CN215574633U - 一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，涉及多组分气体检测分析技术领域。本实用新型包括气体检测设备、竖井和现场测试探头，气体检测设备包括有多波长光源模块、光纤接线端、光电探测器、数据采集卡和信号处理显示控制单元，竖井的内部设置有现场测试探头，现场测试探头包括有光纤接线端、微结构透镜组和精密采样气室，微结构透镜组的输入端通过光纤与光纤接线端的输出端耦合。本实用新型通过借助微结构透镜组，将传输不同波长光源的光耦合汇聚到同一纤芯中，省去了光开关的控制逻辑和不稳定因素，同时将微结构透镜组和精密采样时组合现场测试探头，实现垂直环境的分布式测试，同时整体结构简单，实用性强。

Description

一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置

技术领域

本实用新型属于多组分气体检测分析技术领域，特别是涉及一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置。

背景技术

现有的气体浓度检测技术种类很多，传统的电化学气体浓度测量方法存在寿命短、精度低、响应慢、稳定性差、调校困难、对气体选择性差等缺点，而且传感器本身需要供电，在易燃易爆等工业环境中应用时存在安全隐患；

可调谐激光吸收光谱技术是目前应用最为广泛的一种光谱吸收型气体检测技术，其实利用半导体激光器可调谐和窄线宽的特性，使激光器波长扫描通过目标气体的吸收峰，由探测得到的气体高分辨吸收谱线并利用Beer-Lambert定律推算出待测气体浓度。与传统传感器相比，可调谐激光吸收谱技术结合光纤传感技术可使无源检测探测头与分析装置分离实现远端测量，具有灵敏度高、鉴别能力强、抗电磁干扰、本证安全等优点，可实现多组分气体的测量，代表了气体检测技术发展的方向；

由于不同的气体只对特定波长的激光产生响应，这就需要在测试不同气体时，在采样气室内输入不同的特定波长光源，然后将不同波长光源通过光开关分时耦合进待测光纤，但光开关的引入需要额外的控制逻辑，机械式光开关环境适应性较差，非机械性光开关价格昂贵，并且光开关通道损耗也会随时间劣化，不利于装置的长期稳定检测，且它在实际使用中仍存在以下弊端：

现有的气体检测装置中所实用的光开关响应速度慢，损害大，且长期运行会产生气体检测装置稳定性差的问题，从而导致多组分气体测量的数据不准确，会影响到最终的测量数据。

因此，现有的基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，无法满足实际使用中的需求，所以市面上迫切需要能改进的技术，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，通过借助微结构透镜组，将传输不同波长光源的光耦合汇聚到同一纤芯中，省去了光开关的控制逻辑和不稳定因素，同时将微结构透镜组和精密采样时组合现场测试探头，实现垂直环境的分布式测试，同时整体结构简单，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型为一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，包括气体检测设备、竖井和现场测试探头，所述气体检测设备包括有多波长光源模块、光纤接线端、光电探测器、数据采集卡和信号处理显示控制单元，所述竖井的内部设置有现场测试探头，所述现场测试探头包括有光纤接线端、微结构透镜组和精密采样气室。

进一步地，两个所述光纤接线端之间连接有拉远传输光缆，所述精密采样气室的端口与微结构透镜组的输出光接口接通，所述微结构透镜组的输入端通过光纤与光纤接线端的输出端耦合，因此微结构透镜组所透射的光源会射进精密采样气室内，且光源在精密采样气室内与待测气体反应。

进一步地，所述光电探测器的输出端与数据采集卡的输入端电性连接，所述数据采集卡的输出端与信号处理显示控制单元的输入端电性连接，所述信号处理显示控制单元的输出端与多波长光源模块的输入端电性连接。

进一步地，所述拉远传输光缆采用多芯拖拽铠装光缆，在使用多芯拖拽铠装光缆后，因此提高拉远传输光缆的重量承载能力，因此在使用拉远传输光缆对竖井内的现场测试探头拖拽时，能够实现垂直方向向上的分布测试。

进一步地，所述光纤接线端采用法兰盘接线端子，通过法兰盘接线端子，实现光纤线路的快速耦合。

进一步地，所述多波长光源模块采用一个或多个可调谐激光器，通过温度和电流的控制，因此多波长光源模块会产生不同中心波长，以此来识别不同待测气体的光源信号。

进一步地，所述微结构透镜组包括有多个光纤输入耦合端口和一个光纤输出汇聚端口，多个光纤输入耦合端口之间互不影响，同时汇聚端口的汇合耦合作用是等效的。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过设置有微结构透镜组和精密采样气室，通过微结构透镜组将不同波长的光源的光耦合汇聚到同一纤芯中，因此能够集中使得光源射进精密采样气室中与待测气体反应，从而直接省去光开关的控制逻辑和不稳定因素，从而提高气体检测装置在检测多组分气体的稳定性，且由于精密采样气室和微结构透镜组组成的现场测试探头，因此在通过拖拽拉远传输光缆时，能够统一的将精密采样气室和微结构透镜组一起向上拖拽，从而实现垂直环境的分布式测试，由于所实用的结构减少，使得整个装置结构简单，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的外部结构示意图；

