專利名稱：甲烷物理傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種氣體傳感器。
甲烷物理傳感器是一種測(cè)量甲烷濃度的設(shè)備，用于煤礦井下及有關(guān)工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中甲烷濃度的檢測(cè)和報(bào)警，防止爆炸事故發(fā)生，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)免遭受重大損失。目前多數(shù)實(shí)用甲烷傳感器屬化學(xué)傳感器，存在許多不足之處，容易中毒，易出誤報(bào)，使用壽命短，校準(zhǔn)頻繁。正在研制中的光纖氣體傳感器系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。上述結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重缺點(diǎn)，有待改進(jìn)。
本實(shí)用新型提出了一種甲烷物理傳感器，克服了上述缺點(diǎn)。第一，這是一種物理傳感器，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；第二，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，適合煤礦井下工作；第三，校準(zhǔn)周期大大延長。
本實(shí)用新型所說的物理傳感器如附

圖1所示，它由5部分組成光源(1)、氣室(2)、分色裝置(3)、光電接收器件(4)和信號(hào)處理及顯示系統(tǒng)(5)。
附圖1甲烷物理傳感器本實(shí)用新型具體結(jié)構(gòu)及其作用說明如下光源(1)由發(fā)光器件與透鏡兩部分組成。發(fā)光器件是小燈泡或?qū)捁庾V的固體發(fā)光器件，它們光譜范圍落在中紅外波段，并被恒幅脈沖電流或恒定電流激勵(lì)。透鏡使它們發(fā)出的光變?yōu)槠叫泄馍溥M(jìn)氣室(2)，氣室(2)能讓含有甲烷的氣體順利地進(jìn)出，使那里甲烷的含量與環(huán)境中甲烷的含量基本相同。分色裝置(3)接收氣室(2)的平行光進(jìn)行分色。挑出甲烷吸收最強(qiáng)和最弱的兩色或多色光進(jìn)行檢測(cè)。分色裝置(3)是光柵加棱鏡組合，或者是分叉光纖和干涉濾波片組成。分叉光纖前需多加一個(gè)透鏡將平行光聚焦于光纖端面，以便兩路分色。光電接收器件(4)是光敏線列或兩個(gè)單獨(dú)的光電器件，它們的光譜范圍都落在中紅外波段，對(duì)兩色或多色光同時(shí)檢測(cè)，輸出兩路或多路光電信號(hào)至下級(jí)處理。光敏線列是普通光電二極管列陣或短路調(diào)制光電二極管列陣。信號(hào)處理及顯示系統(tǒng)(5)除了通常的放大和顯示外，還包括報(bào)警、幾種信號(hào)輸出、斷電等多種功能。通過兩路或多路電信號(hào)處理，可以自動(dòng)消除光原變化的影響。
本實(shí)用新型的原理是利用甲烷的光譜吸收特性，當(dāng)復(fù)色光通過氣室(2)時(shí)，甲烷吸收譜的透過率下降快，下降幅度與甲烷濃度有一定關(guān)聯(lián)，因此利用吸收特性可以定量測(cè)量甲烷濃度，另外一些波段，甲烷的吸收系數(shù)小，透過率與甲烷濃度關(guān)系不大，比較上述兩波段的透過率，可以消除光源變化的影響。
本實(shí)用新型利用甲烷吸收特性，采取復(fù)色光源和分色檢測(cè)，使該傳感具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；(2)結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小，便于煤礦井下工作；(3)大大減少核準(zhǔn)次數(shù)；(4)輸出功能與現(xiàn)行控制設(shè)備匹配，只需替換傳感器，即可正常工作；(5)同時(shí)檢測(cè)兩色或多色光，可以自動(dòng)消除光源變化的影響。
權(quán)利要求1.一種甲烷物理傳感器，它由光源(1)、氣室(2)、分色裝置(3)、光電接收器件(4)、信號(hào)處理及顯示系統(tǒng)(5)組成。
2.權(quán)利要求1所說的傳感器，其特征在于光源由小燈泡或?qū)捁庾V的固體發(fā)光器件加透鏡組成。所說的小燈泡或?qū)捁庾V固體發(fā)光器件由恒幅脈沖電流或恒定電流激勵(lì)，光譜落在中紅外波段。所說的透鏡使小燈炮或?qū)捁庾V發(fā)光器件發(fā)出的光變?yōu)槠叫泄馍溥M(jìn)氣室(2)。
3.權(quán)利要求1所說的傳感器，其特征在于分色裝置(3)由光柵加棱鏡組合，或由透鏡、分叉光纖和干涉濾波片組成。
4.權(quán)利要求1所說的傳感器，其特征在于光電接收器件(4)是光敏線列或兩個(gè)單獨(dú)的光電器件。所說的光敏線列是光電二極管列陣或短路調(diào)制光電二極管列陣。
5.權(quán)利要求1所說的傳感器，其特征在于信號(hào)處理及顯示系統(tǒng)通過處理兩路或多路電信號(hào)自動(dòng)消除光源變化的影響。
專利摘要甲烷物理傳感器由光源、氣室、分光裝置、光電接受器件和信號(hào)處理及顯示五部分組成。它利用甲烷的吸收譜進(jìn)行檢測(cè)。傳感器的特點(diǎn)是使用壽命長,結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,體積小,校準(zhǔn)次數(shù)大大減少,光源變化自動(dòng)消除,輸出功能與現(xiàn)行控制設(shè)備匹配。該傳感器能滿足煤礦井下和有關(guān)工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中甲烷的檢測(cè)和報(bào)警。
文檔編號(hào)G01N21/31GK2518103SQ02228320
公開日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2002年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月1日
發(fā)明者何民才 申請(qǐng)人:何民才