CN103884477A - 一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置，包括：激光反射板、手持式激光甲烷遥测仪，所述激光反射板安装在可能发生甲烷气体泄漏的位置上；所述手持式激光甲烷遥测仪包括电池充电模块、电压转换模块、激光甲烷传感模块、光谱分析模块、显示模块及报警模块；所述激光甲烷传感模块还包括激光器、激光探测器；所述激光甲烷传感模块的激光器输出激光信号通过激光反射板反射光信号；所述激光甲烷传感模块的激光探测器接收激光反射板反射的激光信号。本发明具有灵活轻便，快速推广的特点，适用于石油、化工、煤炭、能源运输等行业。

Description

一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，尤其是一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置。

背景技术

目前，公知使用的手持式激光甲烷检测遥测报警仪是以激光器为检测元件的远距离测量仪器，此仪器普遍是用于空气中甲烷浓度的连续测定，利用光的漫反射、激光能被不同浓度的甲烷所吸收原理，只有一个手持式甲烷检测仪，当巡检人员使用手持仪器巡检时，大面积巡检过程中，一旦有泄漏点泄漏，手持仪器没有对泄漏点进行探测，没有及时预警报警功能，给煤矿安全生产带来极大障碍。倘若因此发生燃烧或***，那将是极其重大的安全事故，对社会安定以及人类进步也会造成巨大的影响。煤矿瓦斯是可燃、可爆气体的总称，其主要成分是甲烷，约占瓦斯总量的83%-89%，在采煤过程中，瓦斯主要从煤层、岩层、采空区中释放出来，以及在生产过程中产生。甲烷是天然气、沼气以及可燃液体的主要成分，是无色无味的气体，难溶于水，性质比较稳定，难以检测，甲烷在大气中的***上限为15.0%，下限为5.3%。浓度在***极限内的瓦斯遇明火即发生***，在重特大安全事故和死亡人数方面煤矿瓦斯事故均达到70%以上，因此，在煤矿安全生产治理中，煤矿瓦斯治理成为治理的核心，对瓦斯浓度进行检测是有效预防煤矿瓦斯事故的关键所在。目前已广泛应用瓦斯检测是采用传统的电化学方式、手持式检测仪进行瓦斯浓度的检测。

标准反射板也可称为标准目标板(Diffuse Reflectance Standards)，包括标准反射率白板；各种反射率的标准灰度板；不同颜色的标准色板；波长较准用的波长较准反射板；红外700nm-20um 的红外用标镀金标准反射板；不同激发波长下的荧光标准板。本发明选用镀金红外反射目标板简称激光反射板，高漫反射率最高可达99%，良好的耐久性、防水性、耐腐蚀，广泛用于航天及激光应用、不易脱落，使用寿命长、无味，无毒、高稳定性，耐高低温，耐辐射，经受各种试验条件测试。手持式检测仪是测量距离可以达到100m，若加激光反射板测量距离可以达到200m，使用反射式曝光表和TTL测光的情况，若以激光反射板为对象进行测光，即使被摄体和背景的明暗差大，测光值不会出现较大的偏差，比较方便，测量目标距离范围更远。

目前单独使用手持式检测仪这种方法存在温度监测目标距离过短、检测精度较低、无法及时发现少量甲烷气体泄漏的问题，且很难确定泄漏点的准确位置。最重要的，在甲烷气体泄漏时有燃烧、***的可能性，存在安全隐患。倘若因此发生燃烧或***，那将是极其重大的安全事故，对社会安定以及人类进步也会造成巨大的影响。另外，上述方式无法在甲烷易泄漏点的最初阶段被发现并进行报警，极易造成严重的次生灾害。因此单独使用手持式检测仪探测器监测甲烷气体泄漏的技术安全保障性较差，无法有效降低甲烷气体泄漏带来的环境污染和安全风险。

诸如上述的甲烷气体或可燃气体其他大型应用场所，均出现上述安全类问题。因此，现有单使用手持式检测仪测试距离短，且无法及时发现甲烷易泄漏点，有***可能性。如何在甲烷气体检测时最初阶段被发现，能够安全、高效直接判断大型应用场所中甲烷气体的泄漏范围，已经成为亟需解决的问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是，提供一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置，将反射板预先安装固定在可能发生甲烷气体泄漏的区域，能够实现对可能发生甲烷气体泄漏区域的探测，当巡检人员使用手持仪器巡检时，利于接收激光反射板的反射光源，便于查找气体泄漏点，不会产生由于错过泄漏点导致的***等危险，最大限度的减少了安全隐患节点，同时能够快速实现对甲烷泄漏范围的判断。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置，包括：激光反射板、手持式激光甲烷遥测仪，所述激光反射板安装在可能发生甲烷气体泄漏的位置上；所述手持式激光甲烷遥测仪包括电池充电模块、电压转换模块、激光甲烷传感模块、光谱分析模块、显示模块及报警模块，所述激光甲烷传感模块还包括激光器、激光探测器，所述激光甲烷传感模块的激光器输出激光信号通过激光反射板反射光信号，所述激光甲烷传感模块的激光探测器接收激光反射板反射激光信号；

