CN109060665A - 扩展空间气体检测范围的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种扩展空间气体检测范围的装置，包括***体检测仪，***体检测仪包括出射检测光的激光发射模块，以及接收穿过所述空间后的检测光的反射光的激光接收汇聚模块；该装置还包括将所述检测光偏转入所述空间并扩展所述检测光在所述空间内的扫描范围的光偏转组件。本发明通过在检测光的传输路径上设置光偏转组件，利用光偏转组件偏转检测光束的传输路径，从而扩展了激光遥测仪的检测范围，解决了激光遥测设备出光方向单一、大范围检测效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于气体检测设备技术领域，具体涉及一种扩展空间气体检测范围的装置。
背景技术
***体检测仪是一种广泛应用于天然气管线、石油平台或者燃气存储分离站等场所进行油气泄漏检测的设备。但是，现有的***体检测仪光学结构固定、出射激光方向单一，在不改变检测仪设备自身出光方向时，只能检测某一方向空间区域。在大范围检测时，需要不断改变***体检测仪出光镜头方向实现全方位检测，这无疑降低了气体检测效率。在某些特殊应用场合，***体检测仪输出的检测光束无法直接射入检测区域，这将对气体检测带来困难。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种结构设计合理、使用方便的扩展空间气体检测范围的装置，能够扩大检测光的扫描范围，实现多角度、多方位精准检测。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的。本发明是一种扩展空间气体检测范围的装置，其特点是，包括***体检测仪，***体检测仪包括出射检测光的激光发射模块，以及接收穿过所述空间后的检测光的反射光的激光接收汇聚模块；
该装置还包括将所述检测光偏转入所述空间并扩展所述检测光在所述空间内的扫描范围的光偏转组件。
优选地，所述的光偏转组件包括反光模块和驱动机构，驱动机构以所述反光模块对所述检测光在水平方向、竖直方向或任意方向上的偏转角度增大或减小的方式带动所述反光模块做旋转运动。
优选地，所述的驱动机构包括第一驱动电机、第二驱动电机和旋转连接架，第一驱动电机的动力输出端与反光模块相接，并以反光模块绕其自身的水平布置的中心轴线旋转的方式带动反光模块运动；
所述旋转连接架的一端朝向反光模块的内侧中部弯曲延伸并与反光模块可转动相接，旋转连接架的另一端朝向第一驱动电机弯曲延伸并与第一驱动电机的电机座相接；
所述第二驱动电机的动力输出端与旋转连接架相接，并以反光模块绕其自身的竖直布置的中心轴线旋转的方式带动旋转连接件运动。
优选地，所述的光偏转组件包括第一反光模块和第二反光模块，第一反光模块设在***体检测仪和第二反光模块之间，第一反光模块包括至少两块上反光模块和至少两块下反光模块，上、下反光模块平行交错设置并形成所述检测光的传输通道，经传输通道射出的检测光穿过所述空间后，被第二反光模块反射回所述传输通道，并最终被***体检测仪的激光接收汇聚模块接收。
优选地，所述的***体检测仪还包括微处理器、激光发射驱动模块、激光发射调节模块、检测模块和人机界面，微处理器分别与激光发射驱动模块、检测模块和人机界面相接，检测模块接收激光接收汇聚模块收集的激光信号并将其转换为相应的电信号传输给微处理器，激光发射驱动模块、激光发射模块和激光发射调节模块依次相接。
优选地，所述的激光发射模块为可调谐二极管激光器；激光接收汇聚模块为聚焦透镜，用于将被光偏转件反射回来的激光汇聚至检测模块；微处理器为STM32处理器；激光发射驱动模块为激光驱动器，激光驱动器对所述激光器进行调制和调谐，使所述激光器发出激光；激光发射调节模块为准直器，用于将所述激光器出射的特定波长激光变成平行光束朝向光偏转件输出；检测模块为光电转换器；人机界面为用于对微处理器发出指令和显示检测到的气体浓度信息。
优选地，所述的***体检测仪还包括报警模块，报警模块与所述微处理器相接。
优选地，所述的报警模块为蜂鸣器和/或发光二极管。
与现有技术相比，本发明通过在检测光的传输路径上设置光偏转组件，利用光偏转组件偏转检测光束的传输路径，从而扩展了激光遥测仪的检测范围，解决了激光遥测设备出光方向单一、大范围检测效率低的问题。具体而言，是通过连续调整反光模块对检测光束的偏转角度对空间区域快速扫描或者利用第一反光模块增加检测光束在空间区域的检测光程来实现的。本实用新结构简单，操作方便，无需调整激光检测设备方向，提高了气体的检测效率。
