基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置的製作方法

2023-10-05 22:52:34 3

專利名稱：基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於火災氣體檢測領域，具體涉及一種基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置。
背景技術：
在火災探測、報警技術方面，由於各種固體可燃物多為有機物，在火災發生的早期階段，會產生CO等氣體，同時火災早期沒有熱氣流擾動，CO等氣體能在空氣中遵循布朗運動自由擴散，且能穿過室內熱屏障、屋頂空間、空穴、門縫等，現有的早期火災探測器採用離子、光電感煙探測器，這些探測器發現陰燃火災較為緩慢。利用這些器件製作的氣體傳感元件具有易中毒、穩定性差、壽命短以及使用不便等缺點，因此尋求一種利用光聲等原理製成的CO等氣體火災探測器是本領域技術人員的研究目標。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種結構簡單、緊湊、體積小、靈敏度高、既可可攜式也可固定在現場的基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置。
本實用新型提出的一種基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，由光聲光譜氣體分析裝置和火災報警控制裝置組成，光聲光譜氣體分析裝置由光源1、斬波器34、濾光片選擇輪4、濾光片輪軸5、光聲池6、微音器7、紅外探測器8、氣體分析裝置電源10、控制裝置11、基座12、採氣泵23、質量流量計32、火災報警控制裝置組成，其中，斬波器34由斬波器立柱2和斬波器葉輪3組成，斬波器葉輪3固定於斬波器立柱2上，斬波器立柱2固定於基座12上；濾光片選擇輪4固定于波光片輪軸5上；光聲池6中空，內壁為呈圓柱形的光聲池鍍金管35；微音器7為二隻，分別固定於光聲池鍍金管35的中央；氣體分析裝置電源10固定於基座12上，由放大器24、控制器電源25、執行器電源26和光源電源27組成；控制裝置11固定於基座上，由濾光片輪控制器28、電磁閥控制器29、採氣泵控制器30、質量流量計控制器31組成，控制裝置11連接數據採集器39；放大器24為二個，一個固定於光聲池6的上端，另一個放大器24固定於紅外探測器8一側；光聲池24外圍設有進氣孔36、出氣孔37；電磁閥22為兩個，分別連接光聲池的進氣孔36、出氣孔37；採氣泵23的一端連接電磁閥22，另一端連接質量流量計32；光源1對準斬波器的進光口，斬波器的出光口對準濾光片選擇輪上的濾光片38，濾光片38對準光聲池6的進光口，光聲池6的出光口對準紅外探測器8；火災報警控制裝置由數據採集器39、微機33和印表機經電路連接組成，火災報警控制裝置的數據採集器39與氣體分析裝置的控制裝置11相聯。
本實用新型中，控制器電源25分別連接放大器24、濾光片選擇輪4、電磁閥控制器29、採氣泵控制器30、質量流量計控制器31；執行器電源25分別連接濾光片輪控制器28、電磁閥22；光源電源27連接光源1。
本實用新型中，控制裝置11中的濾光片選擇輪控制器28連接濾光片選擇輪4、電磁閥控制器29連接電磁閥22，採氣泵控制器30連接採氣泵23，質量流量計控制器31連接質量流量計32。
本實用新型中，火災報警控制裝置可以選用通用的火災報警器，較佳的可以選用在微機33面板上設有液晶顯示屏14、聯動指示信息15、火災報警信息16、狀態指示燈17、功能操作鍵18、直接起停鍵19、氣體光聲光譜分析裝置控制鍵20，這些部件分別與微機33的控制晶片連接。
