CN214503364U - 一种一氧化碳检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一氧化碳检测装置，包括反应气室、红外光发生室和红外光接收室，所述红外光发生室内设置有一红外光源和分束镜，所述分束镜将红外光源发出的红外光均分为测量光和对比光，测量光能够被一氧化碳吸收，对比光不能够被检测气吸收，所述红外接收室内设置有两红外光检测器，两所述红外光检测器分别接收通过反应气室内的测量光和对比光，然后通过中央控制单元依据对比光和经过一氧化碳吸收的测量光的光强度信号分析出检测气中一氧化碳浓度；本实用新型的一氧化碳检测装置，通过引入对比组，实现对光路自身衰减进行检测，提高检测气中一氧化碳含量的检测精度。

Description

一种一氧化碳检测装置

技术领域

本实用新型属于气体检测设备领域，更具体的说涉及一种一氧化碳检测装置。

背景技术

一氧化碳为无色无味有害气体，人体或动物摄入过量会影响其生命。一般地，一氧化碳是大气中分布最广和数量最多的污染物，也是燃烧过程中生成的重要污染物之一，所以，需要对一氧化碳含量进行实时监控。现有技术中一氧化碳检测设备多样，随着科技发展和人们对检测精度的要求越来越高，其中非色散红外光吸收法是现有技术中最主要的检测手段。但是，非色散红外光吸收法的检测中，要求反应气室内具有足够长的光路，以使得红外光能够被一氧化碳充分吸收，这样就会导致红外光在反应气室内自身产生衰减，影响一氧化碳检测精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一氧化碳检测装置，一方面通过引入对比组，实现对光路自身衰减进行检测，提高检测气中一氧化碳含量的检测精度；另一方面检测装置整体结构简单，对设备部件要求较低，装置整体成本低。

本实用新型的另一目的在于提供一种一氧化碳检测装置的检测方法，一方面通过引入对比组，消除光路自身衰减造成的影响；另一方面通过先进气后进光的方式，降低应气体流动早造成的光路偏离，消除检测中出现的影响检测精度的因素，提高检测精度。

本实用新型技术方案一种一氧化碳检测装置，包括一连接有进气口和排气口的反应气室，所述反应气室一侧面外侧连接有红外光发生室，另一侧面外侧设置有红外光接收室，所述红外光发生室和所述红外光接收室相对设置；

所述红外光发生室内设置有一红外光源和分束镜，所述分束镜将红外光源发出的红外光均分为两路，两红外光的光路上分别设置有能够通过不同波长的滤光片，两路红外光分别通过两滤光片进入反应气室；进入反应气室的两路红外光分别为测量光和对比光，测量光能够被一氧化碳吸收，对比光不能够被检测气吸收；

所述红外光接收室内设置有两红外光检测器；两所述红外光检测器分别接收通过反应气室内的测量光和对比光，分别获得对比光和经过一氧化碳吸收的测量光的光强度信号，并将光强度信号传递给中央控制单元；中央控制单元依据对比光和经过一氧化碳吸收的测量光的光强度信号分析出检测气中一氧化碳浓度。

优选地，所述红外光源上连接有光源调制电路，所述光源调制电路与中央控制单元信号连接；所述红外光源外侧依次设置有透镜和光阑，所述分束镜设置在光阑远离透镜侧；所述分束镜将红外光源发出的红外光均分为呈上下位置的两路光。

优选地，两所述滤光片分别为测量滤光片和对比滤光片，所述测量滤光片上通过的红外光为能够被一氧化碳吸收的红外光，其波长为4.65um；所述对比滤光片上通过的红外光为不能够被一氧化碳和检测气中常见气吸收的红外光。

优选地，两所述红外光检测器分别为测量检测探头和对比检测探头，所述测量检测探头和对比检测探头上分别连接有一滤波放大电路，两所述滤波放大电路上连接分别有A/D转换电路，两所述A/D转换电路均与中央控制单元连接。

优选地，所述反应气室内呈上下位置设置有两组固定反射镜，每组固定反射镜均包括两块相对设置的固定平面镜，所述固定平面镜分别设置在反应气室上靠近红外光发生室的一对内侧面上；

两路红外光进入反应气室的光路上分别设置有第一可调反射镜，所述第一可调反射镜将进入反应气室内的红外光反射至固定平面镜上；两路红外光分别通过两组固定反射镜后最终通过第二可调反射镜分别照射至两红外光检测器上。

