專利名稱：瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦井安全的防爆氣體探測(cè)設(shè)備范圍，特別涉及一種瓦 斯氣體紅外檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前中國國內(nèi)煤礦井下各點(diǎn)瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)，石化行業(yè)的煉油 廠，輸油管道的監(jiān)控，天然氣生產(chǎn)與輸送管道等需要監(jiān)控泄漏的場(chǎng)合， 采用的絕大多數(shù)的探頭是催化燃燒式的，其缺點(diǎn)是因中毒現(xiàn)象造成 誤報(bào)或是失效，可靠性差，標(biāo)定時(shí)間周期短，標(biāo)定成本高，工作中需
在有氧環(huán)境下工作，不能檢測(cè)100°/。LEL (最低爆炸極限)濃度。
利用待測(cè)氣體對(duì)紅外光譜的吸收特性，來檢測(cè)目標(biāo)氣體濃度的技 術(shù)近年來有很大的發(fā)展。紅外氣體檢測(cè)技術(shù)通常應(yīng)用在需要實(shí)時(shí)和高
精度監(jiān)控目標(biāo)氣體濃度的場(chǎng)合，例如煤礦井下各點(diǎn)瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)和 報(bào)警。世界先進(jìn)國家多采用紅外檢測(cè)類的報(bào)警器，幾乎無一例外的是 高成本，導(dǎo)致報(bào)警器價(jià)格昂貴，在我國難以普及。
利用瓦斯氣體對(duì)紅外光i普的吸收特性，來檢測(cè)其氣體濃度的裝置 至少包括一個(gè)紅外輻射源、 一個(gè)和一個(gè)探測(cè)器。本實(shí)用新型的采樣吸 收氣室采用獨(dú)特的準(zhǔn)光學(xué)諧振腔設(shè)計(jì)，選用兩片鍍金球面反射鏡組成 吸收腔，使光源與接收器經(jīng)多次光路折疊后符合成像關(guān)系，提高光能 利用率，并將折疊次數(shù)少的光線泄露出吸收腔，也有而到達(dá)接收器的
光線基本滿足等光程的要提高了光信號(hào)的信噪比。在接收器上光的成 像是彌散像，使接收器上的光分布均勻，減小了光路偏移對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定 性的影響。對(duì)光路調(diào)整與生產(chǎn)工藝沒有特殊要求，實(shí)現(xiàn)了小型、高效 和高靈敏度的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的吸收腔探測(cè)靈敏度和光能 利用率低的不足而提供一種瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置，其特征在于，所
述檢測(cè)裝置的下球面反射鏡1、光源3和紅外探測(cè)器4固定在內(nèi)支架 8上，內(nèi)支架8固定在內(nèi)底座10上，上球面反射鏡2與外殼6上固 定，上球面反射鏡2和下球面反射鏡1組成氣體紅外吸收腔，頂蓋 11安裝在外殼6上，外殼6及內(nèi)底座10固定在外底座12上。
所述下球面反射鏡1上有兩個(gè)通光孔，光源3安裝在一個(gè)通光孔 內(nèi)或下球面反射鏡1的反射面附近，紅外探測(cè)器4的光敏面對(duì)準(zhǔn)另一 個(gè)通光孔，紅外光窗片(5)安裝在光敏面對(duì)準(zhǔn)的通光孔上，光源3 和紅外探測(cè)器4的電極都連接到電路板9上，電路板9安裝在內(nèi)底座 10上。
所述紅外探測(cè)器4和光源3的放置位置為互為共輒位置。 所述上球面反射鏡2和下球面反射鏡1為凹球面反射鏡，其凹面 相對(duì)。
所述上球面反射鏡2和下球面反射鏡1的凹面均選擇高反射率的 反射鏡。
所述傳感器外殼6上部圓周上、頂蓋11或在上部圓周上、頂蓋
11有均勻分布的通氣孔7。
所述上球面反射鏡2和下球面反射鏡1組成氣體紅外吸收腔為準(zhǔn) 光學(xué)諧振腔。
本實(shí)用新型的有益效果是，上下球面反射鏡組成的氣體紅外吸收 腔為一種準(zhǔn)光學(xué)諧振腔，使光源與探測(cè)器經(jīng)多次光路折疊后符合成像 關(guān)系，并將折疊次數(shù)少的光線泄露出吸收腔，解決吸收腔內(nèi)光能利用 率低的不足。探測(cè)器上的光分布均勻，從而在吸收腔內(nèi)光路折疊多次， 光被充分吸收，既縮小了吸收腔的體積，還提高了被測(cè)氣體對(duì)光的吸 收效果，提高了光信號(hào)的信噪比。實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯氣體的高效探測(cè)。


