一種基於光纖Bragg光柵的催化燃燒式氣體濃度計的製作方法

2023-04-26 16:34:06

一種基於光纖Bragg光柵的催化燃燒式氣體濃度計的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於光纖Bragg光柵的催化燃燒式氣體濃度計，屬於光電子測量【技術領域】。本實用新型包括測溫裝置、氣體燃燒裝置和隔爆裝置；所述測溫裝置包括光纖Bragg光柵、圓柱形導熱壁、光纖引出線，其中光纖Bragg光柵通過保護套管封裝成為光纖測溫觸頭，光纖測溫觸頭粘貼在圓柱形導熱壁已固定半徑處開好的內孔中；所述氣體燃燒裝置包括催化劑層、加熱電阻鍍膜層、加熱源引線、電極，其中催化劑層敷在加熱電阻鍍膜層的外表面，加熱電阻鍍膜層位於導熱壁外表面；所述隔爆裝置包括隔爆罩、底座，其中隔爆罩將嵌入在底座上的測溫裝置與氣體燃燒裝置罩起來。本實用新型結構簡單、使用方便；同時抗幹擾能力強。
【專利說明】一種基於光纖Bragg光柵的催化燃燒式氣體濃度計
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於光纖Bragg光柵的催化燃燒式氣體濃度計，屬於光電子測量【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在易燃易爆氣體環境中，氣體檢測傳感器佔據著重要地位，可燃氣體濃度的超標對工作人員的人身安全和安全生產產生嚴重影響。長期研究表明，氣體濃度傳感器的實時監測在很大程度上決定了安全生產的運行可靠性。氣體傳感器不能及時的反應環境中可燃氣體的濃度或者損壞都會使得安全的不到保障，由於可燃氣體濃度超標而引發的惡性事故在國內外都屢有發生。
[0003]對可燃氣體的檢測一般使用催化燃燒式傳感器，它可以看成是一個小型化的熱量計，它的檢測原理在幾十年內沒有大的變化。催化燃燒式傳感器屬於高溫傳感器，是利用催化燃燒產生的熱效應原理。它的內部結構是檢測元件和補償元件配對組成測量電橋，如果可燃氣體存在時，可燃氣體在檢測元件載體表面和催化劑的共同作用下發生無焰燃燒，載體溫度就相應升高，從而通過它內部的鉬電阻阻值也會發生相應改變，而補償元件溫度不變，則電橋就失去了平衡，由電路測出電阻的變化，並輸出一個與可燃氣體濃度成正比的電壓信號。所以，只要能測量檢測元件阻值大小，就可以計算出待測氣體的濃度。在整個測量過程中，催化劑是不被消耗的，即使在待測氣體濃度遠遠低於LEL時，也會在這個電橋上發生催化燃燒反應。但是該方法中使用的均為電信號，易受電磁幹擾的影響。

【發明內容】

[0004]本實用新型提供了一種基於光纖Bragg光柵的催化燃燒式氣體濃度計，以用於解決高溫引燃環境中可燃氣體存在安全隱患的問題及易受電磁幹擾的影響的問題。
[0005]本實用新型的技術方案是:一種基於光纖Bragg光柵的催化燃燒式氣體濃度計，包括測溫裝置、氣體燃燒裝置和隔爆裝置；所述測溫裝置包括光纖Bragg光柵1、圓柱形導熱壁7、光纖引出線9，其中光纖Bragg光柵I通過保護套管封裝成為光纖測溫觸頭，光纖測溫觸頭粘貼在圓柱形導熱壁7已固定半徑處開好的內孔中，光纖引出線9通過位於隔爆裝置底座6上的引出孔引出；所述氣體燃燒裝置包括催化劑層3、加熱電阻鍍膜層4、加熱源引線5、電極8，其中催化劑層3敷在加熱電阻鍍膜層4的外表面，加熱電阻鍍膜層4位於圓柱形導熱壁7外表面，從電極8引出的加熱源引線5與外部電源連接；所述隔爆裝置包括隔爆罩2、底座6，其中隔爆罩2將嵌入在底座6上的測溫裝置與氣體燃燒裝置罩起來。
[0006]所述圓柱形導熱壁7與光纖引出線9的交接處通過環氧樹脂進行密封。
[0007]本實用新型的工作原理是:
[0008]將光纖Bragg光柵I經過保護套管封裝後成為光纖測溫觸頭，將光纖測溫出頭粘貼在圓柱導熱壁7已開好的內孔中，並在圓柱的外表面敷上加熱電阻鍍膜層4，在加熱電阻鍍膜層4的外表面敷上催化劑層3，將加熱源引線5接於外部電源。開啟外部電源後，加熱電阻鍍膜層4加熱，為可燃氣體的燃燒提供引燃溫度。
[0009]不同濃度的氣體燃燒時所產生的熱量不同，測溫裝置中的圓柱形導熱壁7在不同的厚度下將產生不同的溫度分布，不同的溫度能引起測溫光纖Bragg光柵I的波長產生不同的偏移量，通過對測溫光纖Bragg光柵I的波長偏移量的測量可以實現對待測可燃氣體濃度的測量。
[0010]本實用新型的數學模型分析如下:
[0011]圓柱壁外表面的溫度增量(加熱電阻膜的溫度增量)Δ t與氣體燃燒的發熱量成正比，即
【權利要求】
1.一種基於光纖Bragg光柵的催化燃燒式氣體濃度計，其特徵在於:包括測溫裝置、氣體燃燒裝置和隔爆裝置；所述測溫裝置包括光纖Bragg光柵(I )、圓柱形導熱壁(7)、光纖引出線(9)，其中光纖Bragg光柵(I)通過保護套管封裝成為光纖測溫觸頭，光纖測溫觸頭粘貼在圓柱形導熱壁(7)已固定半徑處開好的內孔中，光纖引出線(9)通過位於隔爆裝置底座(6)上的引出孔引出；所述氣體燃燒裝置包括催化劑層(3)、加熱電阻鍍膜層(4)、加熱源引線(5)、電極(8)，其中催化劑層(3)敷在加熱電阻鍍膜層(4)的外表面，加熱電阻鍍膜層(4)位於圓柱形導熱壁(7)外表面，從電極(8)引出的加熱源引線(5)與外部電源連接；所述隔爆裝置包括隔爆罩(2)、底座(6)，其中隔爆罩(2)將嵌入在底座(6)上的測溫裝置與氣體燃燒裝置罩起來。
2.根據權利要求1所述的基於光纖Bragg光柵的催化燃燒式氣體濃度計，其特徵在於:所述圓柱形導熱壁(7)與光纖引出線(9)的交接處通過環氧樹脂進行密封。
【文檔編號】G01N25/22GK203587537SQ201320730183
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】李川, 楊彤瑤, 李英娜, 謝濤, 趙振剛 申請人:昆明理工大學