专利名称：基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于火灾气体检测领域，具体涉及一种基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置。
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采用离子、光电感烟探测器，这些探测器发现阴燃火灾较为缓慢。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、既可便携式也可固定在现场的基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置。
本实用新型提出的一种基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，由光声光谱气体分析装置和火灾报警控制装置组成，光声光谱气体分析装置由光源1、斩波器34、滤光片选择轮4、滤光片轮轴5、光声池6、微音器7、红外探测器8、气体分析装置电源10、控制装置11、基座12、采气泵23、质量流量计32、火灾报警控制装置组成，其中，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12上；滤光片选择轮4固定于波光片轮轴5上；光声池6中空，内壁为呈圆柱形的光声池镀金管35；微音器7为二只，分别固定于光声池镀金管35的中央；气体分析装置电源10固定于基座12上，由放大器24、控制器电源25、执行器电源26和光源电源27组成；控制装置11固定于基座上，由滤光片轮控制器28、电磁阀控制器29、采气泵控制器30、质量流量计控制器31组成，控制装置11连接数据采集器39；放大器24为二个，一个固定于光声池6的上端，另一个放大器24固定于红外探测器8一侧；光声池24外围设有进气孔36、出气孔37；电磁阀22为两个，分别连接光声池的进气孔36、出气孔37；采气泵23的一端连接电磁阀22，另一端连接质量流量计32；光源1对准斩波器的进光口，斩波器的出光口对准滤光片选择轮上的滤光片38，滤光片38对准光声池6的进光口，光声池6的出光口对准红外探测器8；火灾报警控制装置由数据采集器39、微机33和打印机经电路连接组成，火灾报警控制装置的数据采集器39与气体分析装置的控制装置11相联。
本实用新型中，控制器电源25分别连接放大器24、滤光片选择轮4、电磁阀控制器29、采气泵控制器30、质量流量计控制器31；执行器电源25分别连接滤光片轮控制器28、电磁阀22；光源电源27连接光源1。
本实用新型中，控制装置11中的滤光片选择轮控制器28连接滤光片选择轮4、电磁阀控制器29连接电磁阀22，采气泵控制器30连接采气泵23，质量流量计控制器31连接质量流量计32。
本实用新型中，火灾报警控制装置可以选用通用的火灾报警器，较佳的可以选用在微机33面板上设有液晶显示屏14、联动指示信息15、火灾报警信息16、状态指示灯17、功能操作键18、直接起停键19、气体光声光谱分析装置控制键20，这些部件分别与微机33的控制芯片连接。
本实用新型中，滤光片选择轮4呈圆形，以圆轴为中心四周对称分布四块滤光片38。通过转到不同的滤光片可以分别对4种气体进行实时检测，在外界环境干扰因素比较大的情况下，也可以安装与之相对应的滤光片作为参考，这样既可以同时测量3种气体，也很好地避免了外界环境带来的干扰。
本实用新型中，罩壳9通过螺栓连接基座12。
本实用新型中，罩壳9的底部设有减震塑料垫脚13。
本实用新型中，光源1采用大功率红外辐射光源。
本实用新型中，光声池6外部可采用铝材料，主要考虑导热性好，重量轻。内部为光声池镀金管可采用黄铜材料，其内壁采用圆柱形结构，并经过抛光镀金，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7。
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光声气体分析仪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，光源预热，滤光片定位，斩波器运行等准备工作。光源聚焦进入光声池，光声池内的被测气体吸收激光辐射能量而产生压力波，由微音器转换成电信号，再通过计算机计算得出相应的气体浓度；火灾报警控制装置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，气体进入光声池后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-气体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。火灾报警控制装置通过USB接口的GPIB模块控制放大器进行灵敏度、时间常数的选择，按顺序采集光声信号和光源功率信号，并作相应于当前滤光片透射波长的气体浓度计算。火灾报警控制装置液晶屏显示和存储气体测量的结果，当气体浓度值超过报警值时装置发出声光报警。气体采样的间隔、采样次数、测量时间、报警域值可人为设定。
