雷射瓦斯檢測儀的製作方法

2023-06-17 17:42:06

專利名稱：雷射瓦斯檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種探測氣體濃度的裝置，特別涉及一種雷射瓦斯檢測儀。
背景技術：
我國煤炭儲量豐富， 一直以來，煤炭都是我國最主要的一次能源，然而， 煤炭開採往往伴隨著高風險，特別是井下瓦斯事故，更是成為了造成煤炭安全 事故的最主要原因之一。瓦斯中的主要成分是甲烷，當甲烷濃度為4%至16%時易引起爆炸，因此， 礦工必須準確及時的監測出瓦斯在空氣中的含量，並採取相應的措施，才能減 少以及避免事故的發生。目前廣泛應用與瓦斯監測的方法主要有(1) 催化燃燒法，基於惠斯通電橋原理，通過感應電阻與環境中的可燃氣體發 生無焰燃燒，監測感應電阻的阻值隨溫度發生變化來反映瓦斯氣體的濃度，該方法的解析度大約為100ppm，長時間工作時存在零點漂移和靈敏度的變化。(2) 氣敏半導體檢測儀法，利用被測氣體的吸附作用改變半導體的電導率，通 過測量電流的變化來確定氣體的濃度，這類檢測儀製作工藝簡單、靈敏度高、 響應速度快，但選擇性差，穩定性差。(3) 電化學檢測儀法，利用被測氣體與檢測儀表面物質發生化學反應，檢測儀 迴路中電流發生改變，來確定氣體的濃度，這種方式對元器件的要求比較高， 測試結果受環境影響比較大，電極的壽命也較短，不能滿足長期測量的需要。(4) 光幹涉法，基於幹涉原理，利用被測氣體與空氣對光的折射率差異形成的光程差來確定被測氣體濃度，其缺點是系統對其他氣體敏感，測量時需要對被 測氣體進行分離，性能低、價格高且系統校正複雜。因此，需要這樣一種瓦斯檢測儀，安全可靠，靈敏度高，響應速度快，選 擇性好，受環境因素影響較小，結構緊湊，壽命較長。實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的是提供一種雷射瓦斯檢測儀，本身不發熱，無電，無火，這種固有的安全性消除了爆炸的危險和電磁幹擾問題；測量的動 態範圍大，可以有效的起到預警作用；反應速度快；對氣體種類有很高的選擇 性；對環境適應性強，能在潮溼、粉塵較多的環境下使用；易於製造；價格不 高；壽命較長。本實用新型的雷射瓦斯檢測儀，包括探頭和信號處理電路，探頭包括雷射 發射模塊、光電探測器和氣室，雷射發射模塊發出的調製雷射進入氣室後，經 反射由光電探測器轉換成電信號輸出，由信號處理電路進行處理。進一步，所素檢測儀還包括溫度補償元件、溫度控制電路和電流控制電路， 溫度補償元件通過溫度控制電路與雷射發射模塊相聯，電流控制電路與雷射發 射模塊相聯。進一步，所述溫度補償元件為熱敏電阻。進一步，在檢測儀殼體外部安裝有顯示屏，所述顯示屏通過顯示控制電路 與信號處理電路相聯。 進一步，所述雷射發射模塊為半導體雷射發射器。進一步，檢測儀殼體外部安裝有報警燈，報警燈與信號處理電路相聯。進一步，所述氣室通過至少一個氣體擴散孔與外界相通。進一步，所述氣室通過直管與外界相通，直管上至少設置有一個氣體擴散孔。進一步，檢測儀通過電纜接入端來完成與終端機的連接和電源的輸入。進一步，檢測儀設置有掛鈎。本實用新型的有益效果是檢測儀殼體內科學排列了多個電學模塊，本身 不發熱，無電，無火，這種固有的安全性消除了爆炸的危險和電磁幹擾問題；由於使用了雷射單吸收線光譜技術和頻率掃描技術，測量的動態範圍大，可以有效的起到預警作用，對氣體種類有很高的選擇性；使用溫度控制電路和電流 控制電路，根據需要可以及時的對雷射進行控制，還可以通過程序進行自動控 制，滿足使用的需要；使用溫度補償元件，及時補償環境溫度變化時造成的測 量的誤差，進一步提高靈敏度和安全可靠性；外檢測儀殼體外部安裝顯示屏， 通過與信號處理電路相聯的顯示控制電路進行控制，能將實時參數顯示出來， 便於觀測；在殼體外部安裝的報警燈，能通過信號處理電路的控制，及時發出 報警信號，引起工作人員的注意；使用CPU為核心的信號處理電路和顯示控制 電路，反應速度快，顯示及時；通過在氣室上設置氣體擴散孔，取樣準確；主 殼體採用高強度工程塑料一次鑄模製造而成，強度高，封閉性好，對環境適應 性強，能在潮溼、粉塵較多的環境下使用，結構緊湊，壽命較長；殼體頂端設 有掛鈎，方便懸掛。


