專利名稱：激光瓦斯檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種探測氣體濃度的裝置，特別涉及一種激光瓦斯檢測儀。
背景技術(shù)：
我國煤炭儲量豐富， 一直以來，煤炭都是我國最主要的一次能源，然而， 煤炭開采往往伴隨著高風(fēng)險，特別是井下瓦斯事故，更是成為了造成煤炭安全 事故的最主要原因之一。瓦斯中的主要成分是甲烷，當(dāng)甲烷濃度為4%至16%時易引起爆炸，因此， 礦工必須準(zhǔn)確及時的監(jiān)測出瓦斯在空氣中的含量，并采取相應(yīng)的措施，才能減 少以及避免事故的發(fā)生。目前廣泛應(yīng)用與瓦斯監(jiān)測的方法主要有(1) 催化燃燒法，基于惠斯通電橋原理，通過感應(yīng)電阻與環(huán)境中的可燃?xì)怏w發(fā) 生無焰燃燒，監(jiān)測感應(yīng)電阻的阻值隨溫度發(fā)生變化來反映瓦斯氣體的濃度，該方法的分辨率大約為100ppm，長時間工作時存在零點(diǎn)漂移和靈敏度的變化。(2) 氣敏半導(dǎo)體檢測儀法，利用被測氣體的吸附作用改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，通 過測量電流的變化來確定氣體的濃度，這類檢測儀制作工藝簡單、靈敏度高、 響應(yīng)速度快，但選擇性差，穩(wěn)定性差。(3) 電化學(xué)檢測儀法，利用被測氣體與檢測儀表面物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，檢測儀 回路中電流發(fā)生改變，來確定氣體的濃度，這種方式對元器件的要求比較高， 測試結(jié)果受環(huán)境影響比較大，電極的壽命也較短，不能滿足長期測量的需要。(4) 光干涉法，基于干涉原理，利用被測氣體與空氣對光的折射率差異形成的光程差來確定被測氣體濃度，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)對其他氣體敏感，測量時需要對被 測氣體進(jìn)行分離，性能低、價格高且系統(tǒng)校正復(fù)雜。因此，需要這樣一種瓦斯檢測儀，安全可靠，靈敏度高，響應(yīng)速度快，選 擇性好，受環(huán)境因素影響較小，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命較長。實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種激光瓦斯檢測儀，本身不發(fā)熱，無電，無火，這種固有的安全性消除了爆炸的危險和電磁干擾問題；測量的動 態(tài)范圍大，可以有效的起到預(yù)警作用；反應(yīng)速度快；對氣體種類有很高的選擇 性；對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能在潮濕、粉塵較多的環(huán)境下使用；易于制造；價格不 高；壽命較長。本實(shí)用新型的激光瓦斯檢測儀，包括探頭和信號處理電路，探頭包括激光 發(fā)射模塊、光電探測器和氣室，激光發(fā)射模塊發(fā)出的調(diào)制激光進(jìn)入氣室后，經(jīng) 反射由光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號輸出，由信號處理電路進(jìn)行處理。進(jìn)一步，所素檢測儀還包括溫度補(bǔ)償元件、溫度控制電路和電流控制電路， 溫度補(bǔ)償元件通過溫度控制電路與激光發(fā)射模塊相聯(lián)，電流控制電路與激光發(fā) 射模塊相聯(lián)。進(jìn)一步，所述溫度補(bǔ)償元件為熱敏電阻。進(jìn)一步，在檢測儀殼體外部安裝有顯示屏，所述顯示屏通過顯示控制電路 與信號處理電路相聯(lián)。 進(jìn)一步，所述激光發(fā)射模塊為半導(dǎo)體激光發(fā)射器。進(jìn)一步，檢測儀殼體外部安裝有報警燈，報警燈與信號處理電路相聯(lián)。進(jìn)一步，所述氣室通過至少一個氣體擴(kuò)散孔與外界相通。進(jìn)一步，所述氣室通過直管與外界相通，直管上至少設(shè)置有一個氣體擴(kuò)散孔。進(jìn)一步，檢測儀通過電纜接入端來完成與終端機(jī)的連接和電源的輸入。進(jìn)一步，檢測儀設(shè)置有掛鉤。