反射式開路激光氣體檢測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供反射式開路激光氣體檢測系統，包括具有A/D轉換器的MCU處理電路、信號發(fā)生電路、激光器、主路光束整形機構、空間角反射鏡、主路探測器和信號放大電路，所述MCU處理電路連接所述信號發(fā)生電路，所述信號發(fā)生電路連接所述激光器；所述主路探測器通過所述信號放大電路連接所述MCU處理電路的A/D轉換器；所述激光器對應所述主路光束整形機構的激光入射端設置，所述主路探測器通過所述空間角反射鏡對應所述主路光束整形機構的激光出射端設置。本實用新型使用的時候，由于空間角反射鏡的作用，發(fā)射單元和接收單元能夠設在一起作為發(fā)射端，發(fā)射單元和接收單元共用一個MCU處理電路，使得同步性、實時性以及協同性大大提高。
【專利說明】反射式開路激光氣體檢測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及反射式開路激光氣體檢測系統。
【背景技術】
[0002]隨著工業(yè)化和市場化經濟的飛速發(fā)展，對能源需求劇增。2012年全年中國天然氣產量同比增長6.5%達到1077億立方米，經測算，在開采、處理和輸送環(huán)節(jié)中的環(huán)境檢測，對甲烷等氣體檢檢測設備的新增年需求量達到50萬臺以上，并以每年20%至30%的速度增長。在油氣的開采、集輸過程中，各種形式的泄露將會嚴重影響大氣環(huán)境和人民生命財產安全。由于檢測技術和管理水平的落后，事故常有發(fā)生，不僅對經濟造成巨大的損失，也造成了不良的社會影響，對環(huán)境造成了污染。甲烷是天然氣的主要可燃成分，同時又是一種強效的溫室氣體，甲烷的溫室效應是二氧化碳的20多倍，是地球大氣中僅次于二氧化碳的第二號能導致全球變暖的溫室氣體。為了避免環(huán)境污染和減少溫室效應，保障安全生產和社會穩(wěn)定，檢測危險區(qū)域氣體泄漏實在必行，現有用于檢測危險區(qū)域氣體檢濃度檢測的各種系統中，其中一種為開路甲烷激光氣體檢測系統，該系統包括發(fā)射單元和接收單元，發(fā)射單元包括MCU處理電路、信號發(fā)生電路、激光器、主路光束整形機構以及電源電路，接收單元包括匯聚激光的透鏡、主路探測器、信號放大電路、MCU處理電路以及信號輸出電路；MCU處理電路通過信號發(fā)生電路控制激光器發(fā)出激光，主路光束整形機構對激光進行整形后射向接收單元，激光通過透鏡后由主路探測器接收，將光信號轉換成電信號，然后由信號放大電路將信號放大后由MCU處理電路進行處理計算，得出氣體的累計濃度并通過信號輸出電路輸出，一旦甲烷氣體超標則控制警報器報警。但是這種開路甲烷氣體檢測系統存在著一些不足，第一，發(fā)射單元和接收單元分別使用獨立的MCU處理電路，同步性、實時性以及協同性都不高，影響檢測結果;第二，由于各種因素的影響，MCU處理電路通過信號發(fā)生電路驅動激光器發(fā)出的激光往往存在一定的中心波長漂移現象，對測量結果產生不利影響，嚴重時，造成測量失敗。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供反射式開路激光氣體檢測系統，以解決現有系統中發(fā)射單元和接收單元分別使用MCU處理器而產生的同步性、實時性和協同性不高，影響檢測結果的問題。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:反射式開路激光氣體檢測系統，它包括具有A/D轉換器的MCU處理電路、信號發(fā)生電路、激光器、主路光束整形機構、空間角反射鏡、主路探測器和信號放大電路，
[0005]所述MCU處理電路連接所述信號發(fā)生電路以便產生實現待測氣體中心波長掃描所需的調制信號，所述信號發(fā)生電路連接所述激光器以便根據調制信號通過所述激光器發(fā)出實現待測氣體中心波長掃描所需的激光；
[0006]所述主路探測器通過所述信號放大電路連接所述MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度信號；
[0007]所述激光器對應所述主路光束整形機構的激光入射端設置，所述主路探測器通過所述空間角反射鏡對應所述主路光束整形機構的激光出射端設置。
