CN201166640Y - 激光瓦斯检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光瓦斯检测仪，包括探头和信号处理电路，探头包括激光发射模块、光电探测器和气室，激光发射模块发出的调制激光进入气室后，经反射由光电探测器转换成电信号输出，由信号处理电路进行处理，该检测仪使用了激光单吸收线光谱技术和频率扫描技术，本身不发热，不发火，安全系数高；测量的动态范围大；反应速度快；对气体种类有很高的选择性；封闭性好，对环境适应性强；结构紧凑；寿命较长；稳定性好，精度高，既可以用于井下瓦斯浓度检测，也可以用于煤气管道的泄露检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种探测气体浓度的装置，特别涉及一种激光瓦斯检测仪。
背景技术
我国煤炭储量丰富，一直以来，煤炭都是我国最主要的一次能源，然而，煤炭开采往往伴随着高风险，特别是井下瓦斯事故，更是成为了造成煤炭安全事故的最主要原因之一。
瓦斯中的主要成分是甲烷，当甲烷浓度为4％至16％时易引起***，因此，矿工必须准确及时的监测出瓦斯在空气中的含量，并采取相应的措施，才能减少以及避免事故的发生。
目前广泛应用与瓦斯监测的方法主要有：
(1)催化燃烧法，基于惠斯通电桥原理，通过感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，监测感应电阻的阻值随温度发生变化来反映瓦斯气体的浓度，该方法的分辨率大约为100ppm，长时间工作时存在零点漂移和灵敏度的变化。
(2)气敏半导体检测仪法，利用被测气体的吸附作用改变半导体的电导率，通过测量电流的变化来确定气体的浓度，这类检测仪制作工艺简单、灵敏度高、响应速度快，但选择性差，稳定性差。
(3)电化学检测仪法，利用被测气体与检测仪表面物质发生化学反应，检测仪回路中电流发生改变，来确定气体的浓度，这种方式对元器件的要求比较高，测试结果受环境影响比较大，电极的寿命也较短，不能满足长期测量的需要。
(4)光干涉法，基于干涉原理，利用被测气体与空气对光的折射率差异形成的光程差来确定被测气体浓度，其缺点是***对其他气体敏感，测量时需要对被测气体进行分离，性能低、价格高且***校正复杂。
因此，需要这样一种瓦斯检测仪，安全可靠，灵敏度高，响应速度快，选择性好，受环境因素影响较小，结构紧凑，寿命较长。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种激光瓦斯检测仪，本身不发热，无电，无火，这种固有的安全性消除了***的危险和电磁干扰问题；测量的动态范围大，可以有效的起到预警作用；反应速度快；对气体种类有很高的选择性；对环境适应性强，能在潮湿、粉尘较多的环境下使用；易于制造；价格不高；寿命较长。
本实用新型的激光瓦斯检测仪，包括探头和信号处理电路，探头包括激光发射模块、光电探测器和气室，激光发射模块发出的调制激光进入气室后，经反射由光电探测器转换成电信号输出，由信号处理电路进行处理。
进一步，所素检测仪还包括温度补偿元件、温度控制电路和电流控制电路，温度补偿元件通过温度控制电路与激光发射模块相联，电流控制电路与激光发射模块相联。
进一步，所述温度补偿元件为热敏电阻。
进一步，在检测仪壳体外部安装有显示屏，所述显示屏通过显示控制电路与信号处理电路相联。
进一步，所述激光发射模块为半导体激光发射器。
进一步，检测仪壳体外部安装有报警灯，报警灯与信号处理电路相联。
进一步，所述气室通过至少一个气体扩散孔与外界相通。
进一步，所述气室通过直管与外界相通，直管上至少设置有一个气体扩散孔。
进一步，检测仪通过电缆接入端来完成与终端机的连接和电源的输入。
进一步，检测仪设置有挂钩。
本实用新型的有益效果是：检测仪壳体内科学排列了多个电学模块，本身不发热，无电，无火，这种固有的安全性消除了***的危险和电磁干扰问题；由于使用了激光单吸收线光谱技术和频率扫描技术，测量的动态范围大，可以有效的起到预警作用，对气体种类有很高的选择性；使用温度控制电路和电流控制电路，根据需要可以及时的对激光进行控制，还可以通过程序进行自动控制，满足使用的需要；使用温度补偿元件，及时补偿环境温度变化时造成的测量的误差，进一步提高灵敏度和安全可靠性；外检测仪壳体外部安装显示屏，通过与信号处理电路相联的显示控制电路进行控制，能将实时参数显示出来，便于观测；在壳体外部安装的报警灯，能通过信号处理电路的控制，及时发出报警信号，引起工作人员的注意；使用CPU为核心的信号处理电路和显示控制电路，反应速度快，显示及时；通过在气室上设置气体扩散孔，取样准确；主壳体采用高强度工程塑料一次铸模制造而成，强度高，封闭性好，对环境适应性强，能在潮湿、粉尘较多的环境下使用，结构紧凑，寿命较长；壳体顶端设有挂钩，方便悬挂。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型原理框图；