本實用新型中，濾光片選擇輪4呈圓形，以圓軸為中心四周對稱分布四塊濾光片38。通過轉到不同的濾光片可以分別對4種氣體進行實時檢測，在外界環境幹擾因素比較大的情況下，也可以安裝與之相對應的濾光片作為參考，這樣既可以同時測量3種氣體，也很好地避免了外界環境帶來的幹擾。
本實用新型中，罩殼9通過螺栓連接基座12。
本實用新型中，罩殼9的底部設有減震塑料墊腳13。
本實用新型中，光源1採用大功率紅外輻射光源。
本實用新型中，光聲池6外部可採用鋁材料，主要考慮導熱性好，重量輕。內部為光聲池鍍金管可採用黃銅材料，其內壁採用圓柱形結構，並經過拋光鍍金，同時光聲池鍍金管內壁中央上下各放置了一隻高精度微音器7。
本實用新型工作時有兩種狀態主動採氣和被動採氣，對常壓氣體樣品進行檢測時可以外接採氣管利用光聲氣體分析儀中的採氣泵主動採集氣體樣品；對正壓氣體樣品進行檢測時關閉採氣泵即可實現被動採氣，並且可以利用質量流量控制計實現流速和成分比例的控制。氣體濃度測量的過程為裝置開機初始化，包括鎖相放大器初始化，光源預熱，濾光片定位，斬波器運行等準備工作。光源聚焦進入光聲池，光聲池內的被測氣體吸收雷射輻射能量而產生壓力波，由微音器轉換成電信號，再通過計算機計算得出相應的氣體濃度；火災報警控制裝置通過程序或者操作指令，控制進氣/出氣電磁閥和氣體採集泵採集氣體，氣體進入光聲池後進行光聲測量時關閉氣閥。如果需要用標準氣體對裝置進行標定，可通過計算機-AD/DA數據採集器-氣體質量流量控制計來控制氣體的進氣流量和配比，從而可以用已知濃度的氣體來標定裝置。火災報警控制裝置通過USB接口的GPIB模塊控制放大器進行靈敏度、時間常數的選擇，按順序採集光聲信號和光源功率信號，並作相應於當前濾光片透射波長的氣體濃度計算。火災報警控制裝置液晶屏顯示和存儲氣體測量的結果，當氣體濃度值超過報警值時裝置發出聲光報警。氣體採樣的間隔、採樣次數、測量時間、報警域值可人為設定。
本實用新型的火災報警控制裝置採用先進的微計算機作為處理核心，具有數據採集處理、液晶顯示、按鈕控制操作、火災自動檢測及報警、早期故障檢測及報警、現場編程、事件記錄、靈敏度設定、復位、自檢及裝置維護等功能。液晶顯示屏14實時顯示被測氣體濃度曲線，當氣體濃度超過設定值，顯示火災報警信息16並顯示相應的狀態指示燈17，光聲光譜氣體分析裝置的氣體種類選擇，採樣時間，次數，流量計配比等功能都由氣體光聲光譜分析裝置控制鍵20操作完成，功能操作鍵18用來選擇不同的功能，便於對不同功能加以設置，直接起停鍵19用來啟動和停止火災報警控制裝置，所有報警記錄，故障記錄都可以通過火災報警控制裝置自帶的印表機列印出來。光聲光譜氣體分析裝置與火災報警控制裝置組成一套有毒有害氣體檢測及火災報警裝置。
本實用新型中，光聲光譜氣體分析裝置的CPU控制晶片安裝在火災報警控制裝置內，氣體光聲光譜分析裝置與火災報警控制裝置組成一套基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，光聲光譜氣體分析裝置的所有控制都由火災報警控制裝置面板上的氣體光聲光譜分析裝置控制鍵20操作，光聲光譜氣體分析裝置的氣體種類選擇，採樣時間，次數，流量計配比等功能都由光聲光譜氣體分析裝置控制鍵20操作完成。
本實用新型能同時測量CO、CO2、H2S等三種氣體，且具有檢測靈敏度高、氣體選擇性好、可靠性高和響應速度快等諸多優點，可以實現火災的早期報警及微量有毒有害氣體洩漏的快速、準確探測。


圖1為本實用新型氣體的結構示意圖。
圖2為本實用新型火災報警控制裝置面板示意圖。
圖3為本實用新型濾光片選擇輪結構示意圖。
圖4為本實用新型氣體分析裝置電源的結構示意圖。
圖5為本實用新型控制裝置的結構示意圖。