[0008]基于上述，它還包括光分路器、參考光束整形機構、密封氣室、存儲在所述密封氣室內且已知氣體濃度的待測氣體和參考探測器；
[0009]所述參考探測器通過所述信號放大電路連接所述MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度參考信號且使所述MCU處理電路根據所述待測氣體濃度參考信號與所述已知氣體濃度的比較調整所述調制信號的產生；
[0010]所述激光器對應所述光分路器的輸入端設置，所述光分路器的兩個輸出端分別對應所述主路光束整形機構和所述參考光束整形機構的激光入射端設置，所述參考光束整形機構的激光出射端依次對應所述密封氣室、所述參考探測器設置。
[0011]基于上述，所述空間角反射鏡由多個平行設置的用于將入射光平行射出的折光棱鏡構成。
[0012]基于上述，它還包括角度調整裝置，所述空間角反射鏡設于所述角度調整裝置上。
[0013]基于上述，它還包括參考調整裝置，所述參考光束整形機構、所述密封氣室以及所述參考探測器設于所述參考調整裝置上。
[0014]本實用新型使用的時候，激光經過空間角反射鏡反射到主路探測器上，主路探測器通過信號放大電路連接MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度信號；由于空間角反射鏡的作用，發(fā)射單元和接收單元能夠設在一起作為發(fā)射端，空間角反射鏡作為反射端，大大減小了裝置的體積，又因為發(fā)射單元和接收單元共用一個MCU處理電路，使得同步性、實時性以及協同性大大提高，使得檢測結果精度提高。
[0015]更進一步的，參考探測器接收光信號，并通過信號放大電路連接MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度參考信號且使所述MCU處理電路根據所述待測氣體濃度參考信號與所述已知氣體濃度的比較調整所述調制信號的產生，目的是調整出實現待測氣體中心波長掃描所需的激光；由于存在一個反饋比較，這樣當激光的中心波長出現漂移的時候，能夠及時反饋信息，MCU處理電路能夠進行及時準確的調整，以消除中心波長漂移現象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型實施例中反射式開路激光氣體檢測系統的局部系統圖；
[0017]圖2是本實用新型實施例中反射式開路激光氣體檢測系統的系統圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過【具體實施方式】，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
[0019]反射式開路激光氣體檢測系統的實施例
[0020]實施例1
[0021]如圖1所示,它包括發(fā)射單元、接收單元以及空間角反射鏡,發(fā)射單元具有A/D轉換器的MCU處理電路、信號發(fā)生電路、激光器、主路光束整形機構，接收單元具有主路探測器和信號放大電路，所述MCU處理電路連接所述信號發(fā)生電路以便產生實現待測氣體中心波長掃描所需的調制信號，所述信號發(fā)生電路連接所述激光器以便根據調制信號通過所述激光器發(fā)出實現待測氣體中心波長掃描所需的激光；所述主路探測器通過所述信號放大電路連接所述MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度信號；所述激光器對應所述主路光束整形機構的激光入射端設置，所述主路探測器通過空間角反射鏡對應所述主路光束整形機構的激光出射端設置。空間角反射鏡由多個平行設置的用于將入射光平行射出的折光棱鏡構成，空間角反射鏡設于所述角度調整裝置上，角度調整裝置用于調整空間角反射鏡的角度，為現有裝置，在此不做贅述。
[0022]本實用新型使用的時候，電源電路(未畫出)為開路激光氣體檢測系統供電，激光經過空間角反射鏡反射到主路探測器上，主路探測器通過信號放大電路連接MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度信號；由于空間角反射鏡的作用，發(fā)射單元和接收單元能夠設在一起作為發(fā)射端，空間角反射鏡作為反射端，大大減小了裝置的體積，發(fā)射單元和接收單元共用一個MCU處理電路，使得同步性、實時性以及協同性大大提高，使得檢測結果精度提高。
