CN210376131U - 具有聚焦效果的气体浓度检测装置及可燃气体报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有聚焦效果的气体浓度检测装置及可燃气体报警装置，该具有聚焦效果的气体浓度检测装置包括光源、凹面反射镜和双通道检测器，光源发出的光线照射至凹面反射镜，凹面反射镜汇聚并反射光线至双通道检测器，双通道检测器与凹面反射镜之间的距离等于凹面反射镜的曲率半径，双通道检测器包括检测通道和参考通道，检测通道用于检测被气体吸收后的第一波长光的第一光强度，参考通道用于检测未被气体吸收的第二波长光的第二光强度，通过第一光强度和第二光强度得到气体的浓度。通过将双通道检测器设置在凹面反射镜的曲率中心位置处，可以保证凹面反射镜聚焦后的焦点位于双通道检测器上，进而提升双通道检测器的入射光强度。

Description

具有聚焦效果的气体浓度检测装置及可燃气体报警装置

技术领域

本实用新型涉及气体浓度监测技术领域，特别是涉及一种具有聚焦效果的气体浓度检测装置及可燃气体报警装置。

背景技术

红外可燃气监测报警装置具有寿命长、可靠性好、检测精度高等诸多优点，因而受到用户青睐，特别是对寿命与可靠性要求很高的应用场合。

由于可燃气体报警装置的采样方式普遍需要采用扩散式结构，而中远红外光谱是线光源，难以进行有效准直，光源发出光的光能较为分散，在反射后光能尤为分散，需要检测器具有极高的灵敏度。

实用新型内容

本实用新型主要提供一种可燃气体报警装置及具有聚焦效果的气体浓度检测装置，以解决双通道检测器检测灵敏度较低的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种具有聚焦效果的气体浓度检测装置，所述具有聚焦效果的气体浓度检测装置包括光源、凹面反射镜以及双通道检测器，所述光源发出的光线照射至所述凹面反射镜，所述凹面反射镜汇聚并反射光线至所述双通道检测器，所述双通道检测器与所述凹面反射镜之间的距离等于所述凹面反射镜的曲率半径，所述双通道检测器包括检测通道和参考通道，所述检测通道用于检测被气体吸收后的第一波长光的第一光强度，所述参考通道用于检测未被气体吸收的第二波长光的第二光强度，通过所述第一光强度和所述第二光强度得到气体的浓度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种可燃气体报警装置，所述可燃气体报警装置包括报警器和如前文所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，所述报警器与所述具有聚焦效果的气体浓度检测装置电连接，用于在所述具有聚焦效果的气体浓度检测装置检测到可燃气体的浓度大于预设值时发出警示音。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置凹面反射镜与双通道检测器之间的距离等于凹面反射镜的曲率半径，即将双通道检测器设置在凹面反射镜的曲率中心位置处，可以保证凹面反射镜聚焦后的焦点位于双通道检测器上，进而提升双通道检测器的入射光强度，通过所述检测通道的第一光强度和所述参考通道的第二光强度做差分运算处理，消除光源功率波动和反射损耗因素干扰，获得气体浓度测量结果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型一实施例中的具有聚焦效果的气体浓度检测装置的立体结构示意图；

图2是图1中的具有聚焦效果的气体浓度检测装置的剖视结构示意图；

图3是图2中的安装筒的在第一视角下的立体结构示意图；

图4是图2中的安装座的立体结构示意图；

图5是图2中的安装筒的在第二视角下的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

红外可燃气监测报警装置具有寿命长、可靠性好、检测精度高等诸多优点，因而受到用户青睐，特别是对寿命与可靠性要求很高的应用场合。由于可燃气体报警装置的采样方式普遍需要采用扩散式结构，而中远红外光谱是线光源，难以进行有效准直，光源发出光的光能较为分散，在反射后光能尤为分散，需要检测器具有极高的灵敏度。

本实用新型提供一种具有聚焦效果的气体浓度检测装置100，请参阅图1和图2，图1是本实用新型一实施例中的具有聚焦效果的气体浓度检测装置的立体结构示意图，图2是图1中的具有聚焦效果的气体浓度检测装置的剖视结构示意图。具有聚焦效果的气体浓度检测装置100包括光源10、凹面反射镜40以及双通道检测器30，光源10发出的光线照射至凹面反射镜40，凹面反射镜40汇聚并反射光线至双通道检测器30，双通道检测器30与凹面反射镜40之间的距离等于凹面反射镜40的曲率半径，双通道检测器30包括检测通道和参考通道，检测通道用于检测被气体吸收后的第一波长光的第一光强度，参考通道用于检测未被气体吸收的第二波长光的第二光强度，通过第一光强度和第二光强度得到气体的浓度。