圖中標號1為光源，2為斬波器立柱，3為斬波器葉輪，4為濾光片選擇輪，5為濾光片輪軸，6為光聲池，7為微音器，8為紅外探測器，9為儀器外殼，10為氣體分析裝置電源，11為控制裝置，12為基座，13為減震塑料墊腳，14為液晶顯示屏，15為聯動指示信息，16為火災報警信息，17為狀態指示燈，18為功能操作鍵，19為直接啟停鍵，20為光聲光譜氣體分析裝置控制鍵，21為印表機，22為電磁閥，23為採氣泵，24為放大器，25為控制器電源，26為執行器電源，27為光源電源，28為濾光片輪控制器，29為電磁閥控制器，30為採氣泵控制器，31為質量流量計控制器，32為質量流量計，33為微機，34為斬波器，35為光聲池鍍金管，36為光聲池進氣孔，37為光聲池出氣孔，38為濾光片，39為數據採集器。
具體實施方式
下面通過實施例進一步說明本實用新型。
實施例1，將下列部件按圖1-圖5所示方式連接，該領域技術人員均能順利完成本實用新型裝置的實施。光源1採用大功率紅外熱輻射光源，型號為IR-12，HawkEye Technologies，LLC，並通過橢球面反射鏡使得紅外光能夠很好的聚焦穿過濾光片進入光聲池6，光聲池鍍金管35採用黃銅材料，其內壁採用圓柱形結構，並經過拋光鍍金，其尺寸為直徑14mm，長為50mm的圓柱形。斬波器型號為Scitec Cop.CD-12，主要由斬波器立柱2和斬波器葉輪3組成，濾光片選擇輪4緊挨著斬波器葉輪，濾光片輪軸5用於固定濾光片選擇輪4，濾光片選擇輪4呈圓形，以圓軸為中心四周對稱分布四塊濾光片，濾光片的有效通光孔徑為25mm。微音器型號為EK3133，分別置於光聲池6中央內壁，紅外探測器型號為kT-3130，固定於基座上，氣體分析裝置電源10和控制裝置11分別固定於基座上，氣體分析裝置電源10由放大器及控制器電源、執行器電源和光源電源三部分組成；控制裝置11由濾光片輪控制器、電磁閥控制器、採氣泵控制器、質量流量計控制器組成。電磁閥採用的是2P025-06-DC12V電磁閥，採氣泵採用了8032系列膜片式電磁泵，質量流量計型號是D07-12A。整個裝置由儀器外殼9罩著，儀器外殼9材料採用厚度為1mm的鋁板，基座12採用厚度為15mm的鋁板，外殼底部安裝有減震塑料墊腳13。火災報警控制裝置採用SA4050型火災報警控制裝置，氣體光聲光譜分析裝置CPU控制晶片位於SA4050火災報警控制裝置內，氣體光聲光譜分析裝置的所有控制都由SA4050火災報警控制裝置面板上的鍵操作。SA4050火災報警控制裝置面板由液晶顯示屏14、聯動指示信息15、火災報警信息16、狀態指示燈17、功能操作鍵18、直接起停鍵19、氣體光聲光譜分析裝置控制鍵20、印表機21等組成。數據採集器的型號為USB-6008，氣體光聲光譜分析裝置與SA4050火災報警控制裝置組成一套基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置。
權利要求1.一種基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，由光聲光譜氣體分析裝置和火災報警控制裝置組成，其特徵在於光聲光譜氣體分析裝置由光源(1)、斬波器(34)、濾光片選擇輪(4)、濾光片輪軸(5)、光聲池(6)、微音器(7)、紅外探測器(8)、氣體分析裝置電源(10)、控制裝置(11)、基座(12)、採氣泵(23)、質量流量計(32)組成，斬波器(34)由斬波器立柱(2)和斬波器葉輪(3)組成，斬波器葉輪(3)固定於斬波器立柱(2)上，斬波器立柱(2)固定於基座(12)上；濾光片選擇輪(4)固定于波光片輪軸(5)上；光聲池(6)中部空心，內壁為呈圓柱形的光聲池鍍金管(35)；微音器(7)為二隻，分別固定於光聲池鍍金管(35)的中央；氣體分析裝置電源(10)固定於基座(12)上，由放大器(24)、控制器電源(25)、執行器電源(26)和光源電源(27)組成；控制裝置(11)固定於基座上，由濾光片輪控制器(28)、電磁閥控制器(29)、採氣泵控制器(30)、質量流量計控制器(31)組成，控制裝置(11)連接數據採集器(33)；放大器(24)為二個，一個固定於光聲池(6)的上端，另一個放大器(24)固定於紅外探測器(8