优选地，所述第一可调反射镜和第二可调反射镜均包括与反应气室内表面固定的支架和与支架转动连接的活动平面镜，所述活动平面镜通过一转轴与所述支架铰接并设置有锁紧组件。

优选地，所述进气口上连接有进气泵和取样管，所述排气口上连接有排气泵，所述进气泵和排气泵均与所述中央控制单元信号连接。

优选地，所述取样管上设置有加热装置，所述加热装置对经过取样管的检测气进行加热，去除检测气中的水蒸气，且加热装置设置在取样管顶部，在加热装置底部的取样管用于实现对检测气进行恢复常温常压。

优选地，所述反应气室外部套设有恒温箱，所述恒温箱上连接有恒温装置和温度传感器，所述温度传感器将环境温度信号传递至中央控制单元，并控制恒温装置启动为反应气室提供恒温检测环境；所述中央控制单元上还连接有显示器和稳压电源。

一氧化碳检测装置的检测方法，包括以下检测步骤：

S1、启动排气泵，将反应气室内空气部分抽出；然后启动进气泵，将检测气抽入反应气室内；再次启动排气泵，将刚刚进入反应气室内的检测气抽出；再次启动进气泵，向反应气室内抽入检测气；

S2、首先静待反应气室内因抽入气体导致的检测气的气体流动停止；然后启动红外光源和两红外光检测器，在启动红外光源前关闭光阑，在红外光源发光稳定后打开光阑；

S3、两红外光检测器将经过反应气室内的两路红外光强度信号传递至中央控制单元；中央控制单元输出检测气中一氧化碳浓度。

本实用新型技术方案的一种一氧化碳检测装置的有益效果是：

1、向反应气室内发射测量光和对比光，测量光能够被一氧化碳吸收，对比光不能够被检测气吸收；即通过引入对比组测量，获得光路在反应气室运动造成的自身衰减量，最后根据测量光和对比光的强度，综合得出检测气中一氧化碳含量，提高检查精度。

2、固定反射镜为固定平面镜，虽然要求平面镜的精度高，但是其加工成型难度较低，降低成本。

3、通过设置加热装置和恒温装置，消除应该测量结果的因数。

本实用新型技术方案的一种一氧化碳检测装置的检测方法的有益效果是：一方面通过引入对比组，消除光路自身衰减造成的影响；另一方面通过先进气后进光的方式，降低应气体流动早造成的光路偏离，消除检测中出现的影响检测精度的因素，提高检测精度。

附图说明

图1为本实用新型技术方案的一种一氧化碳检测装置的剖视图，

图2为本实用新型技术方案的一种一氧化碳检测装置的俯视图，

图3为反应气室结构示意图，

图4为中央控制单元的信号控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

如图1至图4所示，本实用新型技术方案一种一氧化碳检测装置，包括一连接有进气口2和排气口3的反应气室1。反应气室1一侧面外侧连接有红外光发生室4，另一侧面外侧设置有红外光接收室11，红外光发生室4和红外光接收室 11相对设置。反应气室1、红外光发生室4和红外光接收室11均密封设置，避免外部光源进入，确保检测性能，提高检查精准度。

如图1，红外光发生室4内设置有一红外光源5和分束镜8，分束镜8将红外光源5发出的红外光均分为两路，两红外光的光路上分别设置有能够通过不同波长的滤光片9、10。两路红外光分别通过两滤光片9、10进入反应气室1。进入反应气室1的两路红外光分别为测量光和对比光，测量光能够被一氧化碳吸收，对比光不能够被检测气吸收。通过分束镜8将原始红外光源5发出的红外光均分为两束，两束红外光具有相同的能量和波长范围，确保测量光和对比光的原始光相同。

红外光接收室11内设置有两红外光检测器12。红外光检测器12分别接收通过反应气室1内的测量光和对比光，分别获得对比光和经过一氧化碳吸收的测量光的光强度信号，并将光强度信号传递给中央控制单元(MCU)。中央控制单元依据对比光和经过一氧化碳吸收的测量光的光强度信号分析出检测气中一氧化碳浓度。

上述技术方案中，因光束通过反应气室1内自身会产生一定的损耗，使得在红外光检测器12上接收的光强度必定会低于刚刚进入反应气室的光，这样就会造成检测精准度不高的问题。上述技术方案中，通过引入对比组测量，获得光路在反应气室运动造成的自身衰减量，最后根据测量光和对比光的强度，综合得出检测气中一氧化碳含量，提高检查精度。

如图4所示，红外光源5上连接有光源调制电路，光源调制电路与中央控制单元(MCU)信号连接，确保红外光源5供电电路上电压稳定，能够持续的发出稳定的红外光，提高检测精度和精准度。红外光源5外侧依次设置有透镜6 和光阑7，通过透镜6和光阑7获得一束平行光，分光和检测。分束镜8设置在光阑7远离透镜6侧。分束镜8将红外光源发出的红外光均分为呈上下位置的两路光。如图1所示，上面的光束01直接经过滤光片10进入反应气室1，下面的光束02需要经过一个平面镜进行光路转变，最后通过滤光片9进入反应气室。