以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。圖l為本實用新型原理框圖；圖2為實用新型結構示意圖；具體實施方式
圖1為本實用新型原理框圖，如圖所示雷射發射模塊5發出的調製雷射進入氣室後，經反射由光電探測器8轉換成電信號輸出，由信號處理電路9進 行處理，雷射發射模塊5通過溫度控制電路6和電流控制電路7進行調整。圖2為實用新型結構示意圖，如圖所示包括探頭1和和以微處理器為核心的信號處理電路5，探頭包括半導體雷射發射模塊5、光電探測器8和氣室10， 雷射發射模塊5發出的調製雷射進入氣室後，經反射由光電探測器8轉換成電 信號輸出，由信號處理電路9進行處理。信號處理電路9包含CPU晶片、收發器、鎖存器、存儲器、解碼器、接口 擴展晶片、模數轉換器。在CPU的各線端上分別連接有分開關，分開關位於主 殼體的面板上並分別對應於自檢、校準、單測、連測、地址+1、存儲等功能， 在CPU的RESET線端連接有包括開關SWO的開關電路，開關SWO也置於主殼體的面板上並對應於電源開關。半導體雷射發射模塊5為DFB雷射發射器，DFB (分布反饋式)雷射器雷射 譜線寬度要小於0.04 nm，而且DFB雷射波長隨溫度的漂移相對較小，並具有 高的邊模抑制比。這些特性使得DFB雷射器非常適合在本實用新型中的應用。在檢測儀殼體內還設置有熱敏電阻4、溫度控制電路6和電流控制電路7， 熱敏電阻4通過溫度控制電路6與雷射發射模塊5相聯，電流控制電路7與激 光發射模塊5相聯，通過溫度控制和電流控制來對雷射器發出的雷射束進行調 整；檢測儀外殼上安裝有液晶顯示屏12，通過設置在殼內的與信號處理電路9 相聯的顯示控制電路13的控制，能夠實時顯示被測氣體的濃度值；檢測儀外殼 上還安裝有報警燈14，報警燈選用聲光報警裝置。探頭的氣室10連接一個直管15，直管外壁上設有多個與外界相通的氣體擴 散孔101，可以保證氣體的均勻滲入氣室10，取樣準確，檢測儀外殼採用高強 度工程塑料一次鑄模製造完成，耐磨耐摔，封閉性好，檢測儀通過電纜接入端2 來完成與終端機的連接和電源的輸入，在檢測儀的外部頂端設置有掛鈎16,方 便懸掛。本實用新型的工作過程是DFB雷射發射器發出的經過調製的雷射探測光， 照射到氣室內的探測區域，反射回的雷射經光電轉換器得到電信號，電信號進 入信號處理電路進行處理，並由顯示控制電路控制，在液晶顯示屏上給予顯示， 並可反饋至終端機。當濃度超過規定值時，還能由信號處理電路控制報警燈發出警報聲並伴隨閃光。該實用新型既可以用於井下瓦斯濃度檢測，也可以用於煤氣管道的洩露檢最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制， 儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應 當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技 術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.一種雷射瓦斯檢測儀，包括探頭(1)和信號處理電路(9)，其特徵在於所述探頭包括雷射發射模塊(3)、光電探測器(8)和氣室(10)，雷射發射模塊(5)發出的調製雷射進入氣室後，經反射由光電探測器(8)轉換成電信號輸出，由信號處理電路(9)進行處理。
2. 根據權利要求1所述的雷射瓦斯檢測儀，其特徵在於還包括溫度補償 元件(4)、溫度控制電路(6)和電流控制電路(7)，溫度補償元件(4)通過 溫度控制電路(6)與雷射發射模塊(5)相聯，電流控制電路(7)與雷射發射 模塊(5)相聯。
3. 根據權利要求2所述的雷射瓦斯檢測儀，其特徵在於所述溫度補償元 件(4)為熱敏電阻。
4. 根據權利要求1至3任一權利要求所述的雷射瓦斯檢測儀，其特徵在於 在檢測儀殼體外部安裝有顯示屏(12 )，所述顯示屏(12 )通過顯示控制電路(13 ) 與信號處理電路(9)相聯。
5. 根據權利要求4所述的雷射瓦斯檢測儀，其特徵在於所述雷射發射模 塊(5)為半導體雷射發射器。
6. 根據權利要求5所述的雷射瓦斯檢測儀，其特徵在於檢測儀殼體外部 安裝有報警燈(14)，所述報警燈(14)與信號處理電路(9)相聯。
7. 根據權利要求6所述的雷射瓦斯檢測儀，其特徵在於所述氣室(10) 通過至少一個氣體擴散孔(101)與外界相通。
8. 根據權利要求7所述的雷射瓦斯檢測儀，其特徵在於所述氣室(10) 通過直管(15)與外界相通，直管(15)上至少設置有一個氣體擴散孔(101)。
9. 根據權利要求8所述的雷射瓦斯檢測儀，其特徵在於檢測儀通過電纜 接入端(2)來完成與終端機的連接和電源的輸入。
10. 根據權利要求9所述的雷射瓦斯檢測儀，其特徵在於檢測儀設置有掛鈎(16)。
專利摘要本實用新型公開了一種雷射瓦斯檢測儀，包括探頭和信號處理電路，探頭包括雷射發射模塊、光電探測器和氣室，雷射發射模塊發出的調製雷射進入氣室後，經反射由光電探測器轉換成電信號輸出，由信號處理電路進行處理，該檢測儀使用了雷射單吸收線光譜技術和頻率掃描技術，本身不發熱，不發火，安全係數高；測量的動態範圍大；反應速度快；對氣體種類有很高的選擇性；封閉性好，對環境適應性強；結構緊湊；壽命較長；穩定性好，精度高，既可以用於井下瓦斯濃度檢測，也可以用於煤氣管道的洩露檢測。
文檔編號G01N21/31GK201166640SQ200820097900
公開日2008年12月17日 申請日期2008年3月26日 優先權日2008年3月26日
發明者慶 於, 瀟 馮, 孫世嶺, 崔洪亮, 強 黃 申請人:煤炭科學研究總院重慶研究院