在本实施例中，在相同光与气体作用距离下，随着气体浓度的增大，双通道检测器30光强度差分信号变化增大，因而，建立气体浓度与探测器光强度差分信号一一对应的数学关系曲线，实现气体浓度传感测量，构成双通道检测器30。同时，采用集成的双通道检测器30同时探测第一波长光和第二波长光，使第一波长光和第二波长光具有完全相同的来源和传播路径，由外界环境、反射散射等造成的光强度扰动与光损耗完全相同，因此利用两者差分信号处理可有效消除光源强度波动、传播损耗引起的光强度动干扰，进而提升具有聚焦效果的气体浓度检测装置100的检测精度。

本实用新型实施例设置凹面反射镜40与双通道检测器30之间的距离等于凹面反射镜40的曲率半径，即将双通道检测器30设置在凹面反射镜40的曲率中心位置处，可以保证凹面反射镜40聚焦后的焦点位于双通道检测器30上，进而提升双通道检测器30的入射光强度，提升双通道检测器30的检测灵敏度，进而提升具有聚焦效果的气体浓度检测装置100的检测精度。

其中，在本实施例中，光线自光源10发出至入射双通道检测器30的路径长度为6～20cm。例如，可以将路径长度设置为6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、16cm、17cm、18cm、19cm或20cm等，可以根据待测气体的种类灵活设置，本实用新型实施例不做具体限定。

进一步地，如图2所示，具有聚焦效果的气体浓度检测装置100还包括安装筒50，安装筒50具有相对的第一端51和第二端53。安装筒50中空设置，光源10和双通道检测器30设置于安装筒50的第一端51，凹面反射镜40设置于安装筒50的第二端53。通过设置安装筒50，可以将光源10、凹面反射镜40以及双通道检测器30集成于一体，便于安装。

其中，如图2和图5所示。安装筒50的第二端53上开设有反射镜安装孔56，凹面反射镜40设置于反射镜安装孔56内，反射镜安装孔56的孔径大于安装筒50的内径，反射镜安装孔56的轴线与安装筒50的轴线重合。通过在安装筒50的第二端53上开设反射镜安装孔56，并将凹面反射镜40设置于反射镜安装孔56内，可以保护凹面反射镜40，且可以缩短具有聚焦效果的气体浓度检测装置100轴向上的长度，进而缩小具有聚焦效果的气体浓度检测装置100的体积。

在另一实施例中，也可以直接将凹面反射镜40设置于安装筒50的第二端53的端面上，或与安装筒50的第二端53的端面间隔设置，本实用新型实施例不做具体限定。

进一步地，如图2和图3所示，安装筒50的相对两侧壁上开设有通气孔57。具有聚焦效果的气体浓度检测装置100还包括标定罩110，标定罩110套设在安装筒50的外侧，并与安装筒50的第一端51连接以形成检测腔55，检测腔55与安装筒50的内部连通，标定罩110上开设有进气孔112和出气孔114。

具体地，在本实施例中，标定罩110呈圆筒形，其中一端面上设置有开口，标定罩110罩设于安装筒50的外侧，且标定罩110形成有开口的表面与安装筒50的第一端51连接，进而密封形成检测腔55。检测腔55上开设有进气孔112和出气孔114，待测气体自进气孔112进入检测腔55，待测气体并从出气孔114流出。

其中，进气孔112位于标定罩110的侧壁上，并位于通气孔57在侧壁上的投影范围内，出气孔114位于标定罩110远离安装筒50的第一端51的端面上。通过将进气孔112设置于通气孔57在侧壁上的投影范围内，可以增大位于通气孔57中的待测气体的含量，进而提升待测气体的检测精度。

可选地，如图2所示，进气孔112设置在标定罩110靠近光源10的一侧，以延长待测气体的流通路径，提升待测气体在检测腔55中的气体含量，降低空气对待测气体的浓度的影响。

进一步地，如图2和图4所示，具有聚焦效果的气体浓度检测装置100还包括安装座60，安装座60上开设有光源安装孔62和检测器安装孔64，光源10装配于光源安装孔62内，双通道检测器30装配于检测器安装孔64内。通过设置安装筒50，可以将光源10、凹面反射镜40以及双通道检测器30集成于一体，便于安装。

可选地，如图2所示，在本实施例中，光源安装孔62的轴线与检测器安装孔64的轴线关于安装筒50的轴线对称设置，以使得经凹面反射镜40聚焦后的光线可以垂直入射双通道检测器30，进而提升光能的利用率。

