一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統的製作方法
2023-06-03 11:06:06 1
一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統，包括DFB雷射器，DFB雷射器通過光纖與光分路器的輸入埠連接，光分路器的輸出埠與各個準直器連接，還包括與各個準直器對應的探測器，各個探測器探測對應的準直器的出射雷射的光信號，各個探測器均與採集卡連接，各個準直器的出射雷射分為縱向雷射和橫向雷射，縱向雷射和橫向雷射構成井字形雷射矩陣。本實用新型大區域內布局同類氣體傳感器共用一個雷射器具有經濟性，適用性。
【專利說明】 一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及氣體濃度檢測領域，更具體涉及一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統，適用於大面積區域監測同種氣體，特別用在替換需要用多點位傳感器探測氣體洩露的場合。
【背景技術】
[0002]本實用新型所採用的監測原理技術是TDLAS技術，作為一種日趨完善的雷射光譜吸收方法的氣體濃度監測技術，應用越來越廣泛。在要求測量精度，性能穩定，維護費用低等要求較高的應用裡，已經開始有取代電化學，紅外NDIR等技術的跡象。然後由於雷射器的成本相對較高，阻礙了 TDLAS氣體傳感的普及。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是在於針對現有技術存在的上述在某些測量區域較大，又是監測同種氣體的需求的問題，提供一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統，即節約費用，後期維護也很方便，具有很強的實用價值。
[0004]本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現:
[0005]一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統，包括DFB雷射器，DFB雷射器通過光纖與光分路器的輸入埠連接，光分路器的輸出埠與各個準直器連接，還包括與各個準直器對應的探測器，各個探測器探測對應的準直器的出射雷射的光信號，各個探測器均與採集卡連接，各個準直器的出射雷射分為縱向雷射和橫向雷射，縱向雷射和橫向雷射構成井字形雷射矩陣。
[0006]如上所述的準直器包括第一準直器、第二準直器、第三準直器、第四準直器、第五準直器、第六準直器、第七準直器和第八準直器，第一準直器、第二準直器、第三準直器和第四準直器的出射雷射構成4條平行的橫向雷射；第五準直器、第六準直器、第七準直器和第八準直器的出射雷射構成4條平行的且與橫向雷射垂直的縱向雷射；所述的探測器包括第一探測器、第二探測器、第三探測器、第四探測器、第五探測器、第六探測器、第七探測器和第八探測器，第一探測器、第二探測器、第三探測器、第四探測器、第五探測器、第六探測器、第七探測器和第八探測器分別對應探測第一準直器、第二準直器、第三準直器、第四準直器、第五準直器、第六準直器、第七準直器和第八準直器的出射雷射。
[0007]本實用新型與現有技術相比，具有以下優點:
[0008]TDLAS氣體傳感器所用的雷射器佔整體材料成本的80%以上，大區域內布局同類氣體傳感器共用一個雷射器具有經濟性，適用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型實施例的準直器和探測器分布示意圖。
[0010]圖2是本實用新型的應用方案示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步詳細描述。
[0012]實施例1
[0013]一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統，包括DFB雷射器，DFB雷射器通過光纖與光分路器的輸入埠連接，光分路器的輸出埠與各個準直器連接，還包括與各個準直器對應的探測器，各個探測器探測對應的準直器的出射雷射的光信號，各個探測器均與採集卡連接，各個準直器的出射雷射分為縱向雷射和橫向雷射，縱向雷射和橫向雷射構成井字形雷射矩陣。
