反射式开路激光气体检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供反射式开路激光气体检测系统，包括具有A/D转换器的MCU处理电路、信号发生电路、激光器、主路光束整形机构、空间角反射镜、主路探测器和信号放大电路，所述MCU处理电路连接所述信号发生电路，所述信号发生电路连接所述激光器；所述主路探测器通过所述信号放大电路连接所述MCU处理电路的A/D转换器；所述激光器对应所述主路光束整形机构的激光入射端设置，所述主路探测器通过所述空间角反射镜对应所述主路光束整形机构的激光出射端设置。本实用新型使用的时候，由于空间角反射镜的作用，发射单元和接收单元能够设在一起作为发射端，发射单元和接收单元共用一个MCU处理电路，使得同步性、实时性以及协同性大大提高。
【专利说明】反射式开路激光气体检测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及反射式开路激光气体检测系统。
【背景技术】
[0002]随着工业化和市场化经济的飞速发展，对能源需求剧增。2012年全年中国天然气产量同比增长6.5%达到1077亿立方米，经测算，在开采、处理和输送环节中的环境检测，对甲烷等气体检检测设备的新增年需求量达到50万台以上，并以每年20%至30%的速度增长。在油气的开采、集输过程中，各种形式的泄露将会严重影响大气环境和人民生命财产安全。由于检测技术和管理水平的落后，事故常有发生，不仅对经济造成巨大的损失，也造成了不良的社会影响，对环境造成了污染。甲烷是天然气的主要可燃成分，同时又是一种强效的温室气体，甲烷的温室效应是二氧化碳的20多倍，是地球大气中仅次于二氧化碳的第二号能导致全球变暖的温室气体。为了避免环境污染和减少温室效应，保障安全生产和社会稳定，检测危险区域气体泄漏实在必行，现有用于检测危险区域气体检浓度检测的各种系统中，其中一种为开路甲烷激光气体检测系统，该系统包括发射单元和接收单元，发射单元包括MCU处理电路、信号发生电路、激光器、主路光束整形机构以及电源电路，接收单元包括汇聚激光的透镜、主路探测器、信号放大电路、MCU处理电路以及信号输出电路；MCU处理电路通过信号发生电路控制激光器发出激光，主路光束整形机构对激光进行整形后射向接收单元，激光通过透镜后由主路探测器接收，将光信号转换成电信号，然后由信号放大电路将信号放大后由MCU处理电路进行处理计算，得出气体的累计浓度并通过信号输出电路输出，一旦甲烷气体超标则控制警报器报警。但是这种开路甲烷气体检测系统存在着一些不足，第一，发射单元和接收单元分别使用独立的MCU处理电路，同步性、实时性以及协同性都不高，影响检测结果;第二，由于各种因素的影响，MCU处理电路通过信号发生电路驱动激光器发出的激光往往存在一定的中心波长漂移现象，对测量结果产生不利影响，严重时，造成测量失败。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供反射式开路激光气体检测系统，以解决现有系统中发射单元和接收单元分别使用MCU处理器而产生的同步性、实时性和协同性不高，影响检测结果的问题。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:反射式开路激光气体检测系统，它包括具有A/D转换器的MCU处理电路、信号发生电路、激光器、主路光束整形机构、空间角反射镜、主路探测器和信号放大电路，
[0005]所述MCU处理电路连接所述信号发生电路以便产生实现待测气体中心波长扫描所需的调制信号，所述信号发生电路连接所述激光器以便根据调制信号通过所述激光器发出实现待测气体中心波长扫描所需的激光；
[0006]所述主路探测器通过所述信号放大电路连接所述MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度信号；
[0007]所述激光器对应所述主路光束整形机构的激光入射端设置，所述主路探测器通过所述空间角反射镜对应所述主路光束整形机构的激光出射端设置。
[0008]基于上述，它还包括光分路器、参考光束整形机构、密封气室、存储在所述密封气室内且已知气体浓度的待测气体和参考探测器；
[0009]所述参考探测器通过所述信号放大电路连接所述MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度参考信号且使所述MCU处理电路根据所述待测气体浓度参考信号与所述已知气体浓度的比较调整所述调制信号的产生；
[0010]所述激光器对应所述光分路器的输入端设置，所述光分路器的两个输出端分别对应所述主路光束整形机构和所述参考光束整形机构的激光入射端设置，所述参考光束整形机构的激光出射端依次对应所述密封气室、所述参考探测器设置。
[0011]基于上述，所述空间角反射镜由多个平行设置的用于将入射光平行射出的折光棱镜构成。
[0012]基于上述，它还包括角度调整装置，所述空间角反射镜设于所述角度调整装置上。
[0013]基于上述，它还包括参考调整装置，所述参考光束整形机构、所述密封气室以及所述参考探测器设于所述参考调整装置上。
[0014]本实用新型使用的时候，激光经过空间角反射镜反射到主路探测器上，主路探测器通过信号放大电路连接MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度信号；由于空间角反射镜的作用，发射单元和接收单元能够设在一起作为发射端，空间角反射镜作为反射端，大大减小了装置的体积，又因为发射单元和接收单元共用一个MCU处理电路，使得同步性、实时性以及协同性大大提高，使得检测结果精度提高。
[0015]更进一步的，参考探测器接收光信号，并通过信号放大电路连接MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度参考信号且使所述MCU处理电路根据所述待测气体浓度参考信号与所述已知气体浓度的比较调整所述调制信号的产生，目的是调整出实现待测气体中心波长扫描所需的激光；由于存在一个反馈比较，这样当激光的中心波长出现漂移的时候，能够及时反馈信息，MCU处理电路能够进行及时准确的调整，以消除中心波长漂移现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例中反射式开路激光气体检测系统的局部系统图；