图2为实用新型结构示意图；
具体实施方式
图1为本实用新型原理框图，如图所示：激光发射模块5发出的调制激光进入气室后，经反射由光电探测器8转换成电信号输出，由信号处理电路9进行处理，激光发射模块5通过温度控制电路6和电流控制电路7进行调整。
图2为实用新型结构示意图，如图所示：包括探头1和和以微处理器为核心的信号处理电路5，探头包括半导体激光发射模块5、光电探测器8和气室10，激光发射模块5发出的调制激光进入气室后，经反射由光电探测器8转换成电信号输出，由信号处理电路9进行处理。
信号处理电路9包含CPU芯片、收发器、锁存器、存储器、译码器、接口扩展芯片、模数转换器。在CPU的各线端上分别连接有分开关，分开关位于主壳体的面板上并分别对应于自检、校准、单测、连测、地址+1、存储等功能，在CPU的RESET线端连接有包括开关SWO的开关电路，开关SWO也置于主壳体的面板上并对应于电源开关。
半导体激光发射模块5为DFB激光发射器，DFB(分布反馈式)激光器激光谱线宽度要小于0.04nm，而且DFB激光波长随温度的漂移相对较小，并具有高的边模抑制比。这些特性使得DFB激光器非常适合在本实用新型中的应用。
在检测仪壳体内还设置有热敏电阻4、温度控制电路6和电流控制电路7，热敏电阻4通过温度控制电路6与激光发射模块5相联，电流控制电路7与激光发射模块5相联，通过温度控制和电流控制来对激光器发出的激光束进行调整；检测仪外壳上安装有液晶显示屏12，通过设置在壳内的与信号处理电路9相联的显示控制电路13的控制，能够实时显示被测气体的浓度值；检测仪外壳上还安装有报警灯14，报警灯选用声光报警装置。
探头的气室10连接一个直管15，直管外壁上设有多个与外界相通的气体扩散孔101，可以保证气体的均匀渗入气室10，取样准确，检测仪外壳采用高强度工程塑料一次铸模制造完成，耐磨耐摔，封闭性好，检测仪通过电缆接入端2来完成与终端机的连接和电源的输入，在检测仪的外部顶端设置有挂钩16，方便悬挂。
本实用新型的工作过程是：DFB激光发射器发出的经过调制的激光探测光，照射到气室内的探测区域，反射回的激光经光电转换器得到电信号，电信号进入信号处理电路进行处理，并由显示控制电路控制，在液晶显示屏上给予显示，并可反馈至终端机。当浓度超过规定值时，还能由信号处理电路控制报警灯发出警报声并伴随闪光。
该实用新型既可以用于井下瓦斯浓度检测，也可以用于煤气管道的泄露检测。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种激光瓦斯检测仪，包括探头(1)和信号处理电路(9)，其特征在于：所述探头包括激光发射模块(3)、光电探测器(8)和气室(10)，激光发射模块(5)发出的调制激光进入气室后，经反射由光电探测器(8)转换成电信号输出，由信号处理电路(9)进行处理。
2.根据权利要求1所述的激光瓦斯检测仪，其特征在于：还包括温度补偿元件(4)、温度控制电路(6)和电流控制电路(7)，温度补偿元件(4)通过温度控制电路(6)与激光发射模块(5)相联，电流控制电路(7)与激光发射模块(5)相联。
3.根据权利要求2所述的激光瓦斯检测仪，其特征在于：所述温度补偿元件(4)为热敏电阻。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的激光瓦斯检测仪，其特征在于：在检测仪壳体外部安装有显示屏(12)，所述显示屏(12)通过显示控制电路(13)与信号处理电路(9)相联。
5.根据权利要求4所述的激光瓦斯检测仪，其特征在于：所述激光发射模块(5)为半导体激光发射器。
6.根据权利要求5所述的激光瓦斯检测仪，其特征在于：检测仪壳体外部安装有报警灯(14)，所述报警灯(14)与信号处理电路(9)相联。
7.根据权利要求6所述的激光瓦斯检测仪，其特征在于：所述气室(10)通过至少一个气体扩散孔(101)与外界相通。
8.根据权利要求7所述的激光瓦斯检测仪，其特征在于：所述气室(10)通过直管(15)与外界相通，直管(15)上至少设置有一个气体扩散孔(101)。
9.根据权利要求8所述的激光瓦斯检测仪，其特征在于：检测仪通过电缆接入端(2)来完成与终端机的连接和电源的输入。
10.根据权利要求9所述的激光瓦斯检测仪，其特征在于：检测仪设置有挂钩(16)。
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