[0014]在本實施例中，準直器包括第一準直器、第二準直器、第三準直器、第四準直器、第五準直器、第六準直器、第七準直器和第八準直器，第一準直器、第二準直器、第三準直器和第四準直器的出射雷射構成4條平行的橫向雷射；第五準直器、第六準直器、第七準直器和第八準直器的出射雷射構成4條平行的且與橫向雷射垂直的縱向雷射；所述的探測器包括第一探測器、第二探測器、第三探測器、第四探測器、第五探測器、第六探測器、第七探測器和第八探測器，第一探測器、第二探測器、第三探測器、第四探測器、第五探測器、第六探測器、第七探測器和第八探測器分別對應探測第一準直器、第二準直器、第三準直器、第四準直器、第五準直器、第六準直器、第七準直器和第八準直器的出射雷射。
[0015]TDLAS技術是根據雷射光譜吸收理論計算氣體濃度的技術，不同氣體的吸收波長一般有差異，根據待測氣體的吸收波長選取不同雷射器，DFB雷射器需要TEC製冷，是溫度穩定在±0.0l0C,DFB雷射器採用正弦波和三角波疊加的調製波形驅動，DFB雷射器通過單模光纖射出最大功率為1mW的雷射，經過FC / APC接頭接入多路光分路器，將光源分成N等分，根據布局的氣室個數，確定分路器的路數，選擇合適的光分路器，光分路器將DFB雷射器的入射光分成N多份，經過光分路器的光通過各個準直器出射，這樣就可以多路共用一路雷射光源信號，實現通過單個雷射器監測多點氣體濃度。光強的衰減與待測氣體的濃度成正比關係。在待測氣體現場安裝各個準直器和探測器，氣體自由擴散後。各個探測器將各個準直器的雷射信號轉化為電信號輸入到採集卡。
[0016]當需要在一個大區域內探測洩露氣體時，目前的常規做法是，在該區域內分布安裝該型氣體探測器，當某處管路發生氣體洩露，則附近的探測器最先感知到濃度變化，則發生報警，便可確定氣體洩露位置，並能判斷氣體洩露程度。這種方法，需要在一定面積內安裝一個探測器，在大區域內需安裝大量的探測器。本實用新型的實現該功能的方案是，採用一個DFB雷射器經過光分路器之後，分多路布線出光，排成矩陣式結構，採集器從第I路雷射(第一準直器出射的雷射)依次掃描到第8路雷射(第八準直器出射的雷射)，第一探測器到第八探測器依次接收對應的光信號，採集卡AD轉換之後，解調出對應線路的氣體濃度。如第一探測器和第八探測器都檢測出氣體洩漏，則判斷在Al區存在洩漏點，同理，如第四探測器和第五探測器都檢測出氣體洩漏，則判斷在D4區存在洩漏點，以此類推，通過這種光路結構設計，通過一個雷射器就可以達到檢測多點氣體濃度的目的。
[0017]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
【權利要求】
1.一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統，包括DFB雷射器，其特徵在於，DFB雷射器通過光纖與光分路器的輸入埠連接，光分路器的輸出埠與各個準直器連接，還包括與各個準直器對應的探測器，各個探測器探測對應的準直器的出射雷射的光信號，各個探測器均與採集卡連接，各個準直器的出射雷射分為縱向雷射和橫向雷射，縱向雷射和橫向雷射構成井字形雷射矩陣。
2.根據權利要求1所述的一種通過單個雷射器實現多點氣體濃度監測系統，其特徵在於，所述的準直器包括第一準直器、第二準直器、第三準直器、第四準直器、第五準直器、第六準直器、第七準直器和第八準直器，第一準直器、第二準直器、第三準直器和第四準直器的出射雷射構成4條平行的橫向雷射；第五準直器、第六準直器、第七準直器和第八準直器的出射雷射構成4條平行的且與橫向雷射垂直的縱向雷射；所述的探測器包括第一探測器、第二探測器、第三探測器、第四探測器、第五探測器、第六探測器、第七探測器和第八探測器，第一探測器、第二探測器、第三探測器、第四探測器、第五探測器、第六探測器、第七探測器和第八探測器分別對應探測第一準直器、第二準直器、第三準直器、第四準直器、第五準直器、第六準直器、第七準直器和第八準直器的出射雷射。
【文檔編號】G01N21/31GK204165896SQ201420684133
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月15日 優先權日:2014年11月15日
【發明者】耿學明, 胡學秋, 吳銀偉, 張春萍, 武治國 申請人:武漢新烽光電科技有限公司