CN2847297Y - 基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于光声光谱气体分析领域，具体涉及一种基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置。由红外光源、斩波器、滤光片、光声池、微音器、红外探测器、装置电源、控制装置采气泵、质量流量计组成，斩波器固定于基座上，滤光片固定于滤光片插槽内；光声池内壁为呈圆柱形的光声池镀金管，微音器二只，分别固定于光声池镀金管的中央；装置电源由放大器、控制器电源、执行器电源和光源电源组成；控制装置连接数据采集器，由电磁阀控制器、采气泵控制器、质量流量计控制器组成；放大器分别固定于光声池上端和红外探测器一侧；光声池的进出、气孔分别连接电池阀，采气泵一端连接电磁阀，另一端连接质量流量计，本实用新型采用红外光源，具有针对性强，可靠性高，结构紧凑，时间响应块，且能连续测量等诸多优点，通过更换滤光片可以分别实现火灾的早期报警和微量有毒有害泄漏气体以及可燃气体快速、准确的探测。

Description

基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置
技术领域
本实用新型属于光声光谱气体分析领域，具体涉及一种基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置。
背景技术
在火灾探测、报警技术方面，由于各种固体可燃物多为有机物，在火灾发生的早期阶段，会产生CO等气体，同时火灾早期没有热气流扰动，CO等气体能在空气中遵循布朗运动自由扩散，且能穿过室内热屏障、屋顶空间、空穴、门缝等，现有的早期火灾探测器—离子、光电感烟探测器发现阴燃火灾缓慢。利用这些器件制作的气体传感元件具有易中毒、稳定性差、寿命短以及使用不便等缺点，因此寻求一种利用光声等原理制成的CO等气体火灾探测器是本领域技术人员的研究目标。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、紧凑、体积小、灵敏度高、可靠性高、针对性强，可便携式的基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置。
本实用新型提出的一种基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置，主要由红外光源1、斩波器23、滤光片4、光声池5、微音器6、红外探测器7、装置电源8、控制装置9、基座10、采气泵13、质量流量计21组成，其特征在于斩波器(34)由斩波器立柱2和斩波器叶轮3组成，斩波器叶轮3固定于斩波器立柱2上，斩波器立柱2固定于基座10上；滤光片4固定于滤光片插槽28内；光声池6中部空心，内壁为光声池镀金管24，呈圆柱形；微音器6为二只，分别固定于光声池镀金管24的中央；装置电源8固定于基座10上，由放大器14、控制器电源15、执行器电源16和光源电源17组成；控制装置9固定于基座上，连接数据采集器22；由电磁阀控制器18、采气泵控制器19、质量流量计控制器20组成；放大器14为二个，一个固定于光声池5的上端，另一个放大器14固定于红外探测器7一侧；光声池5***设有进气孔25、出气孔26；电池阀12为两个，分别连接光声池5的进气孔25、出气孔26；采气泵13的一端连接电磁阀12，另一端连接质量流量计21；光源1对准斩波器23的进光口，斩波器23的出光口对准滤光片插槽28内的滤光片4，滤光片4对准光声池5的进光口，光声池5的出光口对准红外探测器8。
本实用新型中，控制器电源15分别连接放大器14、电磁阀控制器18、采气泵控制器19、质量流量计控制器20；执行器电源16连接电磁阀12；光源电源17连接光源1。
本实用新型中，控制装置9中的电磁阀控制器18连接电磁阀12，采气泵控制器19连接采气泵13，质量流量计控制器20连接质量流量计21。
本实用新型中，罩壳27通过螺栓与基座10相连。
本实用新型中，罩壳27底部设有减震塑料垫脚11。
本实用新型中，光声池4内部结构有特殊要求，其外部光声池体采用铝材料，主要考虑导热性好，重量轻。内部为光声池镀金管采用黄铜材料，其内壁采用圆柱形结构，并经过抛光镀金，内部尺寸设计为该光声池4的关键技术有特殊要求，如检测CO气体，光声池镀金管选用直径为14mm，长为50mm的圆柱形。同时光声池镀金管内壁中央上下各放置了一只高精度微音器6。不同的滤光片4对应的光声池镀金管尺寸不同。
本实用新型中，红外光源1采用大功率红外热辐射光源，并通过椭球面反射镜使得红外光能够很好的聚焦穿过滤光片进入光声池4。光声池4内的被测气体吸收激光辐射能量而产生压力波，由微音器6转换成电信号，再通过电脑计算得出相应的气体浓度。
本实用新型采用单种气体检测装置，但本装置内部装有通用的滤光片插槽，只要通过更换不同的滤光片4就可以实现分别对多种气体测量。相比较滤光片叶轮选择滤光片插槽装置具有针对性强，灵敏度高，噪声小，测量时间短，结构简单等优点。
本实用新型工作时有两种状态：主动采气和被动采气，对常压气体样品进行检测时可以外接采气管利用红外光源光声光谱单一气体检测装置中的采气泵主动采集气体样品；对正压气体样品进行检测时关闭采气泵即可实现被动采气，并且可以利用质量流量控制计实现流速和成分比例的控制。气体浓度测量的过程为：装置开机初始化，包括锁相放大器初始化，红外光源预热等准备工作。红外光源进入斩波器23的进光口，斩波器23的出光口对准滤光片4，从滤光片4出来的光源进入光声池5，光声池5内的被测气体吸收激光辐射能量而产生压力波，由微音器6转换成电信号，再通过电脑计算得出相应的气体浓度。电脑通过程序或者操作指令，控制进气/出气电磁阀和气体采集泵采集气体，气体通过采气泵的采集，进入电磁阀，而后气体进入光声池，由于气体的振动带动微音器发出声音，进行光声测量时关闭气阀。如果需要用标准气体对装置进行标定，可通过计算机-AD/DA数据采集器—质量流量控制计来控制气体的进气流量和配比，从而可以用已知浓度的气体来标定装置。
本装置采用大功率红外热辐射光源作为光源，内部装有通用的滤光片插槽。该装置具有针对性强，可靠性高、结构紧凑、时间响应块，且能连续测量等诸多优点，通过更换滤光片可以分别实现火灾的早期报警和微量有毒有害泄漏气体以及可燃气体快速、准确的探测。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为滤光片插槽示意图。
图3为本实用新型装置电源的结构示意图。
图4为本实用新型控制装置的结构示意图。
图中标号：1为红外光源，2为斩波器立柱，3为斩波器叶轮，4为滤光片，5为光声池，6为微音器，7为红外探测器，8为装置电源，9为控制装置，10为基座，11为减震塑料垫脚，12为电磁阀，13为采气泵，14为放大器，15为控制器电源，16为执行器电源，17为光源电源，18为电磁阀控制器，19为采气泵控制器，20为质量流量计控制器，21为质量流量计，22为数据采集器，23为斩波器，24为光声池镀金管，25为进气孔，26为出气孔，27为罩壳，28为滤光片插槽。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本实用新型。
实施例1，按图1-图4所示方式连接各部件，该领域的技术人员均能顺利实施。光源1采用大功率红外热辐射光源，型号为IR-12，HawkEye Technologies，LLC，并通过椭球面反射镜使得红外光能够很好的聚焦穿过滤光片进入光声池5。斩波器23的型号为ScitecCop.CD-12，由斩波器立柱和斩波器叶轮组成，位于光源1后，滤光片4固定于滤光片插槽27内，紧挨着斩波器叶轮3，光声池5位于滤光片4后，两只微音器6置于光声池5中央内壁，微音器的型号为EK3133，光声池镀金管5采用黄铜材料，其内壁采用圆柱形结构，并经过抛光镀金，其尺寸为直径14mm，长为50mm的圆柱形，红外探测器6的型号为kT-3130，装置电源8由放大器及控制器电源、执行器电源和光源电源三部分组成；控制装置9由电磁阀控制、采气泵控制、质量流量计控制和工作状态指示灯控制组成。电磁阀采用的是2P025-06-DC12V电磁阀，采气泵采用8032系列膜片式电磁泵，质量流量计型号是D07-12A。整个装置由仪器罩壳27罩着，仪器罩壳27材料采用1mm厚铝板，基座10采用15mm厚铝板，底部并安装有减震塑料垫脚11。本实用新型具有针对性强，可靠性高、结构紧凑、时间响应块，且能连续测量等诸多优点，通过更换滤光片可以分别实现火灾的早期报警和微量有毒有害泄漏气体以及可燃气体快速、准确的探测。

