一種擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置的製造方法
2023-05-05 18:36:36
一種擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置的製造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及天然氣管道洩漏檢測技術領域，具體涉及一種用於擴散式天然氣站場瓦斯洩露的雷射在線監測預警裝置。
【背景技術】
[0002]天然氣管網具有跨越地域廣闊，操作工況以及環境情況複雜等特點，致使管道洩漏檢測存在困難。目前天然氣管道洩漏檢測技術主要包括電纜光纖洩漏檢測法、聲波洩漏法、基於管道模型洩漏檢測法、壓力梯度法、質量流量平衡法、負壓波方法、管道內部漏磁檢測等方法，天然氣管道洩漏檢測技術是多學科知識綜合，各種方法有各自的特點、優點和缺點，目前採用雷射吸收光譜技術可實現在線定量遙測天然氣管道洩漏，具有快捷、準確、智能及安全等特點。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型提供一種擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，其零漂移，不受外界氣體幹擾，結構簡單，響應速度快，易於實用，維護成本低，可以廣泛應用於天然氣壓氣站場、天然氣輸送站場等眾多場地。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案:
[0005]—種擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，包括中控室主機單元、顯示器以及多個安裝於監測現場的監測探頭，所述中控室主機單元與所述顯示器連通，所述中控室主機單元通過多路光纖與所述監測探頭連接，所述中控室主機單元包括單元外殼以及設置在該單元外殼內的開關電源、雷射器控制電源、信號發生器、雷射器、環形器、多路光開關、光電探測器、前置放大器、鎖相放大器、數據採集卡和工控主板；
[0006]所述雷射器、環形器、多路光開關依次連接，所述雷射器控制電源用於雷射器的供電，所述信號發生器用於調製雷射器的輸出波長；
[0007]所述前置放大器、鎖相放大器、數據採集卡和工控主板依次連接，所述前置放大器的輸入端通過所述光電探測器與所述環形器信號連接，所述鎖相放大器和數據採集卡分別與所述信號發生器連接，分別用於接收信號發生器發送的觸發信號和參考信號。
[0008]優選地，所述工控主板通過設置在所述單元外殼上的VGA接頭外接所述顯示器。
[0009]優選地，所述多路光開關通過設置在所述單元外殼上的FC/APC光纖接頭外接對應的光纖。
[0010]優選地，所述信號發生器能產生1Hz鋸齒波和1KHz正弦波對所述雷射器的輸出波長進行調製。
[0011]優選地，所述觸發信號為1Hz的方波信號。
[0012]優選地，所述參考信號為1KHz的參考正弦波。
[0013]優選地，所述光纖為單芯單模的鎧裝光纖。
[0014]由以上技術方案可知，本實用新型通過分布在監測現場的監測探頭，監測不同安裝位置的瓦斯濃度，並通過光纖傳送信號至中控室主機單元進行信號處理，再通過顯示器監測瓦斯濃度，結構簡單，響應速度快，易於實用，維護成本低，可以廣泛應用於天然氣壓氣站場、天然氣輸送站場等眾多場地。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構原理框圖；
[0016]圖2為中控室主機單元的結構示意圖。
[0017]圖中:100、中控室主機單元，101、單元外殼，102、開關電源，103、雷射器控制電源，104、信號發生器，105、雷射器，106、環形器，107、多路光開關，108、光電探測器，109、前置放大器，110、鎖相放大器，111、數據採集卡，112、工控主板，113、VGA接頭，114、FC/APC光纖接頭，200、顯示器，300、監測探頭，400、光纖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型的一種優選實施方式作詳細的說明。
[0019]如圖1所示，所述擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置包括中控室主機單元100、顯示器200和多個安裝於監測現場的監測探頭300。所述中控室主機單元100與所述顯示器200連通，所述中控室主機單元100通過多路光纖400與所述監測探頭300連接，監測探頭用於監測不同安裝位置的瓦斯濃度，並通過光纖傳送信號至中控室主機單元進行信號處理，再通過顯示器監測瓦斯濃度，判斷是否報警，相關報警值可以通過上位機軟體進行設置。優選地，所述光纖400採用單芯單模的鎧裝光纖，滿足監測現場複雜環境的要求，所述監測探頭300選擇不帶電的類型，自身不帶電，因此是本徵安全的。
[0020]如圖2所示，所述中控室主機單元100包括單元外殼101以及設置在該單元外殼內的開關電源102、雷射器控制電源103、信號發生器104、雷射器105、環形器106、多路光開關107、光電探測器108、前置放大器109、鎖相放大器110、數據採集卡111和工控主板112。
[0021]所述開關電源102用於將220V電壓轉換為不同電路板所需要的電壓值。
[0022]所述雷射器105、環形器106、多路光開關107依次連接，所述雷射器控制電源103包括溫度控制部分和電流控制部分，用於向雷射器供電，本實施例中雷射器優選為DFB雷射器，用於產生1653nm中心吸收波長。
[0023]所述前置放大器109、鎖相放大器110、數據採集卡111和工控主板112依次連接，所述前置放大器109的輸入端通過所述光電探測器108與所述環形器106信號連接。
[0024]所述環形器106用於將DFB雷射光束傳輸到多路光開關107，經鎧裝光纖到達監測探頭300，然後經原路返回後的光信號經環形器分路到達所述光電探測器108進行後續處理。
