一種開放式氣體濃度檢測裝置的製作方法

2023-05-02 05:14:46 2

本發明屬於雷射技術檢測氣體領域，具體涉及以一種開放式氣體濃度檢測裝置。

背景技術：

當前，隨著工業的迅猛發展，其中化工、礦產以及油氣開採行業等在生產過程中難免產生易燃易爆、有毒的危險性氣體，例如甲烷、一氧化碳等。危險氣體一旦洩漏，導致爆炸和中毒，會釀成重大安全事故，造成人員和財產的巨大損失。

目前現有的利用開放檢測光路的氣體濃度檢測裝置中，主要有以下幾種方式：(1)收、發分體結構，一端是光發射，另一端是光接收，這種結構的抗震、抗風性能很差，極容易出現光信號丟失的現象，光路不夠穩定；(2)收、發一體結構(光纖)，發射部分是由固定在透鏡上或是透鏡以外部位的光纖準直器將雷射器發出的光發射出去，經過反射面反射回來由透鏡接收，這種結構的體積較大，很難實現設備的小型化；(3)收、發一體結構(無光纖)，發射部分由雷射器直接組成，不需要光纖，雷射器與接收部分的透鏡被固定在一個基座上，這種結構體積較大，較難實現小型化。因此設計一種光路穩定的小型化開放式氣體濃度檢測裝置，成為本行業迫切需要解決的問題。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種開放式氣體濃度檢測裝置，結構簡單、使用方便，可使整體結構小型化，且檢測光路較為穩定。

為實現上述目的，本發明所提供的開放式氣體濃度檢測裝置，包括檢測模塊和反射鏡，待檢測氣體區域位於所述檢測模塊和所述反射鏡之間；所述檢測模塊包括隔爆外殼、雷射器、接收器和透鏡，所述雷射器和所述接收器位於所述隔爆外殼內，所述透鏡設於所述隔爆外殼的側壁上，並與所述反射鏡相對；所述雷射器和所述接收器位於所述透鏡的一側且關於所述透鏡的主光軸對稱，所述反射鏡的與所述透鏡的主光軸垂直；所述雷射器發出的雷射穿過所述透鏡及待檢測氣體區域後到達反射鏡上，經反射鏡反射後的光線穿過待檢測氣體區域及所述透鏡到達接收器。

本發明所提供的開放式氣體濃度檢測裝置，將雷射器、接收器以及透鏡集成在一個檢測模塊中，其中透鏡作為該檢測模塊的窗口，雷射器發出的雷射經過透鏡，將光信號發射出去，並與待檢測氣體區域內的待檢測其與作用後，經反射鏡返回時再次與待檢測氣體作用，然後經過透鏡被接收器接收，最後可經過後續電路等做信號處理，從而實現了雷射對氣體的濃度檢測過程。其中，該開放式氣體濃度檢測裝置的氣體濃度檢測過程充分利用了光的折射原理、光的可逆原理以及光的成像原理，使得該開放式氣體濃度檢測裝置的結構簡單、使用方便。

因雷射器與接收器可以以微小型元件的形式裝配至透鏡的主光軸兩側，該開放式氣體濃度檢測裝置的整體尺寸主要取決於透鏡的直徑與焦距。如此一來，該開放式氣體濃度檢測裝置與已存在的開放光路檢測產品相比，可以很大程度地縮小檢測模塊的尺寸。

由於雷射器和接收器分布於透鏡的主光軸的兩側，是一個對稱結構，安裝時，軸向上沒有方向定位的要求，即該開放式氣體濃度檢測裝置的軸向上無論什麼方向，都可以保證光與氣體接觸的長度是相同的，進而對待檢測氣體的準確度不會產生影響，即檢測光路較為穩定。

另外，該隔爆外殼耐壓滿足gb3836.2-2010爆炸性環境，第2部分：由隔爆外殼「d」保護的設備」中15章1節中外殼耐壓試驗的要求，很容易實現「ip67」防護等級要求，在很大程度上增強了該開放式氣體濃度檢測裝置的可靠性。

優選地，所述待檢測氣體區域的長度為5cm～15m。

優選地，還包括處理電路，所述處理電路分別與所述雷射器和所述接收器電連接，用於控制所述雷射器發出光信號，並將所述接收器接收的光信號進行處理。

優選地，還包括顯示單元，所述顯示單元位於所述外殼的外側壁上，並與所述控制電路電連接。

優選地，所述處理電路位於所述隔爆外殼內，並與用戶終端電連接。

優選地，所述透鏡的外側還設有透光保護蓋，所述透光保護蓋與所述隔爆外殼一起組成了防塵腔體，所述雷射器、所述接收器和所述透鏡均位於所述防塵腔體內。

優選地，所述透光保護蓋的外側壁還設有增透膜。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1是本發明實施例的開放式氣體濃度檢測裝置的原理圖。