本實(shí)用新型的有益效果是檢測儀殼體內(nèi)科學(xué)排列了多個電學(xué)模塊，本身 不發(fā)熱，無電，無火，這種固有的安全性消除了爆炸的危險和電磁干擾問題；由于使用了激光單吸收線光譜技術(shù)和頻率掃描技術(shù)，測量的動態(tài)范圍大，可以有效的起到預(yù)警作用，對氣體種類有很高的選擇性；使用溫度控制電路和電流 控制電路，根據(jù)需要可以及時的對激光進(jìn)行控制，還可以通過程序進(jìn)行自動控 制，滿足使用的需要；使用溫度補(bǔ)償元件，及時補(bǔ)償環(huán)境溫度變化時造成的測 量的誤差，進(jìn)一步提高靈敏度和安全可靠性；外檢測儀殼體外部安裝顯示屏， 通過與信號處理電路相聯(lián)的顯示控制電路進(jìn)行控制，能將實(shí)時參數(shù)顯示出來， 便于觀測；在殼體外部安裝的報警燈，能通過信號處理電路的控制，及時發(fā)出 報警信號，引起工作人員的注意；使用CPU為核心的信號處理電路和顯示控制 電路，反應(yīng)速度快，顯示及時；通過在氣室上設(shè)置氣體擴(kuò)散孔，取樣準(zhǔn)確；主 殼體采用高強(qiáng)度工程塑料一次鑄模制造而成，強(qiáng)度高，封閉性好，對環(huán)境適應(yīng) 性強(qiáng)，能在潮濕、粉塵較多的環(huán)境下使用，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命較長；殼體頂端設(shè) 有掛鉤，方便懸掛。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。圖l為本實(shí)用新型原理框圖；圖2為實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型原理框圖，如圖所示激光發(fā)射模塊5發(fā)出的調(diào)制激光進(jìn)入氣室后，經(jīng)反射由光電探測器8轉(zhuǎn)換成電信號輸出，由信號處理電路9進(jìn) 行處理，激光發(fā)射模塊5通過溫度控制電路6和電流控制電路7進(jìn)行調(diào)整。圖2為實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示包括探頭1和和以微處理器為核心的信號處理電路5，探頭包括半導(dǎo)體激光發(fā)射模塊5、光電探測器8和氣室10， 激光發(fā)射模塊5發(fā)出的調(diào)制激光進(jìn)入氣室后，經(jīng)反射由光電探測器8轉(zhuǎn)換成電 信號輸出，由信號處理電路9進(jìn)行處理。信號處理電路9包含CPU芯片、收發(fā)器、鎖存器、存儲器、譯碼器、接口 擴(kuò)展芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在CPU的各線端上分別連接有分開關(guān)，分開關(guān)位于主 殼體的面板上并分別對應(yīng)于自檢、校準(zhǔn)、單測、連測、地址+1、存儲等功能， 在CPU的RESET線端連接有包括開關(guān)SWO的開關(guān)電路，開關(guān)SWO也置于主殼體的面板上并對應(yīng)于電源開關(guān)。半導(dǎo)體激光發(fā)射模塊5為DFB激光發(fā)射器，DFB (分布反饋式)激光器激光 譜線寬度要小于0.04 nm，而且DFB激光波長隨溫度的漂移相對較小，并具有 高的邊模抑制比。這些特性使得DFB激光器非常適合在本實(shí)用新型中的應(yīng)用。在檢測儀殼體內(nèi)還設(shè)置有熱敏電阻4、溫度控制電路6和電流控制電路7， 熱敏電阻4通過溫度控制電路6與激光發(fā)射模塊5相聯(lián)，電流控制電路7與激 光發(fā)射模塊5相聯(lián)，通過溫度控制和電流控制來對激光器發(fā)出的激光束進(jìn)行調(diào) 整；檢測儀外殼上安裝有液晶顯示屏12，通過設(shè)置在殼內(nèi)的與信號處理電路9 相聯(lián)的顯示控制電路13的控制，能夠?qū)崟r顯示被測氣體的濃度值；檢測儀外殼 上還安裝有報警燈14，報警燈選用聲光報警裝置。探頭的氣室10連接一個直管15，直管外壁上設(shè)有多個與外界相通的氣體擴(kuò) 散孔101，可以保證氣體的均勻滲入氣室10，取樣準(zhǔn)確，檢測儀外殼采用高強(qiáng) 度工程塑料一次鑄模制造完成，耐磨耐摔，封閉性好，檢測儀通過電纜接入端2 來完成與終端機(jī)的連接和電源的輸入，在檢測儀的外部頂端設(shè)置有掛鉤16,方 便懸掛。本實(shí)用新型的工作過程是DFB激光發(fā)射器發(fā)出的經(jīng)過調(diào)制的激光探測光， 照射到氣室內(nèi)的探測區(qū)域，反射回的激光經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器得到電信號，電信號進(jìn) 入信號處理電路進(jìn)行處理，并由顯示控制電路控制，在液晶顯示屏上給予顯示， 并可反饋至終端機(jī)。