图2为本实用新型多组分气体检测装置竖井测试示意图；

图3为本实用新型多组分气体检测装置拉远测试示意图；

图4为本实用新型微结构透镜组示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、气体检测设备；101、多波长光源模块；102、光纤接线端；103、拉远传输光缆；104、光电探测器；105、数据采集卡；106、信号处理显示控制单元；2、竖井；3、现场测试探头；301、微结构透镜组；302、精密采样气室。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1-4所示，本实用新型为一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，包括气体检测设备1、竖井2和现场测试探头3，气体检测设备1包括有多波长光源模块101、光纤接线端102、光电探测器104、数据采集卡105和信号处理显示控制单元106，信号处理显示控制单元106的输出端与多波长光源模块101的输入端电性连接，拉远传输光缆103采用多芯拖拽铠装光缆，光纤接线端102采用法兰盘接线端子，多波长光源模块101采用一个或多个可调谐激光器，微结构透镜组301包括有多个光纤输入耦合端口和一个光纤输出汇聚端口；

通过上述结构，当需要射出不同波长的光源时，通过信号处理显示控制单元106控制多波长光源模块101射出不同波长的光源，进而光源会借助拉远传输光缆103输进微结构透镜组301的多个光纤输入耦合端口上，进而微结构透镜组301将多个光纤输入耦合端口上的光源汇聚到光纤输出汇聚端口内；

竖井2的内部设置有现场测试探头3，现场测试探头3包括有光纤接线端102、微结构透镜组301和精密采样气室302，微结构透镜组301包括有多个光纤输入耦合端口和一个光纤输出汇聚端口，两个光纤接线端102之间连接有拉远传输光缆103，精密采样气室302的端口与微结构透镜组301的输出光接口接通，微结构透镜组301的输入端通过光纤与光纤接线端102的输出端耦合；

通过上述结构，当不同波长的光源射进微结构透镜组301上后，根据图4可知，微结构透镜组301会将不同波长的光源耦合到同一汇聚光纤上，且精密采样气室302的端口与微结构透镜组301的输出光接口接通，因此多组不同波长的光源会集中的射进到精密采样气室302中与待测试气体反应，并且精密采样气室302将其转换为光源信号，同时通过光纤接线端102输送给光电探测器104；

光电探测器104的输出端与数据采集卡105的输入端电性连接，数据采集卡105的输出端与信号处理显示控制单元106的输入端电性连接，通过光电探测器104将精密采样气室302传至的光源信号转换为电信号，并通过数据采集卡105对其进行数据采集处理，同时对其进行滤波处理，最后由信号处理显示控制单元106对其对组分气体进行分析计算，并将最后的数据显示。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不限制本实用新型，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，包括气体检测设备(1)、竖井(2)和现场测试探头(3)，其特征在于：所述气体检测设备(1)包括有多波长光源模块(101)、光纤接线端(102)、光电探测器(104)、数据采集卡(105)和信号处理显示控制单元(106)，所述竖井(2)的内部设置有现场测试探头(3)，所述现场测试探头(3)包括有光纤接线端(102)、微结构透镜组(301)和精密采样气室(302)。

2.根据权利要求1所述的一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，其特征在于，两个所述光纤接线端(102)之间连接有拉远传输光缆(103)，所述精密采样气室(302)的端口与微结构透镜组(301)的输出光接口接通，所述微结构透镜组(301)的输入端通过光纤与光纤接线端(102)的输出端耦合。

3.根据权利要求1所述的一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，其特征在于，所述光电探测器(104)的输出端与数据采集卡(105)的输入端电性连接，所述数据采集卡(105)的输出端与信号处理显示控制单元(106)的输入端电性连接，所述信号处理显示控制单元(106)的输出端与多波长光源模块(101)的输入端电性连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，其特征在于，所述拉远传输光缆(103)采用多芯拖拽铠装光缆。

5.根据权利要求1所述的一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，其特征在于，所述光纤接线端(102)采用法兰盘接线端子。

6.根据权利要求1所述的一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，其特征在于，所述多波长光源模块(101)采用一个或多个可调谐激光器。

7.根据权利要求1所述的一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，其特征在于，所述微结构透镜组(301)包括有多个光纤输入耦合端口和一个光纤输出汇聚端口。

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