[0017]图2是本实用新型实施例中反射式开路激光气体检测系统的系统图。
【具体实施方式】
[0018]下面通过【具体实施方式】，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0019]反射式开路激光气体检测系统的实施例
[0020]实施例1
[0021]如图1所示,它包括发射单元、接收单元以及空间角反射镜,发射单元具有A/D转换器的MCU处理电路、信号发生电路、激光器、主路光束整形机构，接收单元具有主路探测器和信号放大电路，所述MCU处理电路连接所述信号发生电路以便产生实现待测气体中心波长扫描所需的调制信号，所述信号发生电路连接所述激光器以便根据调制信号通过所述激光器发出实现待测气体中心波长扫描所需的激光；所述主路探测器通过所述信号放大电路连接所述MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度信号；所述激光器对应所述主路光束整形机构的激光入射端设置，所述主路探测器通过空间角反射镜对应所述主路光束整形机构的激光出射端设置。空间角反射镜由多个平行设置的用于将入射光平行射出的折光棱镜构成，空间角反射镜设于所述角度调整装置上，角度调整装置用于调整空间角反射镜的角度，为现有装置，在此不做赘述。
[0022]本实用新型使用的时候，电源电路(未画出)为开路激光气体检测系统供电，激光经过空间角反射镜反射到主路探测器上，主路探测器通过信号放大电路连接MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度信号；由于空间角反射镜的作用，发射单元和接收单元能够设在一起作为发射端，空间角反射镜作为反射端，大大减小了装置的体积，发射单元和接收单元共用一个MCU处理电路，使得同步性、实时性以及协同性大大提高，使得检测结果精度提高。
[0023]在本实用新型的其他实施例中，与实施例1不同的是，空间角反射镜还可以是现有其他的空间角反射装置，只要符合上述使用要求都可以在本方案中使用。
[0024]实施例2
[0025]如图2所示，与实施例1不同的是，该反射式开路激光气体检测系统还包括光分路器、参考光束整形机构、密封气室、存储在所述密封气室内且已知气体浓度的待测气体和参考探测器；所述参考探测器通过所述信号放大电路连接所述MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度参考信号且使所述MCU处理电路根据所述待测气体浓度参考信号与所述已知气体浓度的比较调整所述调制信号的产生；激光器对应所述光分路器的输入端设置，所述光分路器的两个输出端分别对应所述主路光束整形机构和所述参考光束整形机构的激光入射端设置，所述参考光束整形机构的激光出射端依次对应所述密封气室、所述参考探测器设置；还包括参考调整装置，参考光束整形机构、密封气室以及参考探测器设于所述参考调整装置上；参考调整装置为现有装置，在此不做赘述。
[0026]工作过程中，参考探测器接收光信号，并通过信号放大电路连接MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度参考信号且使所述MCU处理电路根据所述待测气体浓度参考信号与所述已知气体浓度的比较调整所述调制信号的产生，以便调整出实现待测气体中心波长扫描所需的激光；由于存在一个反馈比较，这样当激光的中心波长出现漂移的时候，能够及时反馈信息，MCU处理电路能够进行及时准确的调整，以消除激光中心波长漂移现象。
[0027]该反射式开路激光气体检测系统可用于检测甲烷气体，也可以用于检测其他气体，检测甲烷气体的时候，激光的中心波长为1.66um。
[0028]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1.反射式开路激光气体检测系统，其特征在于:它包括具有A/D转换器的MCU处理电路、信号发生电路、激光器、主路光束整形机构、空间角反射镜、主路探测器和信号放大电路， 所述MCU处理电路连接所述信号发生电路以便产生实现待测气体中心波长扫描所需的调制信号，所述信号发生电路连接所述激光器以便根据调制信号通过所述激光器发出实现待测气体中心波长扫描所需的激光； 所述主路探测器通过所述信号放大电路连接所述MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度信号； 所述激光器对应所述主路光束整形机构的激光入射端设置，所述主路探测器通过所述空间角反射镜对应所述主路光束整形机构的激光出射端设置。
2.根据权利要求1所述的反射式开路激光气体检测系统，其特征在于:它还包括光分路器、参考光束整形机构、密封气室、存储在所述密封气室内且已知气体浓度的待测气体和参考探测器； 所述参考探测器通过所述信号放大电路连接所述MCU处理电路的A/D转换器以便将探测到的电信号经放大处理后向所述MCU处理电路输出待测气体浓度参考信号且使所述MCU处理电路根据所述待测气体浓度参考信号与所述已知气体浓度的比较调整所述调制信号的产生； 所述激光器对应所述光分路器的输入端设置，所述光分路器的两个输出端分别对应所述主路光束整形机构和所述参考光束整形机构的激光入射端设置，所述参考光束整形机构的激光出射端依次对应所述密封气室、所述参考探测器设置。
3.根据权利要求1或2所述的反射式开路激光气体检测系统，其特征在于:所述空间角反射镜由多个平行设置的用于将入射光平行射出的折光棱镜构成。
4.根据权利要求1或2所述的反射式开路激光气体检测系统，其特征在于:它还包括角度调整装置，所述空间角反射镜设于所述角度调整装置上。
5.根据权利要求2所述的反射式开路激光气体检测系统，其特征在于:它还包括参考调整装置，所述参考光束整形机构、所述密封气室以及所述参考探测器设于所述参考调整装置上。
【文档编号】G01N21/47GK203414407SQ201320412684
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】王书潜, 贾林涛, 张小水, 李志刚, 郭东歌, 陈海永, 杨清永 申请人:河南汉威电子股份有限公司