一种油气浓度检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种油气浓度检测装置，所述检测装置包含：太赫兹波发射器，反射镜，太赫兹波接收器及分析模块；所述太赫兹波发射器，用以发射太赫兹波；所述反射镜设置于太赫兹波路径上的油气管道壁位置，用以反射穿过油气样品的太赫兹波；所述太赫兹波接收器，用以接收处理所述太赫兹波，获得油气浓度数据并输出；所述分析模块与太赫兹波接收器相连，用以将接收到的油气浓度数据实时显示。以此，使得油气浓度检测具有很强的适用性，可在多种环境下迅速检测并且准确度较高。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及油气检测领域，尤指一种利用太赫兹时域光谱技术对大型油罐中 油气浓度检测的装置。 一种油气浓度检测装置
【背景技术】
[0002] 由于大型储油罐密封结构和罐壁空间密封难的原因，导致大型油罐一次密封与二 次密封之间的空间经常从在大量的易燃气体，当油气浓度累积到一定程度时，往往存在很 大的安全隐患。尤其是在雷雨天气下，大型油罐很容易受到雷击，导致大型油罐发生爆炸及 火灾事故，造成严重的财产和经济损失。而为了避免事故的发生，多在大型油罐所在区域安 装避雷针，并且对大型油罐的密封结构进行改造升级和优化，时刻监测密封圈内的油气浓 度，通过增加可靠的雷电泄放通道来提高大型油罐的抗雷击能力。而最为关键的就是监测 密封圈内油气浓度的能力，以便提前采取相关安全应急措施。但是油气浓度的精确检测一 直缺乏一种有效的检测装置。
[0003] 太赫兹时域光谱技术的基本原理是利用飞秒脉冲产生并探测时间分辨的太赫兹 波电场，通过傅立叶变换获得被测物品的光谱信息，这是一种新型的检测和表征技术，其显 著的优点为分辨率高，频带宽，辐射能量低，是一种安全可靠的非接触测量手段，尤其适用 于特殊环境下的检测及应用，基于其以上优点，结合大型油罐的实际检测环境，本实用新型 提供一种利用太赫兹时域光谱技术对大型油罐中油气浓度检测的装置。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种油气浓度检测装 置，该检测装置结构紧凑合理，工艺操作简单方便，对油气浓度检测精度高、装置稳定性好， 适应范围广、安全可靠。
[0005] 为达上诉目的，本实用新型提供一种油气浓度检测装置，其特征在于，所述检测装 置包含：太赫兹波发射器，反射镜，太赫兹波接收器及分析模块；所述太赫兹波发射器，用 以发射太赫兹波；所述反射镜设置于太赫兹波路径上的油气管道壁位置，用以反射穿过油 气样品的太赫兹波；所述太赫兹波接收器，用以接收处理所述太赫兹波，获得油气浓度数据 并输出；所述分析模块与太赫兹波接收器相连，用以将接收到的油气浓度数据实时显示。
[0006] 在上述技术方案中，所述分析模块还连接有一报警装置；所述报警装置用于将所 述油气浓度数据进行参数分析，若所述油气浓度数据高于预设阀值，则启动报警。
[0007] 在上述技术方案中，所述太赫兹波发射器包含激光器与发射探头，通过激光器将 激光照射发射探头上产生太赫兹波。
[0008] 在上述技术方案中，所述发射探头为砷化镓、締化锌晶体或太赫兹天线。
[0009] 在上述技术方案中，所述激光器包括光纤激光器或固体激光器。
[0010] 在上述技术方案中，所述固体激光器与发射探头之间可由光学镜架连接，光纤激 光器可直接通过光纤与发射探头连接。 toon] 本实用新型还提供一种油气浓度检测装置，所述检测装置包含：太赫兹波发射器， 透射窗口，太赫兹波接收器及分析模块；所述太赫兹波发射器，用以向油气检测区域发射太 赫兹波；所述透射窗口设置于所述太赫兹波路径上的油气管道壁位置，用以透射穿过油气 样品的太赫兹波；所述太赫兹波接收器，用以接收处理所述太赫兹波，获得油气浓度数据并 输出；所述分析模块与太赫兹波接收器相连，用以将接收到的油气浓度数据实时显示。
[0012] 本实用新型的有益技术效果在于：不仅使用非接触的测量手段对大型油罐一次， 二次密封油气浓度的长期监测，而且从测量原理出发，使用太赫兹波检测比现有的检测装 置在测量精度上更有优势，目前能达到5%的测量精度；同时非接触的检测形式有很强的 适用性，可在多种环境下迅速检测并且准确度较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型利用太赫兹时域光谱技术对大型油罐中油气浓度反射式检测 的结构示意图。
[0014] 图2是本实用新型利用太赫兹时域光谱技术对大型油罐中油气浓度透射式检测 的结构示意图。