附圖中，標記如下：

1檢測模塊

11雷射器

12接收器

13透鏡

14隔爆外殼

2反射鏡

3待檢測氣體區域

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

本發明實施例提供一種開放式氣體濃度檢測裝置，包括檢測模塊1和反射鏡2，待檢測氣體區域3位於檢測模塊1和反射鏡2之間；檢測模塊1包括隔爆外殼14、雷射器11、接收器12和透鏡13，雷射器11和接收器12位於隔爆外殼14內，透鏡13設於隔爆外殼14的側壁上，並與反射鏡2相對；雷射器11和接收器12位於透鏡13的一側且關於透鏡13的主光軸對稱，反射鏡2的與透鏡13的主光軸垂直；雷射器11發出的雷射穿過透鏡13及待檢測氣體區域3後到達反射鏡2上，經反射鏡2反射後的光線穿過待檢測氣體區域3及透鏡13到達接收器12。

本實施例所提供的開放式氣體濃度檢測裝置，如圖1所示，將雷射器11、接收器12以及透鏡13集成在一個檢測模塊1中，其中透鏡13作為該檢測模塊1的窗口，雷射器11發出的雷射經過透鏡13，將光信號發射出去，並與待檢測氣體區域3內的待檢測其與作用後，經反射鏡2返回時再次與待檢測氣體作用，然後經過透鏡13被接收器12接收，最後可經過後續電路等做信號處理，從而實現了雷射對氣體的濃度檢測過程。其中，該開放式氣體濃度檢測裝置的氣體濃度檢測過程充分利用了光的折射原理、光的可逆原理以及光的成像原理，使得該開放式氣體濃度檢測裝置的結構簡單、使用方便。

因雷射器11與接收器12可以以微小型元件的形式裝配至透鏡13的主光軸兩側，該開放式氣體濃度檢測裝置的整體尺寸主要取決於透鏡13的直徑與焦距。如此一來，該開放式氣體濃度檢測裝置與已存在的開放光路檢測產品相比，可以很大程度地縮小檢測模塊1的尺寸。

由於雷射器11和接收器12分布於透鏡13的主光軸的兩側，是一個對稱結構，安裝時，軸向上沒有方向定位的要求，即該開放式氣體濃度檢測裝置的軸向上無論什麼方向，都可以保證光與氣體接觸的長度是相同的，進而對待檢測氣體的準確度不會產生影響，即檢測光路較為穩定。

另外，該隔爆外殼14耐壓滿足gb3836.2-2010爆炸性環境，第2部分：由隔爆外殼14「d」保護的設備」中15章1節中外殼耐壓試驗的要求，很容易實現「ip67」防護等級要求，在很大程度上增強了該開放式氣體濃度檢測裝置的可靠性。

在上述實施例中，可通過調整雷射器11所發出的雷射與透鏡13的主光軸的角度以及反射鏡2與透鏡13之間的距離，改變待檢測氣體區域3的大小，即有效光程的大小，有效光程越大檢測結果越準確。在本實施例中，待檢測氣體區域3的長度設置為5cm～15m，在檢測過程中可根據具體情況調節反射鏡2到透鏡13之間的距離，相應的調節雷射器11即可，檢測範圍較大，且靈活。

在上述實施例中，該開放式氣體濃度檢測裝置的接收器12接收光信號後，可將該光信號轉化成電信號並將其傳輸至外界其他處理裝置，以便進行分析並計算該氣體的濃度。在本實施例中，為了簡化該開放式氣體濃度檢測裝置的整體結構，該開放式氣體濃度檢測裝置還包括處理電路，該處理電路分別與雷射器11和接收器12電連接，用於控制雷射器11發出光信號，並將接收器12接收的光信號進行處理。也就是說，用戶可以通過該處理電路控制雷射器11發出光信號，並對接收器12所接收的光信號進行分析計算，直接獲得待檢測氣體的濃度，無需通過其他附加的計算設備，使用簡單。

在上述實施例中，該開放式氣體濃度檢測裝置還包括顯示單元，該顯示單元位於外殼的外側壁上，並與控制電路電連接，檢測完成後，氣體濃度的結果直接在顯示單元上顯示，使用方便。另外，該顯示單元還可以用於顯示檢測過程中的其他參數等，便於使用者觀察、記錄。

在上述實施例中，將處理電路設於隔爆外殼14內，結構更為緊湊，另外，該處理電路與用戶終端電連接，即該處理電路可將檢測結果以及檢測過程中的各項參數以信號的形式發送給用戶終端，如計算機、手機等，以便於遠程觀察、記錄，使用方便。

在上述實施例中，透鏡13位於隔爆外殼14的側壁上，為了保護該透鏡13，在透鏡13的外側還設有透光保護蓋，此處「透鏡13的外側」是指與隔爆外殼14內相反的一側，也就是朝向反射鏡2的一側。該透光保護蓋與隔爆外殼14一起組成了防塵腔體，其中，雷射器11、接收器12和透鏡13均位於防塵腔體內，可保證該檢測模塊1內部的清潔度，避免由於灰塵的進入影響檢測結果。另外，在本實施例中，在透光保護蓋的外側還設有增透膜，減小該透光保護蓋對光傳輸的影響。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。