帶自標定裝置的甲烷洩漏檢測儀的製作方法

2023-06-21 06:46:46

本實用新型屬於天然氣洩漏檢測領域，具體為一種帶自標定裝置的甲烷洩漏檢測儀。

背景技術：

隨著能源的大量開發與利用，甲烷氣體對居民的工作和生活的影響越來越大。伴隨我國燃氣到戶工程的普及，因燃氣管線中燃氣洩漏造成的人員、財產的損失事件日趨增多。政府，企業及社會對燃氣管道安全及環保的日益重視，燃氣管道的安全巡檢，尤其是洩漏檢測越來越顯得重要。

當前天然氣管道洩漏檢測用的氣體傳感器中，半導體傳感器居多，但其普遍具有響應時間長、易中毒及易受其它氣體幹擾等缺點。並且由於天然氣管道距離長，巡檢需要消耗大量的人力物力。

近年來，光譜吸收技術理論的廣泛應用，雷射器檢測甲烷氣體濃度已經成為一種趨勢。但目前多數甲烷檢測儀不能對洩漏進行定量檢測，且可能出現飽和情況。因此，如何充分利用光譜技術實現天然氣管道的快速、廣泛、準確的檢測將是一個具有良好應用前景的課題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種帶自標定裝置的甲烷洩漏檢測儀，解決目前大多數甲烷洩漏檢測儀不能準確定量檢測及檢測範圍不能覆蓋滿量程的技術問題，同時解決城市天然氣管線巡檢需要消耗大量人力及人工巡檢帶來的交通安全等問題。

本實用新型是採用如下技術方案實現的：一種帶自標定裝置的甲烷洩漏檢測儀，包括一個雷射甲烷檢測儀；所述雷射甲烷檢測儀包括光機收發裝置、信號處理裝置、濃度自校準裝置和吸氣泵；所述光機收發裝置包括雷射器、分光裝置、設有氣體入口和氣體出口的多次反射吸收池以及第一探測器；分光裝置位於雷射器的出射光路上，多次反射吸收池位於分光裝置一個出射端的出射光路上；所述濃度自動校準裝置包括順次位於分光裝置另一個出射端出射光路上的標準氣池和第三探測器；多次反射吸收池的氣體入口處連接有吸氣軟管，多次反射吸收池的氣體出口與吸氣泵相連接；第一探測器位於多次反射吸收池的出射光路上；信號處理裝置包括信號處理主板和GPS通訊模塊；所述GPS通訊模塊、第一探測器和第三探測器的信號輸出端均與信號處理主板的信號輸入端相連接；信號處理主板的信號輸出端與雷射器的驅動端以及吸氣泵的控制端相連接。

分光裝置將雷射出光分為兩束，其中一束穿過標準氣池後被第三探測器接收，用於濃度自動校準及雷射波長穩定，另一束進入多次反射吸收池，用於甲烷濃度測量。

進一步的，所述光機收發裝置還包括第二探測器；多次反射吸收池內部集成有一個位於分光裝置一個出射端出射光路上的分光片；第二探測器位於分光片的反射光路上；第二探測器的信號輸出端與信號處理主板的信號輸入端相連接。

雷射進入多次反射吸收池後，通過分光片再進行分束，其中一路直接出射由第二探測器進行接收，主要用來對高濃度甲烷進行測量；另外一路在吸收池中來回反射後，由第一探測器進行接收，主要對低濃度甲烷進行測量。

標準氣池充入已知濃度的甲烷標氣，用以對第一和第二探測器接收到的甲烷吸收信號進行對比分析，根據吸收強度比例即可得到準確的濃度信息，同時可以對雷射器出光波長進行鎖定。

系統中的GPS通訊模塊，當某一地點的濃度值高於設定的報警值時，GPS獲取實時坐標值，然後將濃度值和坐標值對應保存，便於巡線人員進一步排查及維修。

還包括一個外表面設有人機互動裝置的主機箱；所述光機收發裝置、信號處理裝置、濃度自校準裝置和吸氣泵均設在主機箱內部；所述的人機互動裝置包括按鍵、指示燈、蜂鳴器、顯示屏以及串口接口；所述信號處理主板的信號輸出端與指示燈、蜂鳴器、顯示屏、雷射器、串口接口、吸氣泵的信號輸入端連接；按鍵與信號處理主板的信號輸入端相連接；主機箱內還設有對整個系統進行供電的電池。

所述的串口接口用於讀取系統保存的濃度值，以及濃度標定時將參數燒寫到主板flash中。

蜂鳴器和指示燈用於超過報警值時進行聲光報警，顯示屏可以對濃度數據進行實時顯示，按鍵可以進行一些狀態參數的設置及氣泵吸氣量的調節。

甲烷檢測儀通過主機箱內的標準氣池完成濃度自動標定功能，同時主機箱集成分光裝置，系統能夠自動進行長短光程切換，以適應不同濃度甲烷檢測，不存在傳感器中毒飽和問題。主機自帶顯示和聲光報警功能，能夠通過主機面板按鍵對檢測參數進行設置，能與電腦連接，配合GPS定位系統和NGS操作軟體，實現可記錄洩漏數據的步行巡檢，同時自動生成報告。NGS軟體能直觀動態地顯示洩漏點位置和操作者所在位置，配合GPS坐標，使得巡檢結果更具有追溯性。