[0023]在本實用新型的其他實施例中，與實施例1不同的是，空間角反射鏡還可以是現有其他的空間角反射裝置，只要符合上述使用要求都可以在本方案中使用。
[0024]實施例2
[0025]如圖2所示，與實施例1不同的是，該反射式開路激光氣體檢測系統還包括光分路器、參考光束整形機構、密封氣室、存儲在所述密封氣室內且已知氣體濃度的待測氣體和參考探測器；所述參考探測器通過所述信號放大電路連接所述MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度參考信號且使所述MCU處理電路根據所述待測氣體濃度參考信號與所述已知氣體濃度的比較調整所述調制信號的產生；激光器對應所述光分路器的輸入端設置，所述光分路器的兩個輸出端分別對應所述主路光束整形機構和所述參考光束整形機構的激光入射端設置，所述參考光束整形機構的激光出射端依次對應所述密封氣室、所述參考探測器設置；還包括參考調整裝置，參考光束整形機構、密封氣室以及參考探測器設于所述參考調整裝置上；參考調整裝置為現有裝置，在此不做贅述。
[0026]工作過程中，參考探測器接收光信號，并通過信號放大電路連接MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度參考信號且使所述MCU處理電路根據所述待測氣體濃度參考信號與所述已知氣體濃度的比較調整所述調制信號的產生，以便調整出實現待測氣體中心波長掃描所需的激光；由于存在一個反饋比較，這樣當激光的中心波長出現漂移的時候，能夠及時反饋信息，MCU處理電路能夠進行及時準確的調整，以消除激光中心波長漂移現象。
[0027]該反射式開路激光氣體檢測系統可用于檢測甲烷氣體，也可以用于檢測其他氣體，檢測甲烷氣體的時候，激光的中心波長為1.66um。
[0028]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案范圍當中。
【權利要求】
1.反射式開路激光氣體檢測系統，其特征在于:它包括具有A/D轉換器的MCU處理電路、信號發(fā)生電路、激光器、主路光束整形機構、空間角反射鏡、主路探測器和信號放大電路， 所述MCU處理電路連接所述信號發(fā)生電路以便產生實現待測氣體中心波長掃描所需的調制信號，所述信號發(fā)生電路連接所述激光器以便根據調制信號通過所述激光器發(fā)出實現待測氣體中心波長掃描所需的激光； 所述主路探測器通過所述信號放大電路連接所述MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度信號； 所述激光器對應所述主路光束整形機構的激光入射端設置，所述主路探測器通過所述空間角反射鏡對應所述主路光束整形機構的激光出射端設置。
2.根據權利要求1所述的反射式開路激光氣體檢測系統，其特征在于:它還包括光分路器、參考光束整形機構、密封氣室、存儲在所述密封氣室內且已知氣體濃度的待測氣體和參考探測器； 所述參考探測器通過所述信號放大電路連接所述MCU處理電路的A/D轉換器以便將探測到的電信號經放大處理后向所述MCU處理電路輸出待測氣體濃度參考信號且使所述MCU處理電路根據所述待測氣體濃度參考信號與所述已知氣體濃度的比較調整所述調制信號的產生； 所述激光器對應所述光分路器的輸入端設置，所述光分路器的兩個輸出端分別對應所述主路光束整形機構和所述參考光束整形機構的激光入射端設置，所述參考光束整形機構的激光出射端依次對應所述密封氣室、所述參考探測器設置。
3.根據權利要求1或2所述的反射式開路激光氣體檢測系統，其特征在于:所述空間角反射鏡由多個平行設置的用于將入射光平行射出的折光棱鏡構成。
4.根據權利要求1或2所述的反射式開路激光氣體檢測系統，其特征在于:它還包括角度調整裝置，所述空間角反射鏡設于所述角度調整裝置上。
5.根據權利要求2所述的反射式開路激光氣體檢測系統，其特征在于:它還包括參考調整裝置，所述參考光束整形機構、所述密封氣室以及所述參考探測器設于所述參考調整裝置上。
【文檔編號】G01N21/47GK203414407SQ201320412684
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權日:2013年7月12日
【發(fā)明者】王書潛, 賈林濤, 張小水, 李志剛, 郭東歌, 陳海永, 楊清永 申請人:河南漢威電子股份有限公司