)一側；光聲池(24)外圍設有進氣孔(36)、出氣孔(37)；電磁閥(22)為兩個，分別連接光聲池的進氣孔(36)、出氣孔(37)；採氣泵(23)的一端連接電磁閥(22)，另一端連接質量流量計(32)；光源(1)對準斬波器(34)的進光口，斬波器(34)的出光口對準濾光片選擇輪(4)上的濾光片(38)，濾光片(38)對準光聲池(6)的進光口，光聲池(6)的出光口對準紅外探測器(8)；火災報警控制裝置由數據採集器(39)、微機(33)和印表機(21)經電路連接組成，火災報警控制裝置的數據採集器(39)與氣體分析裝置的控制裝置(11)相聯。
2.根據權利要求1所述的基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，其特徵在於控制器電源(25)分別連接放大器(24)、濾光片選擇輪(4)、電磁閥控制器(29)、採氣泵控制器(30)、質量流量計控制器(31)；執行器電源(25)分別連接濾光片輪控制器(28)、電磁閥(22)；光源電源(27)連接光源(1)。
3.根據權利要求1所述的基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，其特徵在於控制裝置(11)中的濾光片選擇輪控制器(28)連接濾光片選擇輪(4)、電磁閥控制器(29)連接電磁閥(22)，採氣泵控制器(30)連接採氣泵(23)，質量流量計控制器(31)連接質量流量計(32)。
4.根據權利要求1所述的基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，其特徵在於火災報警控制裝置微機(33)上的CPU控制晶片分別連接微機(33)面板上的液晶顯示屏(14)、聯動指示信息(15)、火災報警信息(16)、狀態指示燈(17)、功能操作鍵(18)、直接啟停鍵(19)、光聲光譜氣體分析裝置控制鍵(20)。
5.根據權利要求1所述的基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，其特徵在於濾光片選擇輪(4)呈圓形，以圓軸為中心四周對稱分布四塊濾光片(38)。
6.根據權利要求1所述的基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，其特徵在於罩殼(9)通過螺栓連接基座(12)。
7.根據權利要求1所述的基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，其特徵在於罩殼(9)的底部設有減震塑料墊腳(13)。
8.根據權利要求1所述的基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，其特徵在於光源(1)採用大功率紅外輻射光源。
專利摘要本實用新型屬於火災氣體檢測領域，具體涉及一種基於光聲原理的有毒有害氣體檢測及火災報警裝置，由光聲光譜氣體分析裝置和火災報警控制裝置組成，其中光聲光譜氣體分析裝置由光源、斬波器、斬波器葉輪、濾光片選擇輪、光聲池、微音器、紅外探測器、氣體分析裝置電源、控制裝置、基座組成。火災報警控制裝置採用微機作為處理核心，具有數據採集處理、液晶顯示、按鈕控制操作、火災自動檢測及報警、早期故障檢測及報警、現場編程、事件記錄、靈敏度設定、復位、自檢及裝置維護等功能。光聲光譜氣體分析裝置的所有控制都由火災報警控制裝置面板上的按鍵操作。具有檢測靈敏度高、氣體選擇性好、可靠性高和響應速度快等諸多優點，可以實現火災的早期報警及微量有毒有害氣體洩漏的快速、準確探測。
文檔編號G01N29/00GK2849712SQ200520047848
公開日2006年12月20日 申請日期2005年12月22日 優先權日2005年12月22日
發明者胡傳平, 李建中, 李瑜璋, 闕興貴, 瞿志剛, 徐琰 申請人:公安部上海消防研究所