本實用新型針對現有燃氣檢測技術存在的問題，提供了一種帶自標定裝置的甲烷洩漏檢測儀，解決現有檢測儀不能進行定量檢測，且檢測量程過小的問題，可以快速對燃氣管道的洩露情況進行快速、準確的檢測。

附圖說明

圖1本實用新型所述雷射檢測儀主體結構示意圖。

圖2 本實用新型檢測儀示意圖。

1-手推車，2-吸氣喇叭口，3-過濾裝置，4-吸氣軟管，5-按鍵，6-指示燈，7-蜂鳴器，8-顯示屏，9-雷射甲烷檢測儀，10-雷射器，11-分光裝置，12-標準氣池，13-第一探測器，14-吸氣管，15-多次反射吸收池，16-吸氣泵，17-信號處理主板，18-GPS通訊模塊，19-串口接口，20-第二探測器，21-第三探測器，22-分光片，23-電池，24-主機箱。

具體實施方式

一種帶自標定裝置的甲烷洩漏檢測儀，包括一個雷射甲烷檢測儀9；所述雷射甲烷檢測儀9包括光機收發裝置、信號處理裝置、濃度自校準裝置和吸氣泵16； 所述光機收發裝置包括雷射器10、分光裝置11、設有氣體入口和氣體出口的多次反射吸收池15以及第一探測器13；分光裝置11位於雷射器10的出射光路上，多次反射吸收池15位於分光裝置11一個出射端的出射光路上；所述濃度自動校準裝置包括順次位於分光裝置11另一個出射端出射光路上的標準氣池12和第三探測器21；多次反射吸收池15的氣體入口處連接有吸氣軟管14，多次反射吸收池15的氣體出口與吸氣泵16相連接；第一探測器13位於多次反射吸收池15的出射光路上；信號處理裝置包括信號處理主板17和GPS通訊模塊18；所述GPS通訊模塊18、第一探測器13和第三探測器21的信號輸出端均與信號處理主板17的信號輸入端相連接；信號處理主板17的信號輸出端與雷射器10的驅動端以及吸氣泵16的控制端相連接。

所述光機收發裝置還包括第二探測器20；多次反射吸收池15內部集成有一個位於分光裝置11一個出射端出射光路上的分光片22；第二探測器20位於分光片22的反射光路上；第二探測器20的信號輸出端與信號處理主板17的信號輸入端相連接。

還包括一個外表面設有人機互動裝置的主機箱24；所述光機收發裝置、信號處理裝置、濃度自校準裝置和吸氣泵16均設在主機箱24內部；所述的人機互動裝置包括按鍵5、指示燈6、蜂鳴器7、顯示屏8以及串口接口19；所述信號處理主板17的信號輸出端與指示燈6、蜂鳴器7、顯示屏8、雷射器10、串口接口19、吸氣泵16的信號輸入端連接；按鍵5與信號處理主板17的信號輸入端相連接；主機箱24內還設有對整個系統進行供電的電池23。

還包括吸氣喇叭口2以及與吸氣喇叭口2出口相連接的過濾裝置3；過濾裝置3出口通過吸氣軟管4與吸氣管14的入口相連接。

所述吸氣喇叭口2和過濾裝置3設在一個手推車1上。按鍵5、指示燈6、蜂鳴器7、顯示屏8安裝在主機箱24的前面板；串口接口19安裝在主機箱24的後面板。吸氣泵16的入口與多次反射吸收池15的出口連接，吸氣泵16的出口通過插頭固定在甲烷洩漏檢測儀9的兩側面板上。

吸氣泵可通過面板上的按鍵進行吸氣流量的控制。吸氣喇叭口也可通過採樣杆獨立使用，用於直接從地面採樣，經過過濾裝置後與吸氣泵的入口連接，吸氣泵的出口與甲烷檢測儀通過矽膠管和接頭連接，吸氣泵和甲烷檢測儀放置在主機箱中，主機箱配備背帶。手推車方便整個裝置的移動。

本實用新型的工作流程如下：

系統開機時自檢和進行本底噪聲水平計算，用於本底濃度扣除。雷射器根據設定波長位置自動調節出光波長，當波長調節到合適範圍內時，儀器自檢完成。當某一位置有氣體洩漏時，系統採集到3個探測器數據，然後根據吸收強弱自動判斷處理第一或者第二探測器的信號，將處理後的信號與第三探測器信號進行對比分析，即可得到準確濃度信息。同時，如果此時雷射出光有漂移，則可根據第三探測器信號對波長進行修正。如果檢測濃度高於報警值，則進行聲光報警，同時GPS獲取當時地理坐標，然後和濃度數據對應保存，通過串口即可對數據進行讀取。