水防尘外壳（10）靠近其开口的内壁设有凸起（11），凸起（11）上开有用于透射检测激光的透射孔；所述的聚光透镜（6）安装在凸起（11）与防水防尘外壳（10）的内壁之间；所述的聚光透镜（6）前方安装有防护窗片（5），防护窗片（5）相对于防水防尘外壳（10）内缩。
9.一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于，包括一个激光器（1）、信号处理主板（9）以及将激光器（1）出射激光分成多路的分光装置，分光装置的每个出射光路上均设有一个气体检测装置；每个气体检测装置包括顺次位于分光装置一个出射光路上的准直器（2）、分光片（3）；分光片（3）的反射光路上顺次设有标准气池（4）和第一探测器（7）；沿分光片（3）的出射光路出射的激光作为检测激光；每个气体检测装置还包括一个用于收集检测激光照射到物体表面后所产生的漫反射回光信号的聚光透镜（6），聚光透镜（6）与检测激光出射方向相反的一侧的焦点上设有一个第二探测器（8）；每个气体检测装置还包括信号处理主板（9），每个气体检测装置的第一、第二探测器的信号输出端均与信号处理主板（9）的信号输入端相连接。
10.如权利要求9所述的一种用于井下瓦斯气体自动检测装置，其特征在于，所有气体检测装置共用一个通信电路；所述通信电路与信号处理主板（9）的信号输出端相连接。
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| CN201720308205.5U CN206583799U (zh) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | 一种用于井下瓦斯气体自动检测装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109026155A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-12-18 | 四川矿隧环境检测有限公司 | 一种实时测定隧道瓦斯绝对涌出量的方法 |
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2017
- 2017-03-28 CN CN201720308205.5U patent/CN206583799U/zh active Active
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