附图说明
图1为本发明的第一种结构示意图；
图2为本发明的第二种结构示意图；
图3为本发明***体检测仪的原理框图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-3所示，本发明是一种扩展空间气体检测范围的装置，包括***体检测仪1，***体检测仪1包括出射检测光的激光发射模块，以及接收穿过所述空间后的检测光的反射光的激光接收汇聚模块；该装置还包括将所述检测光偏转入所述空间并扩展所述检测光在所述空间内的扫描范围的光偏转组件。
于一实施例中，光偏转组件可以设置为动态光偏转结构，该结构的光偏转组件包括反光模块5和驱动机构，驱动机构以所述反光模块5对所述检测光在水平方向、竖直方向或任意方向上的偏转角度增大或减小的方式带动所述反光模块5做旋转运动。
如图1所示，在此实施例中，具体而言，驱动机构包括第一驱动电机4、第二驱动电机2和旋转连接架3，第一驱动电机4的动力输出端与反光模块5相接，并以反光模块5绕其自身的水平布置的中心轴线旋转的方式带动反光模块5运动；旋转连接架3的一端朝向反光模块5的内侧中部弯曲延伸并与反光模块5可转动相接，旋转连接架3的另一端朝向第一驱动电机4弯曲延伸并与第一驱动电机4的电机座相接；第二驱动电机2的动力输出端与旋转连接架3相接，并以反光模块5绕其自身的竖直布置的中心轴线旋转的方式带动旋转连接件运动。
参照图1，反光模块5在第一驱动电机4的作用下，绕反光模块5自身在水平方向上的中心轴线旋转，在第二驱动电机2的作用下，可带动旋转连接架3、第一驱动电机4和反光模块5同时绕反光模块5自身在竖直方向上的中心轴线旋转。实现动态连续改变反光模块5对检测光的偏转反射角度，从而动态改变检测光的传输路径，可以使检测光快速扫描过整个待检测区域或指向特定区域完成对检测目标的快速定位。
当检测光在穿过待检测空间区域并被反射回来后，检测光的反射光同样经反光模块5偏转后被***体检测仪1接收并进行分析。在第一驱动电机4和第二驱动电机2的作用下，反光模块5能够对检测光实现全方位的偏转，进而扩展至全空间360°的检测范围。
对开放空间气体进行检测时，需要配合光反射物将检测光反射回激光接收汇聚模块。在实际应用中，该反射物对检测光的反射可以是镜面反射，如通过反光镜反射，也可以是漫反射，如通过墙面、人等其他物体反射。
同时，为了方便操作，可以增设微控制器，并使第一驱动电机4和第二驱动电机2分别与微控制器相接。而微控制器还可以配合智能手机、PAD等终端设备进行远程操作，即通过终端设备向微控制器发出控制指令，微控制器收到指令后，将该指令转换为控制第一驱动电机4和第二驱动电机2的转动信号。
当然，于一实施例中，反光模块5在水平或竖直方向的旋转并非必须要沿处于中心的轴线旋转。
于一实施例中，带动反光模块5转动的驱动机构可以是仅水平方向设置的驱动电机，还可以是仅竖直方向设置的驱动电机。
于一实施例中，光偏转组件还可以设置为静态光偏转结构，如图2所示。该结构的光偏转组件包括第一反光模块和第二反光模块7，第一反光模块设在***体检测仪1和第二反光模块7之间，第一反光模块包括至少两块上反光模块6和至少两块下反光模块9，上、下反光模块平行交错设置并形成所述检测光的传输通道8，经传输通道8射出的检测光穿过所述空间后，被第二反光模块7反射回所述传输通道8，并最终被***体检测仪1的激光接收汇聚模块接收。
参照图2，***体检测仪1输出的检测光与其反射光在同一轴线上。在上反光模块6和下反光模块9作用下，检测光经多次反射穿过检测光的传输通道8，增加了检测光束在待检测空间区域的光程。
由于光路的可逆性，穿过待检测空间区域后检测光的反射光同样经上反光模块6、下反光模块9连续反射后，被***体检测仪1接收并进行分析。如此，在大范围遥测时，只需***体检测仪1出射一次检测光束就能对整个空间区域进行检测，检测效率得到了提高。在某些特殊应用场合，***体检测仪输出的检测光束无法直接射入检测区域，通过在检测光路上设置第一反光模块的方式，可以人为地改变检测光束的传播方向，也就能够实现特定空间区域的检测。
在此实施例中，第一反光模块和第二反光模块7可以是反光镜。