[0025]所述多路光開關107用於將光束分為N路，經鎧裝光纖到達監測探頭監測不同安裝位置的瓦斯濃度。
[0026]所述光電探測108安裝在所述前置放大器109上，用於將光信號轉換為電信號並通過前置放大器進行放大。
[0027]所述鎖相放大器110和數據採集卡111分別與所述信號發生器104連接，分別用於接收信號發生器發送的觸發信號和參考信號。所述鎖相放大器110用於將放大後的信號進行解調獲得二次諧波信號和一次諧波信號，所述數據採集卡ill用於採集相對應的二次諧波信號和一次諧波信號，所述工控主板112用於將數據採集卡採集到的信號進行後續處理獲得相應的瓦斯濃度。
[0028]所述信號發生器104產生1Hz鋸齒波和1KHz的正弦波，能對雷射器的輸出波長產生調製；同時還向鎖相放大器提供1KHz的參考正弦波A，用於信號的解調，向數據採集卡提供與1Hz鋸齒波同頻的方波信號B，用於觸發數據採集卡採集一個周期的諧波信號。
[0029]所述工控主板112通過VGA接頭113外接所述顯示器200，所述多路光開關107通過FC/APC光纖114接頭外接對應的光纖400，所述VGA接頭113和FC/APC光纖接頭114都可以設置在單元外殼101上。
[0030]本實用新型的工作原理描述如下:
[0031]監測探頭懸掛於不同的監測地點，其懸掛位置周邊無阻擋，並且一定不能覆蓋監測探頭。中控室DFB雷射器在雷射器控制電源和信號發生器的作用下輸出1653nm的中心波長，並且在信號發生器產生的1Hz鋸齒波和1KHz的正弦波作用下對輸出雷射進行調製，調製後的雷射經過環形器到達多路光開關，經過光開關切換以後輸出到不同監測點處的監測探頭;雷射經過監測探頭內部的瓦斯氣體吸收以後再次經過鎧裝光纖返回至環形器，經過環形器以後由光電探測器接收轉換為電信號，然後經過前置放大器放大後由鎖相放大器解調，獲得一次和二次諧波信號，信號經過數據採集卡採集以後送入工控主板進行後續的數據處理和瓦斯濃度反演。
[0032]以上所述實施方式僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護範圍內。
【主權項】
1.一種擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，包括中控室主機單元(100)、顯示器(200)以及多個安裝於監測現場的監測探頭(300)，所述中控室主機單元(100)與所述顯示器(200)連通，所述中控室主機單元(100)通過多路光纖(400)與所述監測探頭(300)連接，其特徵在於，所述中控室主機單元(100)包括單元外殼(101)以及設置在該單元外殼內的開關電源(102)、雷射器控制電源(103)、信號發生器(104)、雷射器(105)、環形器(106)、多路光開關(107)、光電探測器(108)、前置放大器(109)、鎖相放大器(110)、數據採集卡(111)和工控主板(112); 所述雷射器(105)、環形器(106)、多路光開關(107)依次連接，所述雷射器控制電源(103)用於雷射器(105)的供電，所述信號發生器(104)用於調製雷射器(105)的輸出波長； 所述前置放大器(109)、鎖相放大器(110)、數據採集卡(111)和工控主板(112)依次連接，所述前置放大器(109)的輸入端通過所述光電探測器(108)與所述環形器(106)信號連接，所述鎖相放大器(110)和數據採集卡(111)分別與所述信號發生器(104)連接，分別用於接收信號發生器發送的觸發信號和參考信號。2.根據權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，其特徵在於，所述工控主板(112)通過設置在所述單元外殼(101)上的VGA接頭(113)外接所述顯示器(200)。3.根據權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，其特徵在於，所述多路光開關(107)通過設置在所述單元外殼(101)上的FC/APC光纖接頭(114)夕卜接對應的光纖(400)。4.根據權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，其特徵在於，所述信號發生器(104)能產生1Hz鋸齒波和1KHz正弦波對所述雷射器(105)的輸出波長進行調製。5.根據權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，其特徵在於，所述觸發信號為1Hz的方波信號。6.根據權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，其特徵在於，所述參考信號為1KHz的參考正弦波。7.根據權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，其特徵在於，所述光纖(400)為單芯單模的鎧裝光纖。
【專利摘要】本實用新型提供一種擴散式天然氣站場瓦斯洩露雷射在線監測預警裝置，包括中控室主機單元、顯示器以及多個安裝於監測現場的監測探頭，所述中控室主機單元與所述顯示器連通，所述中控室主機單元通過多路光纖與所述監測探頭連接，所述中控室主機單元包括單元外殼以及設置在該單元外殼內的開關電源、雷射器控制電源、信號發生器、雷射器、環形器、多路光開關、光電探測器、前置放大器、鎖相放大器、數據採集卡和工控主板。本實用新型通過分布在監測現場的監測探頭，監測不同安裝位置的瓦斯濃度，並通過光纖傳送信號至中控室主機單元進行信號處理，再通過顯示器監測瓦斯濃度，結構簡單，響應速度快，易於實用，維護成本低。
【IPC分類】G01M3/38, G01N21/17
【公開號】CN205384128
【申請號】CN201521062677
【發明人】張志榮, 董鳳忠, 羅淵敏, 吳邊, 夏滑, 龐濤, 崔小娟
【申請人】安徽中科智泰光電測控科技有限公司
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2015年12月20日