如图1，两滤光片9、10分别为测量滤光片和对比滤光片，测量滤光片上通过的红外光为能够被一氧化碳吸收的红外光，其波长为4.65um。对比滤光片上通过的红外光为不能够被一氧化碳和检测气中常见气吸收的红外光，也不能被空气中常见气体吸收，一般的选择波长为3.95um红外光。测量滤光片和对比滤光片均为窄波滤光片，能够精确的获得需要波长的红外光，提高检测精度。

如图1，两红外光检测器12分别为测量检测探头和对比检测探头，测量检测探头和对比检测探头上分别连接有一滤波放大电路，两滤波放大电路上连接有一A/D转换电路，两A/D转换电路与中央控制单元连接。本技术方案的设置，提高信号读取能力和精度。

如图1至图3所示，反应气室1内呈上下位置设置有两组固定反射镜14、 15，每组固定反射镜14、15均包括两块相对设置的固定平面镜，固定平面镜分别设置在反应气室1上靠近红外光发生室4的一对内侧面上。两组固定反射镜 14、15分别用于对测量光和对比光进行光路反射，加长光路通过反应气室内的长度，确保测量光能够被一氧化碳充分吸收，同时确保了测量光和对比光通过的光路和反射次数相同，减少对比变量，利用对比光测出光路通过反应气室1内的自然损耗量。

如图2，两路红外光进入反应气室1的光路上分别设置有第一可调反射镜20，第一可调反射镜20将进入反应气室1内的红外光反射至固定平面镜上。两路红外光分别通过两组固定反射镜后最终通过第二可调反射镜21分别照射至两红外光检测器12上，红外光检测器12可选用光电倍增管。第一可调反射镜20和第二可调反射镜21均用于对光路的改变，使得进入反应气室1内的两路红外观的光路改变后分别照射在两组固定反射镜14、15上，并分别被两组固定反射镜14、 15进行多次反射，增加光路长度。

本技术中，第一可调反射镜20和第二可调反射镜21均包括与反应气室1 内表面固定的支架和与支架转动连接的活动平面镜，活动平面镜通过一转轴与支架铰接并设置有锁紧组件。本调节方式和结构采用现有技术中常规的方式和结构。活动平面镜角度可调，便于对照射到固定平面镜上入射光的角度进行调节，可以有效的改变固定平面镜反射光的次数，改变光路长度。

上述技术方案中，使用到的反射镜均为平面镜，如固定平面镜、活动平面镜等均为平面镜，加工工艺易控制，便于有效的提高平面镜的精度，降低整体设备的成本。

如图1和图2所示，进气口2上连接有进气泵17和取样管16，排气口3上连接有排气泵19。进气泵17和排气泵19均与中央控制单元信号连接。取样管 16上设置有加热装置18，加热装置18对经过取样管16的检测气进行加热，去除检测气中的水蒸气，提高检测精准度。且加热装置18设置在取样管16顶部，在加热装置18底部的取样管16用于实现对检测气进行恢复常温常压，提高检测精准度。加热装置18采用现有技术中任一种能够满足对管体进行加热的结构即可。

如图1和图2所示，反应气室1外部套设有恒温箱13，恒温箱13上连接有恒温装置和温度传感器，温度传感器将环境温度信号传递至中央控制单元，并控制恒温装置启动为反应气室提供恒温检测环境；中央控制单元上还连接有显示器和稳压电源。上述技术方案中，通过设置加热装置和恒温装置，消除应该测量结果的因数。

一氧化碳检测装置的检测方法，包括以下检测步骤：

第一步，向反应气室内充入检测气：启动排气泵19，将反应气室1内空气部分抽出；然后启动进气泵17，将检测气抽入反应气室1内。再次启动排气泵 19，将刚刚进入反应气室1内的检测气抽出；再次启动进气泵17，向反应气室内抽入检测气。通过排气泵和进气泵的反复间隔工作，有效的将反应气室1内的空气等抽出，确保反应气室内仅有检测气，降低空气对检测结果的干扰。

第二步，启动光源：首先静待反应气室1内因抽入气体导致的检测气的气体流动停止。然后启动红外光源5和两红外光检测器12。在启动红外光源5前关闭光阑7，在红外光源发光稳定后打开光阑。确保进入反应气室内的光源稳定。