所述激光甲烷传感模块的激光探测器接收激光反射板反射的激光信号，并被传输至光谱分析模块；

所述光谱分析模块分析接收到的光信号的光谱变化，由显示模块显示出甲烷的浓度值；

所述光谱分析模块判定所属甲烷检测区是否有甲烷泄漏，并在判定有甲烷泄漏的情况下由报警模块发出声、光及振动报警信号。

具体的，所述手持式激光甲烷遥测仪包括电池充电模块，所述电池充电模块用于对电池充电；优选的，所述充电为电池放电至临界欠压状态时^。。

具体的，所述手持式激光甲烷遥测仪包括电压转换模块，所述电压转换模块供电池充电模块使用；优选的，所述电压转换模块将电池电压转换稳定在 3.3V 电压。

具体的，所述手持式激光甲烷遥测仪发射的激光波长为1.650μm、能量＜10mw、线宽2MHz。

所述激光反射板为镀金红外反射目标板简称激光反射板，高漫反射率最高可达99%，延长一倍测试距离，支持弧面激光反射和多角度激光反射。

为解决上述技术问题，本发明提供的另一种技术方案是：提供一种甲烷泄漏检测方法，包括：

激发激光信号，将所述激光信号对准反射板；

发射所述激发激光光束，其中，所述激发激光光束的光路经过可能发生甲烷气体泄漏检测区反射板；

反射经过甲烷泄漏检测区的激光光束；

接收经过甲烷泄漏检测区的反射激光光束，得到目标激光信号；

分析所述目标激光信号的光谱，根据目标激光信号的光谱变化显示模块显示出甲烷的浓度值，判定甲烷泄漏检测区是否有甲烷泄漏，并在判定有甲烷泄漏的情况下由报警模块发出声、光及振动报警信号。

具体的，手持式激光甲烷遥测仪可探测多处可能发生甲烷气体泄漏的区域。

（三）有益效果

区别于背景技术，本发明提供一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置，设置了手持式激光甲烷遥测仪和激光反射板，由于将反射板预先安装固定在可能发生甲烷气体泄漏的区域，利于接收激光反射板的反射光源，便于查找气体泄漏点，完全符合甲烷气体泄漏应用中检测的需求，本发明主要通过手持式激光甲烷遥测仪发射的激光信号能被泄漏的甲烷遮挡隔断，激光发射板反射衰减激光信号或是反射不到激光信号，导致手持式激光甲烷遥测仪接收到衰减激光信号或是无激光信号的原理，通过激光发射板位置确定甲烷泄漏的区域，快速准确地实现甲烷泄漏的无源探测。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的空间示意图；

图3是本发明的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。请参阅图1及图2，本实施方式提供了一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置，包括激光反射板1、手持式激光甲烷遥测仪2，由于反射板1预先安装固定在可能发生甲烷气体泄漏的区域9，故发生甲烷气体泄漏时，便于查找气体泄漏点。故将所述激光反射板1安装在可能发生甲烷气体泄漏的位置9上，所述手持式激光甲烷遥测仪2包括电池充电模块3、电压转换模块4、激光甲烷传感模块5、光谱分析模块7、显示模块6及报警模块8，所述激光甲烷传感模块5还包括激光器、激光探测器，所述激光甲烷传感模块5的激光器输出激光信号通过激光反射板1反射光信号，所述激光甲烷传感模块5的激光探测器接收激光反射板1反射的激光信号，并被传输至光谱分析模块7，所述光谱分析模块7分析接收到的光信号的光谱变化，由显示模块6显示出甲烷的浓度值，所述光谱分析模块7判定所属甲烷检测区是否有甲烷泄漏，并在判定有甲烷泄漏的情况下由报警模块8发出声、光及振动报警信号。具体的，手持式激光甲烷遥测仪2发射的激光波长为1.650μm，能量＜10mw、线宽2MHz，功耗小，成本低。具体的，所述手持式激光甲烷遥测仪2包括电池充电模块3，所述电池充电模块3用于对电池充电，所述充电为电池放电至临界欠压状态时^。，具体的，所述手持式激光甲烷遥测仪2包括电压转换模块4，所述电压转换模块4供电池充电模块使用，所述电压转换模块4将电池电压转换稳定在 3.3V 电压。