當(dāng)濃度超過規(guī)定值時，還能由信號處理電路控制報警燈發(fā)出警報聲并伴隨閃光。該實(shí)用新型既可以用于井下瓦斯?jié)舛葯z測，也可以用于煤氣管道的泄露檢最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技 術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種激光瓦斯檢測儀，包括探頭(1)和信號處理電路(9)，其特征在于所述探頭包括激光發(fā)射模塊(3)、光電探測器(8)和氣室(10)，激光發(fā)射模塊(5)發(fā)出的調(diào)制激光進(jìn)入氣室后，經(jīng)反射由光電探測器(8)轉(zhuǎn)換成電信號輸出，由信號處理電路(9)進(jìn)行處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光瓦斯檢測儀，其特征在于還包括溫度補(bǔ)償 元件(4)、溫度控制電路(6)和電流控制電路(7)，溫度補(bǔ)償元件(4)通過 溫度控制電路(6)與激光發(fā)射模塊(5)相聯(lián)，電流控制電路(7)與激光發(fā)射 模塊(5)相聯(lián)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光瓦斯檢測儀，其特征在于所述溫度補(bǔ)償元 件(4)為熱敏電阻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的激光瓦斯檢測儀，其特征在于 在檢測儀殼體外部安裝有顯示屏(12 )，所述顯示屏(12 )通過顯示控制電路(13 ) 與信號處理電路(9)相聯(lián)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光瓦斯檢測儀，其特征在于所述激光發(fā)射模 塊(5)為半導(dǎo)體激光發(fā)射器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光瓦斯檢測儀，其特征在于檢測儀殼體外部 安裝有報警燈(14)，所述報警燈(14)與信號處理電路(9)相聯(lián)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光瓦斯檢測儀，其特征在于所述氣室(10) 通過至少一個氣體擴(kuò)散孔(101)與外界相通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光瓦斯檢測儀，其特征在于所述氣室(10) 通過直管(15)與外界相通，直管(15)上至少設(shè)置有一個氣體擴(kuò)散孔(101)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光瓦斯檢測儀，其特征在于檢測儀通過電纜 接入端(2)來完成與終端機(jī)的連接和電源的輸入。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光瓦斯檢測儀，其特征在于檢測儀設(shè)置有掛鉤(16)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種激光瓦斯檢測儀，包括探頭和信號處理電路，探頭包括激光發(fā)射模塊、光電探測器和氣室，激光發(fā)射模塊發(fā)出的調(diào)制激光進(jìn)入氣室后，經(jīng)反射由光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號輸出，由信號處理電路進(jìn)行處理，該檢測儀使用了激光單吸收線光譜技術(shù)和頻率掃描技術(shù)，本身不發(fā)熱，不發(fā)火，安全系數(shù)高；測量的動態(tài)范圍大；反應(yīng)速度快；對氣體種類有很高的選擇性；封閉性好，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；結(jié)構(gòu)緊湊；壽命較長；穩(wěn)定性好，精度高，既可以用于井下瓦斯?jié)舛葯z測，也可以用于煤氣管道的泄露檢測。
文檔編號G01N21/31GK201166640SQ200820097900
公開日2008年12月17日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者慶 于, 瀟 馮, 孫世嶺, 崔洪亮, 強(qiáng) 黃 申請人:煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院