[0015] 附图标号
[0016] 10太赫兹波发射器
[0017] 1激光器
[0018] 2发射探头
[0019] 3反射镜
[0020] 301，302 透射窗口
[0021] 4太赫兹波接收器
[0022] 5分析模块
[0023] 6报警装置
【具体实施方式】
[0024] 为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下 结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0025] 实施例1
[0026] 本实用新型实施例中提供的一种油气浓度检测装置结构示意图，其中所述检测装 置包含：太赫兹波发射器10,反射镜3,太赫兹波接收器4及分析模块5 ;所述太赫兹波发射 器10,用以发射太赫兹波；所述反射镜3设置于太赫兹波路径上的油气管道壁位置，用以反 射穿过油气样品的太赫兹波；所述太赫兹波接收器4,用以接收处理所述太赫兹波，获得油 气浓度特征标识峰并输出；所述分析模块5与太赫兹波接收器4相连，用以将接收到的油气 浓度特征标识峰实时显示。
[0027] 在上述实施例中，优选的还可包含分析模块5连接有一报警装置6 ;所述报警装置 6用于将所述油气浓度数据进行参数分析，若所述油气浓度数据高于预设阀值，则启动报 警。
[0028] 在上述实施例中，其中所述太赫兹波发射器10包含激光器1与发射探头2,请参考 图1，通过激光器1将激光照射发射探头2上产生太赫兹波。具体来讲，所述发射探头2为 砷化镓、碲化锌晶体或太赫兹天线，通过激光器1照射砷化镓、碲化锌晶体或太赫兹天线的 发射探头2,产生太赫兹波。
[0029] 请参照图1所示，是本实用新型利用太赫兹时域光谱技术对大型油罐中油气浓度 反射式检测的结构示意图。如图1所示，本实施例中激光器1为光纤激光器，与发射探头2 构成太赫兹波发射器10,两者之间由光纤连接；其工作原理在于，激光照射在砷化镓、碲化 锌晶体或太赫兹天线上产生太赫兹波，太赫兹波穿过检测区域照射在镶嵌于油罐管壁上的 反射镜3上，再由反射镜3将太赫兹波反射到太赫兹波接收器4中，接收器接收到的太赫兹 波光谱后，通过锁相放大及信号处理再传输至分析模块5,在分析模块5上进行光谱及可燃 性气体浓度和成分的实时监测和分析，当油气浓度特征标识峰值达到警戒线时触发报警装 置6,发出警报提示，以便于及时泄放较高浓度的油气，避免危险事故的发生。
[0030] 上述实施例中分析模块5分析经过锁相放大及信号处理后的太赫兹波具体包括： 太赫兹波经过锁相放大，反向傅里叶变换等计算获得一特征标识峰，将获得的特征标识峰 输出至分析模块5实时显示当前油气浓度特征标识峰。
[0031] 在上述实施例中的激光器1选择光纤激光器，是由于出于便捷及灵活操作的需 求，与太赫兹波产生装置之间可直接由光纤连接。出于实际情况，在实际操作中也有可能用 固体激光器代替。
[0032] 太赫兹波产生方式可为两种实现方式，激光照射在砷化镓或碲化锌晶体上产生太 赫兹波，或激光照射在太赫兹波天线上产生太赫兹波。
[0033] 通过本实用新型提供的油气浓度检测装置，不仅使用非接触的测量手段对大型油 罐一次，二次密封油气浓度的长期监测，而且从测量原理出发，使用太赫兹波检测比现有的 检测装置在测量精度上更有优势，目前能达到5%的测量精度；同时非接触的检测形式有 很强的适用性，可在多种环境下迅速检测并且准确度较高。
[0034] 实施例2
[0035] -种油气浓度检测装置，其特征在于，所述检测装置包含：太赫兹波发射器10,透 射窗口 301、302,太赫兹波接收器4及分析模块5 ;所述太赫兹波发射器10,用以向油气检 测区域发射太赫兹波；所述透射窗口 301、302设置于所述太赫兹波路径上的油气管道壁位 置，用以透射穿过油气样品的太赫兹波；所述太赫兹波接收器4,用以接收处理所述太赫兹 波，获得油气浓度特征标识峰并输出；所述分析模块5与太赫兹波接收器4相连，用以将接 收到的油气浓度特征标识峰实时显示。
[0036] 在上述实施例中，所述分析模块5还连接有一报警装置6 ;所述报警装置6用于将 所述油气浓度特征标识峰进行比对，若所述油气浓度数据高于预设阀值，则启动报警。
[0037] 在上述实施例中，所述太赫兹波发射器10包含激光器1与发射探头2,通过激光器 1将激光照射发射探头2上产生太赫兹波。
[0038] 在上述实施例中，所述发射探头2为砷化镓、締化锌晶体或太赫兹天线。