圖1為瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置實(shí)施例的外形圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供一種瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置。下面結(jié)合說明書附 圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型予以說明。 實(shí)施例1
在圖1所示的瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖中，上球面 反射鏡2和下球面反射鏡1為凹球面反射鏡，其凹面相對(duì)并且均選擇 為高反射率的反射鏡。由上球面反射鏡2和下球面反射鏡1組成了氣 體紅外吸收腔，該腔設(shè)計(jì)為準(zhǔn)光學(xué)諧振腔。光源3與探測(cè)器4位于下 球面反射鏡l一側(cè)，從光源3發(fā)出的出射光束，經(jīng)在上球面反射鏡2
和下球面反射鏡1來回反射，經(jīng)多次反射后會(huì)聚到紅外探測(cè)器4接收 表面。從而使光源與接收器經(jīng)多次光路折疊后符合成像關(guān)系，形成了
紅外探測(cè)器4在以光源為物的光學(xué)共軛成像的位置，或?qū)⒓t外探測(cè)器 4設(shè)置在光路上離焦位置上，以使光源像的明暗分布不至影響光束在 紅外探測(cè)器上的均勻性；由此提高光信號(hào)的信噪比及提高數(shù)據(jù)的穩(wěn)定 性及測(cè)量精度。
下球面反射鏡l、光源3和紅外探測(cè)器4固定在內(nèi)支架8上，內(nèi) 支架8固定在內(nèi)底座10上，上球面反射鏡2固定在傳感器外殼6上 部，頂蓋11安裝在傳感器外殼6上，外殼6、內(nèi)底座10上固定在外 底座12上。下球面反射鏡1上有兩個(gè)通光孔，光源3安裝在右通光 孔，紅外探測(cè)器4的光敏面對(duì)準(zhǔn)左通光孔，紅外光窗片5安裝在左通 光孔上，阻隔被測(cè)氣體通向紅外探測(cè)器4,確保紅外探測(cè)器的測(cè)量精 度，光源3和紅外探測(cè)器4的電極都連接到電路板9上，電路板9安 裝在內(nèi)底座10上。傳感器外殼6上部圓周上、頂蓋11或在上部圓周 上、頂蓋11有均勻分布的通氣孔7，使吸收腔內(nèi)外的氣體能實(shí)時(shí)交 換。光源3為脈沖調(diào)制的升降溫速度快的細(xì)鎢絲燈或其他光源，產(chǎn)生 周期性紅外光。 實(shí)施例2
在圖2所示的第二實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖中。光源3置于上球面反射 鏡2附近，其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，光源3與紅外探測(cè)器4仍處于 互為共輒位置關(guān)系，光源入射角幾乎達(dá)360度，是光能利用率最高的 一種設(shè)計(jì)，同時(shí)由于采用凹面鏡反射，使得光束具有成像會(huì)聚作用，
比光學(xué)積分腔的光路更好滿足等光程，且能量定向集中在接收器上， 提高了光信號(hào)的信噪比。
所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)還可以采用單光源，雙探測(cè)器 結(jié)構(gòu)、采用雙光源，雙探測(cè)器結(jié)構(gòu)或雙光源、單探測(cè)器結(jié)構(gòu)。在一個(gè) 探測(cè)器的前面放置一個(gè)目標(biāo)氣體對(duì)應(yīng)波長的帶通濾波片，在另一個(gè)探 測(cè)器的前面放置一個(gè)對(duì)應(yīng)參考波長的帶通濾波片。所述紅外氣體傳感 器帶通濾波片可以放在探測(cè)器的前面，也可以放在光源的前面。
圖3為瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置實(shí)施例的外形圖。如圖所示，檢測(cè) 裝置的通氣孔7在外殼6的圓周上均勻分布，使氣體能在氣體吸收腔 內(nèi)部形成對(duì)流，因此提高了探測(cè)反應(yīng)速度。