更为优选的，请参阅图2，为了能进一步在空间上确定可燃气泄漏的位置范围，所述可能发生甲烷气体泄漏的区域9预先安装固定第一激光反射板1和第二激光发射板10，所述手持式激光甲烷遥测仪2可分别检测第一激光反射板1和第二激光发射板10，本实施方式的工作原理如下。

请参阅图3，本实施方式提供一种基于一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置的甲烷泄漏检测方法，该方法起始于步骤S401，手持式激光甲烷遥测仪2触发激光激发模块5激发激光信号，激光激发模块5将所述激光信号对准反射板。

步骤S402，发射所述激发激光光束，其中，所述激发激光光束的光路经过可能发生甲烷气体泄漏检测区9反射板1。

步骤S403，反射经过甲烷泄漏检测区9的激光光束。

步骤S404，接收经过甲烷泄漏检测区9的反射激光光束，得到目标激光信号。

步骤S405，分析所述目标激光信号的光谱，根据目标激光信号的光谱变化判断此监测点是否有被甲烷遮挡或阻断，从而判定甲烷泄漏检测区是否有甲烷泄漏，显示模块显示出甲烷的浓度值，并在判定有甲烷泄漏的情况下，从而限定相应的甲烷泄漏的点，与此同时，还会由手持式激光甲烷遥测仪2报警模块8发出声、光及振动报警信号，通知相关工作人员做好防爆工作。在本实施方式中，将反射板1预先安装固定在可能发生甲烷气体泄漏的区域9，利于接收激光反射板1的反射光源，便于查找气体泄漏点，完全符合甲烷气体泄漏应用中检测的需求，能够解决背景技术中提到的问题。本领技术人员应该理解的是，其他类似的大型场所的甲烷检测均可应用本发明的技术方案，还可以广泛的应用于煤矿、隧道及各种地下工程，天然气管道检漏等需要重点加强监控、防范等所有室内外环境。当然对于其他需要监测的气体如CO，SO₂等，也可根据本发明的思想进行变换，属于本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置，其特征在于，包括：激光反射板、手持式激光甲烷遥测仪，所述激光反射板安装在可能发生甲烷气体泄漏的位置上；所述手持式激光甲烷遥测仪包括电池充电模块、电压转换模块、激光甲烷传感模块、光谱分析模块、显示模块及报警模块，所述激光甲烷传感模块还包括激光器、激光探测器，所述激光甲烷传感模块的激光器输出激光信号通过激光反射板反射光信号，所述激光甲烷传感模块的激光探测器接收激光反射板反射的激光信号；

所述激光甲烷传感模块的激光探测器接收激光反射板反射的激光信号，并被传输至光谱分析模块；

所述光谱分析模块分析接收到的光信号的光谱变化，由显示模块显示出甲烷的浓度值；

所述光谱分析模块判定所属甲烷检测区是否有甲烷泄漏，并在判定有甲烷泄漏的情况下由报警模块发出声、光及振动报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置，其特征在于，所述手持式激光甲烷遥测仪包括电池充电模块，所述电池充电模块用于对电池充电；充电为电池放电至临界欠压状态时；手持式激光甲烷遥测仪包括电压转换模块，所述电压转换模块供电池充电模块使用；电压转换模块将电池电压转换稳定在 3.3V电压。

3.根据权利要求1所述的一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置，其特征在于，所述手持式激光甲烷遥测仪的激光波长为1.650μm、能量＜10mw、线宽2MHz。

4.根据权利要求1所述的一种手持式激光甲烷气体反射板泄露检测装置，其特征在于，所述激光反射板为镀金红外反射目标板简称激光反射板，高漫反射率最高可达99%，延长一倍测试距离，支持弧面激光反射和多角度激光反射。

5.根据权利要求1所述的一种手持式激光甲烷气体反射板泄漏检测装置，其实现步骤特征在于，包括：

激发激光信号，将所述激光信号对准反射板；

发射所述激发激光光束，其中，所述激发激光光束的光路经过可能发生甲烷气体泄漏检测区反射板；

反射经过甲烷泄漏检测区的激光光束；

接收经过甲烷泄漏检测区的反射激光光束，得到目标激光信号；

分析所述目标激光信号的光谱，根据目标激光信号的光谱变化显示模块显示出甲烷的浓度值，判定甲烷泄漏检测区是否有甲烷泄漏，并在判定有甲烷泄漏的情况下由报警模块发出声、光及振动报警信号。

6.根据权利要求5所述的甲烷泄漏检测方法，其特征在于，手持式激光甲烷遥测仪可探测多处可能发生甲烷气体泄漏的区域。

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