第三步，检测：两红外光检测器12将经过反应气室1内的两路红外光强度信号传递至中央控制单元；中央控制单元输出检测气中一氧化碳浓度。

上述技术方案一氧化碳检测装置的检测方法中，一方面通过引入对比组，消除光路自身衰减造成的影响；另一方面通过先进气后进光的方式，降低应气体流动早造成的光路偏离，消除检测中出现的影响检测精度的因素，提高检测精度。

本技术方案中，分束镜采用中性分束镜。分束镜通常总是倾斜着使用，它能方便地把入射光分离成反射光和透射光两部分，若把一束光分成光谱成分相同的两束光，即在一定的波长区域内，如可见光区内，对各波长具有相同的透射率和反射率比，因而反射光和透射光呈中性，这种分束镜称为中性分束镜。透射和反射比为50/50的中性分束镜是现有技术总最为常用分束镜。

显然，所描述的实施例仅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，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。本实用新型中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (9)

1.一种一氧化碳检测装置，其特征在于，包括一连接有进气口和排气口的反应气室，所述反应气室一侧面外侧连接有红外光发生室，另一侧面外侧设置有红外光接收室，所述红外光发生室和所述红外光接收室相对设置；

所述红外光发生室内设置有一红外光源和分束镜，所述分束镜将红外光源发出的红外光均分为两路，两红外光的光路上分别设置有能够通过不同波长的滤光片，两路红外光分别通过两滤光片进入反应气室；进入反应气室的两路红外光分别为测量光和对比光，测量光能够被一氧化碳吸收，对比光不能够被检测气吸收；

所述红外光接收室内设置有两红外光检测器；两所述红外光检测器分别接收通过反应气室内的测量光和对比光，分别获得对比光和经过一氧化碳吸收的测量光的光强度信号，并将光强度信号传递给中央控制单元；中央控制单元依据对比光和经过一氧化碳吸收的测量光的光强度信号分析出检测气中一氧化碳浓度。

2.根据权利要求1所述的一氧化碳检测装置，其特征在于，所述红外光源上连接有光源调制电路，所述光源调制电路与中央控制单元信号连接；所述红外光源外侧依次设置有透镜和光阑，所述分束镜设置在光阑远离透镜侧；所述分束镜将红外光源发出的红外光均分为呈上下位置的两路光。

3.根据权利要求1所述的一氧化碳检测装置，其特征在于，两所述滤光片分别为测量滤光片和对比滤光片，所述测量滤光片上通过的红外光为能够被一氧化碳吸收的红外光，其波长为4.65um；所述对比滤光片上通过的红外光为不能够被一氧化碳和检测气中常见气吸收的红外光。

4.根据权利要求1所述的一氧化碳检测装置，其特征在于，两所述红外光检测器分别为测量检测探头和对比检测探头，所述测量检测探头和对比检测探头上分别连接有一滤波放大电路，两所述滤波放大电路上连接分别有A/D转换电路，两所述A/D转换电路均与中央控制单元连接。

5.根据权利要求1所述的一氧化碳检测装置，其特征在于，所述反应气室内呈上下位置设置有两组固定反射镜，每组固定反射镜均包括两块相对设置的固定平面镜，所述固定平面镜分别设置在反应气室上靠近红外光发生室的一对内侧面上；

两路红外光进入反应气室的光路上分别设置有第一可调反射镜，所述第一可调反射镜将进入反应气室内的红外光反射至固定平面镜上；两路红外光分别通过两组固定反射镜后最终通过第二可调反射镜分别照射至两红外光检测器上。

6.根据权利要求5所述的一氧化碳检测装置，其特征在于，所述第一可调反射镜和第二可调反射镜均包括与反应气室内表面固定的支架和与支架转动连接的活动平面镜，活动平面镜通过一转轴与所述支架铰接并设置有锁紧组件。

7.根据权利要求1所述的一氧化碳检测装置，其特征在于，所述进气口上连接有进气泵和取样管，所述排气口上连接有排气泵，所述进气泵和排气泵均与所述中央控制单元信号连接。

8.根据权利要求7所述的一氧化碳检测装置，其特征在于，所述取样管上设置有加热装置，所述加热装置对经过取样管的检测气进行加热，去除检测气中的水蒸气，且加热装置设置在取样管顶部，在加热装置底部的取样管用于实现对检测气进行恢复常温常压。

9.根据权利要求1所述的一氧化碳检测装置，其特征在于，所述反应气室外部套设有恒温箱，所述恒温箱上连接有恒温装置和温度传感器，所述温度传感器将环境温度信号传递至中央控制单元，并控制恒温装置启动为反应气室提供恒温检测环境；所述中央控制单元上还连接有显示器和稳压电源。

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