于另一实施例中，可以将静态光偏转结构和动态光偏转结构沿检测光的出射方向设置，即当***体检测仪1输出的检测光束经动态光偏转结构改变传输路径后，再由静态光偏转结构增大检测光程，进一步扩大了激光遥测仪的检测空间。
于另一实施例中，如图3所示，***体检测仪1还包括微处理器、激光发射驱动模块、激光发射调节模块、检测模块和人机界面，微处理器分别与激光发射驱动模块、检测模块和人机界面相接，检测模块接收激光接收汇聚模块收集的激光信号并将其转换为相应的电信号传输给微处理器，激光发射驱动模块、激光发射模块和激光发射调节模块依次相接。
于另一实施例中，激光发射模块为可调谐二极管激光器；激光接收汇聚模块为聚焦透镜，用于将被光偏转件反射回来的激光汇聚至检测模块；微处理器为STM32处理器；激光发射驱动模块为激光驱动器，激光驱动器对所述激光器进行调制和调谐，使所述激光器发出激光；激光发射调节模块为准直器，用于将所述激光器出射的特定波长激光变成平行光束朝向光偏转件输出；检测模块为光电转换器；人机界面为用于对微处理器发出指令和显示检测到的气体浓度信息。
在一实施例中，***体检测仪1还包括报警模块，报警模块与微处理器相接。
具体而言，此实施例中的报警模块可以是蜂鸣器或发光二极管，也可以包括蜂鸣器和发光二极管。
本发明结构简单、成本低、响应速度快，解决了激光遥测设备出光方向单一、大范围检测效率低的问题。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。
Claims (8)
1.一种扩展空间气体检测范围的装置，其特征在于：包括***体检测仪，***体检测仪包括出射检测光的激光发射模块，以及接收穿过所述空间后的检测光的反射光的激光接收汇聚模块；
该装置还包括将所述检测光偏转入所述空间并扩展所述检测光在所述空间内的扫描范围的光偏转组件。
2.根据权利要求1所述的扩展空间气体检测范围的装置，其特征在于：所述的光偏转组件包括反光模块和驱动机构，驱动机构以所述反光模块对所述检测光在水平方向、竖直方向或任意方向上的偏转角度增大或减小的方式带动所述反光模块做旋转运动。
3.根据权利要求2所述的扩展空间气体检测范围的装置，其特征在于：所述的驱动机构包括第一驱动电机、第二驱动电机和旋转连接架，第一驱动电机的动力输出端与反光模块相接，并以反光模块绕其自身的水平布置的中心轴线旋转的方式带动反光模块运动；
所述旋转连接架的一端朝向反光模块的内侧中部弯曲延伸并与反光模块可转动相接，旋转连接架的另一端朝向第一驱动电机弯曲延伸并与第一驱动电机的电机座相接；
所述第二驱动电机的动力输出端与旋转连接架相接，并以反光模块绕其自身的竖直布置的中心轴线旋转的方式带动旋转连接件运动。
4.根据权利要求1所述的扩展空间气体检测范围的装置，其特征在于：所述的光偏转组件包括第一反光模块和第二反光模块，第一反光模块设在***体检测仪和第二反光模块之间，第一反光模块包括至少两块上反光模块和至少两块下反光模块，上、下反光模块平行交错设置并形成所述检测光的传输通道，经传输通道射出的检测光穿过所述空间后，被第二反光模块反射回所述传输通道，并最终被***体检测仪的激光接收汇聚模块接收。
5.根据权利要求1-4任何一项所述的扩展空间气体检测范围的装置，其特征在于：所述的***体检测仪还包括微处理器、激光发射驱动模块、激光发射调节模块、检测模块和人机界面，微处理器分别与激光发射驱动模块、检测模块和人机界面相接，检测模块接收激光接收汇聚模块收集的激光信号并将其转换为相应的电信号传输给微处理器，激光发射驱动模块、激光发射模块和激光发射调节模块依次相接。
6.根据权利要求5所述的开放式气体检测***，其特征在于：所述的激光发射模块为可调谐二极管激光器；激光接收汇聚模块为聚焦透镜，用于将被光偏转件反射回来的激光汇聚至检测模块；微处理器为STM32处理器；激光发射驱动模块为激光驱动器，激光驱动器对所述激光器进行调制和调谐，使所述激光器发出激光；激光发射调节模块为准直器，用于将所述激光器出射的特定波长激光变成平行光束朝向光偏转件输出；检测模块为光电转换器；人机界面为用于对微处理器发出指令和显示检测到的气体浓度信息。
7.根据权利要求5所述的扩展空间气体检测范围的装置，其特征在于：所述的***体检测仪还包括报警模块，报警模块与所述微处理器相接。
8.根据权利要求7所述的扩展空间气体检测范围的装置，其特征在于：所述的报警模块为蜂鸣器和/或发光二极管。
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