本实用新型的火灾报警控制装置采用先进的微计算机作为处理核心，具有数据采集处理、液晶显示、按钮控制操作、火灾自动检测及报警、早期故障检测及报警、现场编程、事件记录、灵敏度设定、复位、自检及装置维护等功能。液晶显示屏14实时显示被测气体浓度曲线，当气体浓度超过设定值，显示火灾报警信息16并显示相应的状态指示灯17，光声光谱气体分析装置的气体种类选择，采样时间，次数，流量计配比等功能都由气体光声光谱分析装置控制键20操作完成，功能操作键18用来选择不同的功能，便于对不同功能加以设置，直接起停键19用来启动和停止火灾报警控制装置，所有报警记录，故障记录都可以通过火灾报警控制装置自带的打印机打印出来。光声光谱气体分析装置与火灾报警控制装置组成一套有毒有害气体检测及火灾报警装置。
本实用新型中，光声光谱气体分析装置的CPU控制芯片安装在火灾报警控制装置内，气体光声光谱分析装置与火灾报警控制装置组成一套基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，光声光谱气体分析装置的所有控制都由火灾报警控制装置面板上的气体光声光谱分析装置控制键20操作，光声光谱气体分析装置的气体种类选择，采样时间，次数，流量计配比等功能都由光声光谱气体分析装置控制键20操作完成。
本实用新型能同时测量CO、CO2、H2S等三种气体，且具有检测灵敏度高、气体选择性好、可靠性高和响应速度快等诸多优点，可以实现火灾的早期报警及微量有毒有害气体泄漏的快速、准确探测。
图1为本实用新型气体的结构示意图。
图2为本实用新型火灾报警控制装置面板示意图。
图3为本实用新型滤光片选择轮结构示意图。
图4为本实用新型气体分析装置电源的结构示意图。
图5为本实用新型控制装置的结构示意图。
图中标号1为光源，2为斩波器立柱，3为斩波器叶轮，4为滤光片选择轮，5为滤光片轮轴，6为光声池，7为微音器，8为红外探测器，9为仪器外壳，10为气体分析装置电源，11为控制装置，12为基座，13为减震塑料垫脚，14为液晶显示屏，15为联动指示信息，16为火灾报警信息，17为状态指示灯，18为功能操作键，19为直接启停键，20为光声光谱气体分析装置控制键，21为打印机，22为电磁阀，23为采气泵，24为放大器，25为控制器电源，26为执行器电源，27为光源电源，28为滤光片轮控制器，29为电磁阀控制器，30为采气泵控制器，31为质量流量计控制器，32为质量流量计，33为微机，34为斩波器，35为光声池镀金管，36为光声池进气孔，37为光声池出气孔，38为滤光片，39为数据采集器。
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，将下列部件按图1-图5所示方式连接，该领域技术人员均能顺利完成本实用新型装置的实施。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6，光声池镀金管35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。斩波器型号为Scitec Cop.CD-12，主要由斩波器立柱2和斩波器叶轮3组成，滤光片选择轮4紧挨着斩波器叶轮，滤光片轮轴5用于固定滤光片选择轮4，滤光片选择轮4呈圆形，以圆轴为中心四周对称分布四块滤光片，滤光片的有效通光孔径为25mm。微音器型号为EK3133，分别置于光声池6中央内壁，红外探测器型号为kT-3130，固定于基座上，气体分析装置电源10和控制装置11分别固定于基座上，气体分析装置电源10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11由滤光片轮控制器、电磁阀控制器、采气泵控制器、质量流量计控制器组成。电磁阀采用的是2P025-06-DC12V电磁阀，采气泵采用了8032系列膜片式电磁泵，质量流量计型号是D07-12A。整个装置由仪器外壳9罩着，仪器外壳9材料采用厚度为1mm的铝板，基座12采用厚度为15mm的铝板，外壳底部安装有减震塑料垫脚13。火灾报警控制装置采用SA4050型火灾报警控制装置，气体光声光谱分析装置CPU控制芯片位于SA4050火灾报警控制装置内，气体光声光谱分析装置的所有控制都由SA4050火灾报警控制装置面板上的键操作。SA4050火灾报警控制装置面板由液晶显示屏14、联动指示信息15、火灾报警信息16、状态指示灯17、功能操作键18、直接起停键19、气体光声光谱分析装置控制键20、打印机21等组成。数据采集器的型号为USB-6008，气体光声光谱分析装置与SA4050火灾报警控制装置组成一套基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置。