在本实施例中，光源为发出3000纳米至7000纳米之间波段的中红外光源，这一波段的光更容易被待测气体吸收，例如甲烷对波长为3310纳米的光的吸收强度是波长为1670纳米的光的200倍，从而提高了多具有聚焦效果的气体浓度检测装置的探测精度。第一波长光的中心波长可以设置为3200nm～3400nm，这一波段的光更容易被甲烷吸收，例如甲烷对波长为3310nm的光的吸收强度是波长为1670nm的光的200倍，从而提高了双通道检测器30的探测精度。第一波长光的中心波长也可以设置为4200nm～4300nm，这一波段的光更容易被二氧化碳吸收。第一波长光的中心波长也可以设置为4600nm～4700nm，这一波段的光更容易被一氧化碳吸收。第二波长光的中心波长可以设置为3930nm至3950nm，这一波段的光不容易被气体吸收。

本实用新型另一方面还提供一种可燃气体报警装置，可燃气体报警装置包括报警器和具有聚焦效果的气体浓度检测装置，报警器与具有聚焦效果的气体浓度检测装置电连接，用于在具有聚焦效果的气体浓度检测装置检测到可燃气体的浓度大于预设值时发出警示音。

其中，在本实施例中，具有聚焦效果的气体浓度检测装置的结构与上述实施例中的具有聚焦效果的气体浓度检测装置100的结构相同，请参照上述实施例中的描述，此处不再赘述。可燃气体浓度的预设值可以根据防爆需求进行设置，本实用新型实施例不做具体限定。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有聚焦效果的气体浓度检测装置，其特征在于，所述具有聚焦效果的气体浓度检测装置包括光源、凹面反射镜以及双通道检测器，所述光源发出的光线照射至所述凹面反射镜，所述凹面反射镜汇聚并反射光线至所述双通道检测器，所述双通道检测器与所述凹面反射镜之间的距离等于所述凹面反射镜的曲率半径，所述双通道检测器包括检测通道和参考通道，所述检测通道用于检测被气体吸收后的第一波长光的第一光强度，所述参考通道用于检测未被气体吸收的第二波长光的第二光强度，通过所述第一光强度和所述第二光强度得到气体的浓度。

2.根据权利要求1所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，其特征在于，光线自所述光源发出至入射所述双通道检测器的路径长度为6～20cm。

3.根据权利要求1所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，其特征在于，所述具有聚焦效果的气体浓度检测装置还包括安装筒，所述安装筒具有相对设置的第一端和第二端，所述安装筒中空设置，所述光源和所述双通道检测器设置于所述安装筒的第一端，所述凹面反射镜设置于所述安装筒的第二端。

4.根据权利要求3所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，其特征在于，所述安装筒的第二端上开设有反射镜安装孔，所述凹面反射镜设置于所述反射镜安装孔内，所述反射镜安装孔的孔径大于所述安装筒的内径，所述反射镜安装孔的轴线与所述安装筒的轴线重合。

5.根据权利要求3所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，其特征在于，所述安装筒的相对两侧壁上开设有通气孔，所述具有聚焦效果的气体浓度检测装置还包括标定罩，所述标定罩套设在所述安装筒的外侧，并与所述安装筒的第一端连接以形成检测腔，所述检测腔与所述安装筒的内部连通，所述标定罩上开设有进气孔和出气孔。

6.根据权利要求5所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，其特征在于，所述进气孔位于所述标定罩的侧壁上，并位于所述通气孔在所述侧壁上的投影范围内，所述出气孔位于所述标定罩远离所述安装筒的第一端的端面上。

7.根据权利要求6所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，其特征在于，所述进气孔设置在所述标定罩靠近所述光源的一侧。

8.根据权利要求3所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，其特征在于，所述具有聚焦效果的气体浓度检测装置还包括安装座，所述安装座上开设有光源安装孔和检测器安装孔，所述光源装配于所述光源安装孔内，所述双通道检测器装配于所述检测器安装孔内。

9.根据权利要求8所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，其特征在于，所述光源安装孔的轴线与所述检测器安装孔的轴线关于所述安装筒的轴线对称设置。

10.一种可燃气体报警装置，其特征在于，所述可燃气体报警装置包括报警器和如权利要求1-9任一项所述的具有聚焦效果的气体浓度检测装置，所述报警器与所述具有聚焦效果的气体浓度检测装置电连接，用于在所述具有聚焦效果的气体浓度检测装置检测到可燃气体的浓度大于预设值时发出警示音。

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