[0039] 请参照图2所示，是本实用新型利用太赫兹时域光谱技术对大型油罐中油气浓度 透射式检测的结构示意图。如图2所示，本实施例中激光光源发出激光照射在太赫兹波产 生装置中，其中太赫兹波的产生可有两种实现方式，激光照射在砷化镓或碲化锌晶体上产 生太赫兹波，或激光照射在太赫兹波天线上产生太赫兹波，太赫兹波通过探测窗口穿透检 测区间，采用透射式的结构照射在太赫兹波接收器4的探头中，接收器接收到的太赫兹波 光谱再经锁相放大及信号处理后可在分析模块5上进行光谱及可燃性气体浓度和成分的 实时监测和分析，当油气特征标识峰代表的油气浓度达到警戒线时触发报警装置6,发出警 报提示，用以及时泄放较高浓度的油气，避免危险事故的发生。
[0040] 本实施例中的太赫兹波透射窗口 301、302材质有多种选择，石英或新型材料都可 根据实际情况来选择。
[0041] 本实用新型利用太赫兹波的衰减和油气浓度之间存在的定量关系来实施油气浓 度的精确监测，即油气浓度越高，其对太赫兹波的衰减越大，因此空气中可燃气体的总浓度 与太赫兹波衰减存在一一对应的关系，这是利用太赫兹时域光谱技术对油气浓度进行检测 的原理和依据。除此之外，由于太赫兹波光谱的宽频性，不同的气体对太赫兹波的吸收体现 出明显的频率差异性，这在太赫兹波吸收频谱中能够清楚的得到反映。并且由上可知，通过 太赫兹时域光谱技术不仅能够实时监测油气浓度含量的变化，还根据油气浓度变化设定一 阀值，用于报警监测。
[0042] 本实用新型的操作方法简单，非接触的检测形式有很强的适用性，可在多种环境 下迅速检测并且准确度较高。
[〇〇43] 最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽 管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：对本 实用新型制作方法进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改 或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种油气浓度检测装置，其特征在于，所述检测装置包含：太赫兹波发射器，反射 镜，太赫兹波探测器及分析模块； 所述太赫兹波发射器，用以发射太赫兹波； 所述反射镜设置于太赫兹波路径上的油气管道壁位置，用以反射穿过油气样品的太赫 兹波； 所述太赫兹波接收器，用以接收处理所述太赫兹波，获得油气浓度数据并输出； 所述分析模块与太赫兹波接收器相连，用以将接收到的油气浓度数据实时显示。
2. 根据权利要求1所述的油气浓度检测装置，其特征在于，所述分析模块还连接有一 报警装置；所述报警装置用于将所述油气浓度数据进行参数分析，若所述油气浓度数据高 于预设阀值，则启动报警。
3. 根据权利要求1所述的油气浓度检测装置，其特征在于，所述太赫兹波发射器包含 激光器与发射探头，通过激光器将激光照射发射探头上产生太赫兹波。
4. 根据权利要求3所述的油气浓度检测装置，其特征在于，所述发射探头为砷化镓、碲 化锌晶体或太赫兹天线。
5. 根据权利要求3所述的油气浓度检测装置，其特征在于，所述激光器包括光纤激光 器或固体激光器。
6. 根据权利要求5所述的油气浓度检测装置，其特征在于，所述固体激光器与发射探 头之间可由光学镜架连接，光纤激光器可直接通过光纤与发射探头连接。
7. -种油气浓度检测装置，其特征在于，所述检测装置包含：太赫兹波发射器，透射窗 口，太赫兹波接收器及分析模块； 所述太赫兹波发射器，用以向油气检测区域发射太赫兹波； 所述透射窗口设置于所述太赫兹波路径上的油气管道壁位置，用以透射穿过油气样品 的太赫兹波； 所述太赫兹波接收器，用以接收处理所述太赫兹波，获得油气浓度数据并输出； 所述分析模块与太赫兹波接收器相连，用以将接收到的油气浓度数据实时显示。
8. 根据权利要求7所述的油气浓度检测装置，其特征在于，所述分析模块还连接有一 报警装置；所述报警装置用于将所述油气浓度数据进行参数分析，若所述油气浓度数据高 于预设阀值，则启动报警。
9. 根据权利要求7所述的油气浓度检测装置，其特征在于，所述太赫兹波发射器包含 激光器与发射探头，通过激光器将激光照射发射探头上产生太赫兹波。
10. 根据权利要求9所述的油气浓度检测装置，其特征在于，所述发射探头为砷化镓、 締化锌晶体或太赫兹天线。
【文档编号】G01N21/3586GK203849169SQ201420247541
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】赵昆, 姜晨, 金武军, 陈少华 申请人:中国石油大学(北京)