Claims (5)

1、一种基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置，主要由红外光源(1)、斩波器(23)、滤光片(4)、光声池(5)、微音器(6)、红外探测器(7)、装置电源(8)、控制装置(9)、基座(10)、采气泵(13)、质量流量计(21)组成，其特征在于斩波器(23)由斩波器立柱(2)和斩波器叶轮(3)组成，斩波器叶轮(3)固定于斩波器立柱(2)上，斩波器立柱(2)固定于基座(10)上；滤光片(4)固定于滤光片插槽(28)内；光声池(5)中部空心，内壁为光声池镀金管(24)，呈圆柱形；微音器(6)为二只，分别固定于光声池镀金管(24)的中央；装置电源(8)固定于基座(10)上，由放大器(14)、控制器电源(15)、执行器电源(16)和光源电源(17)组成；控制装置(9)固定于基座上，连接数据采集器(22)，由电磁阀控制器(18)、采气泵控制器(19)、质量流量计控制器(20)组成；放大器(14)为二个，一个固定于光声池(5)的上端，另一个放大器(14)固定于红外探测器(7)一侧；光声池(5)***设有进气孔(25)、出气孔(26)；电池阀(12)为两个，分别连接光声池(5)的进气孔(25)、出气孔(26)；采气泵(13)的一端连接电磁阀(12)，另一端连接质量流量计(21)；光源(1)对准斩波器(23)的进光口，斩波器(23)的出光口对准滤光片插槽(28)内的滤光片(4)，滤光片(4)对准光声池(5)的进光口，光声池(5)的出光口对准红外探测器(7)。
2、根据权利要求1所述的基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置，其特征在于控制器电源(15)分别连接放大器(14)、电磁阀控制器(18)、采气泵控制器(19)、质量流量计控制器(20)；执行器电源(16)分别连接电磁阀(12)；光源电源(17)连接光源(1)。
3、根据权利要求1所述的基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置，其特征在于控制装置(9)中的电磁阀控制器(18)连接电磁阀(12)，采气泵控制器(19)连接采气泵(13)，质量流量计控制器(20)连接质量流量计(21)。
4、根据权利要求1所述的基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置，其特征在于罩壳(27)通过螺栓与基座(10)相连。
5、根据权利要求4所述的基于光声原理采用红外光源的单一气体检测装置，其特征在于罩壳(27)底部设有减震塑料垫脚(11)。
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