權(quán)利要求1. 一種瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置，所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置主要由吸收腔、光源和紅外探測(cè)器組成，其特征在于，所述檢測(cè)裝置的下球面反射鏡(1)、光源(3)和紅外探測(cè)器(4)固定在內(nèi)支架(8)上，內(nèi)支架(8)固定在內(nèi)底座(10)上，上球面反射鏡(2)與外殼(6)上固定，上球面反射鏡(2)和下球面反射鏡(1)組成多次反射的準(zhǔn)光學(xué)諧振腔式的氣體紅外吸收腔，頂蓋(11)安裝在外殼(6)上，外殼(6)及內(nèi)底座(10)固定在外底座(12)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置，其特征在于，所 述下球面反射鏡(1 )上有兩個(gè)通光孔，光源(3)安裝在一個(gè)通光孔 內(nèi)或下球面反射鏡(1 )的反射面附近，紅外探測(cè)器(4 )的光敏面對(duì) 準(zhǔn)另一個(gè)通光孔，紅外光窗片(5)安裝在光敏面對(duì)準(zhǔn)的通光孔上， 光源(3)和紅外探測(cè)器(4)的電極都連接到電路板(9)上，電路 板(9)安裝在內(nèi)底座(10)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置，其特征在于，所 述紅外探測(cè)器(4 )和光源(3 )的放置位置為互為共軛位置或離焦位 置上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置，其特征在于，所 述上球面反射鏡(2 )和下球面反射鏡(1 )為凹球面反射鏡，其凹面 相對(duì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置，其特征在于，所 述上球面反射鏡(2 )和下球面反射鏡(1 )的凹面均選擇高反射率的 反射鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置，其特征在于，所 述傳感器外殼(6)上部圓周上、頂蓋(11)或在上部圓周上、頂蓋(11)有均勻分布的通氣孔(7)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置，其特征在于，所 述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置采用單光源，雙探測(cè)器結(jié)構(gòu)，在一個(gè)探測(cè)器 的前面放置一個(gè)目標(biāo)氣體對(duì)應(yīng)波長的帶通濾波片，在另一個(gè)探測(cè)器的 前面放置一個(gè)對(duì)應(yīng)參考波長的帶通濾波片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置采用雙光源，雙探測(cè)器結(jié)構(gòu)，或單探測(cè)器 結(jié)構(gòu)，帶通濾波片可以放在探測(cè)器的前面，也可以放在光源的前面。
專利摘要本實(shí)用新型屬于礦井安全的防爆氣體探測(cè)設(shè)備范圍的一種瓦斯氣體紅外檢測(cè)裝置。所述檢測(cè)裝置的采樣吸收氣室的紅外光學(xué)吸收腔由上下兩個(gè)球面反射鏡凹面相對(duì)組成，并設(shè)計(jì)為獨(dú)特的多次反射的準(zhǔn)光學(xué)諧振腔；上球面反射鏡固定在傳感器外殼上部，下球面反射鏡、光源和探測(cè)器固定在內(nèi)支架上，內(nèi)支架固定在內(nèi)底座上，光源與探測(cè)器經(jīng)多次光路折疊后符合成像關(guān)系，使探測(cè)器上的光分布均勻，從而探測(cè)器放置在以光源為物的光學(xué)系統(tǒng)共軛成像的位置上或設(shè)置在光路上離焦位置上。提高了光信號(hào)的信噪比。既縮小了吸收腔的體積，還提高了被測(cè)氣體對(duì)光的吸收效果，實(shí)現(xiàn)了小型、高效和高靈敏度的要求。用于煤礦井下瓦斯氣體濃度的監(jiān)測(cè)和報(bào)警。
文檔編號(hào)G01N21/35GK201203577SQ20082010812
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者陳明徹 申請(qǐng)人:北京市加華博來科技有限公司