权利要求1.一种基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，由光声光谱气体分析装置和火灾报警控制装置组成，其特征在于光声光谱气体分析装置由光源(1)、斩波器(34)、滤光片选择轮(4)、滤光片轮轴(5)、光声池(6)、微音器(7)、红外探测器(8)、气体分析装置电源(10)、控制装置(11)、基座(12)、采气泵(23)、质量流量计(32)组成，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(12)上；滤光片选择轮(4)固定于波光片轮轴(5)上；光声池(6)中部空心，内壁为呈圆柱形的光声池镀金管(35)；微音器(7)为二只，分别固定于光声池镀金管(35)的中央；气体分析装置电源(10)固定于基座(12)上，由放大器(24)、控制器电源(25)、执行器电源(26)和光源电源(27)组成；控制装置(11)固定于基座上，由滤光片轮控制器(28)、电磁阀控制器(29)、采气泵控制器(30)、质量流量计控制器(31)组成，控制装置(11)连接数据采集器(33)；放大器(24)为二个，一个固定于光声池(6)的上端，另一个放大器(24)固定于红外探测器(8)一侧；光声池(24)外围设有进气孔(36)、出气孔(37)；电磁阀(22)为两个，分别连接光声池的进气孔(36)、出气孔(37)；采气泵(23)的一端连接电磁阀(22)，另一端连接质量流量计(32)；光源(1)对准斩波器(34)的进光口，斩波器(34)的出光口对准滤光片选择轮(4)上的滤光片(38)，滤光片(38)对准光声池(6)的进光口，光声池(6)的出光口对准红外探测器(8)；火灾报警控制装置由数据采集器(39)、微机(33)和打印机(21)经电路连接组成，火灾报警控制装置的数据采集器(39)与气体分析装置的控制装置(11)相联。
2.根据权利要求1所述的基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，其特征在于控制器电源(25)分别连接放大器(24)、滤光片选择轮(4)、电磁阀控制器(29)、采气泵控制器(30)、质量流量计控制器(31)；执行器电源(25)分别连接滤光片轮控制器(28)、电磁阀(22)；光源电源(27)连接光源(1)。
3.根据权利要求1所述的基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，其特征在于控制装置(11)中的滤光片选择轮控制器(28)连接滤光片选择轮(4)、电磁阀控制器(29)连接电磁阀(22)，采气泵控制器(30)连接采气泵(23)，质量流量计控制器(31)连接质量流量计(32)。
4.根据权利要求1所述的基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，其特征在于火灾报警控制装置微机(33)上的CPU控制芯片分别连接微机(33)面板上的液晶显示屏(14)、联动指示信息(15)、火灾报警信息(16)、状态指示灯(17)、功能操作键(18)、直接启停键(19)、光声光谱气体分析装置控制键(20)。
5.根据权利要求1所述的基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，其特征在于滤光片选择轮(4)呈圆形，以圆轴为中心四周对称分布四块滤光片(38)。
6.根据权利要求1所述的基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，其特征在于罩壳(9)通过螺栓连接基座(12)。
7.根据权利要求1所述的基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，其特征在于罩壳(9)的底部设有减震塑料垫脚(13)。
8.根据权利要求1所述的基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，其特征在于光源(1)采用大功率红外辐射光源。
专利摘要本实用新型属于火灾气体检测领域，具体涉及一种基于光声原理的有毒有害气体检测及火灾报警装置，由光声光谱气体分析装置和火灾报警控制装置组成，其中光声光谱气体分析装置由光源、斩波器、斩波器叶轮、滤光片选择轮、光声池、微音器、红外探测器、气体分析装置电源、控制装置、基座组成。火灾报警控制装置采用微机作为处理核心，具有数据采集处理、液晶显示、按钮控制操作、火灾自动检测及报警、早期故障检测及报警、现场编程、事件记录、灵敏度设定、复位、自检及装置维护等功能。光声光谱气体分析装置的所有控制都由火灾报警控制装置面板上的按键操作。具有检测灵敏度高、气体选择性好、可靠性高和响应速度快等诸多优点，可以实现火灾的早期报警及微量有毒有害气体泄漏的快速、准确探测。
文档编号G01N29/00GK2849712SQ200520047848
公开日2006年12月20日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年12月22日
发明者胡传平, 李建中, 李瑜璋, 阙兴贵, 瞿志刚, 徐琰 申请人:公安部上海消防研究所