油气开采与储运危险泄漏气体光纤传感系统装置的制作方法

文档序号:12357854阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种油气开采与储运危险泄漏气体光纤传感系统装置,其特征在于:包括红外光电信号解调仪以及多个分别安装在气体监测点构成危险泄漏气体的监测网络的探头气室,所有探头气室两端分别通过光纤与光电信号解调仪连接,光纤长度达数千米,可以实现大氛围区域内多点危险泄漏气体现场、在线监测;

所述的探头气室上开有铜制粉末冶金透气窗口,探头气室内封装有赫里奥特气体吸收池,吸收池内设有可以实现探测光多次反射的球面镜;

所述的红外光电信号解调仪内集成有多支可调谐半导体激光器,所述的多支可调谐半导体激光器为中的一支可调谐半导体激光器输出的光束作为参考光束,其余可调谐半导体激光器输出波长与拟监测气体的种类一一对应,多支可调谐半导体激光器出射的红外探测光束经过光纤传输至危险泄漏气体监测点处,并从探头气室的其中一端入射进入赫里奥特气体吸收池,红外探测光束在吸收池内经过两球面镜的多次反射后从探头气室另一端出射,并经光纤继续传输回到红外光电信号解调仪,红外光电信号解调仪实现红外激光探测光束的出射与接收,进而实现对拟监测气体的红外吸收光谱相应光信号的转换与分析,最终实现拟监测气体浓度的计算、显示以及超限报警。

2.根据权利要求1所述的一种油气开采与储运危险泄漏气体光纤传感系统装置,其特征在于:所述的多支可调谐半导体激光器为6支可调谐半导体激光器,所述的6支可调谐半导体激光器中,作为参考光束的调谐半导体激光器的中心波长为1532nm,在系统装置的工作环境中不存在任何气体对该波长具有吸收效应;其余可调谐半导体激光器输出波长与拟监测气体的种类一一对应,其中,中心波长为1653.7nm的光束对甲烷进行检测,中心波长为1621nm的光束对乙烯进行检测,中心波长为1529nm的光束对乙炔进行检测,中心波长为1684nm的光束对丙烷进行检测,中心波长为1700nm的光束对异戊烷进行检测。

3.根据权利要求1所述的一种油气开采与储运危险泄漏气体光纤传感系统装置,其特征在于:所述的红外光电信号解调仪内还集成有波分复用器、分束器、光纤、解波分复用器、红外光电探测器、红外光电探测器数据采集电路、电源、微控制器、激光器驱动电路、激光器温度控制电路、温度传感芯片、压力传感芯片以及显示报警模块;

所述的电源为整个系统装置其它部分进行供电;所述的微控制器与红外光电探测器数据采集电路、激光器驱动电路、激光器温度控制电路、温度传感芯片、压力传感芯片以及显示报警模块连接并进行实时通信;

所述的微控制器控制激光器驱动电路为可调谐半导体激光器加载扫描电流,驱动可调谐半导体激光器输出红外激光光束并通过光纤进行传送;激光器温度控制电路实时感知可调谐半导体激光器工作时的温度,并给予反馈控制,以防止可调谐半导体激光器输出波长的漂移;多支可调谐半导体激光器同时输出不同波长的红外探测激光束,所述的不同波长光束经过波分复用器被耦合进入同一光纤并传送至分束器,分束器与多个分别安装在气体监测点构成危险泄漏气体的监测网络的探头气室分别通过光纤连接形成多路光纤,一根光纤内的光束经过分束器后被分成多路,并在多路光纤中继续传送,其中被分成光路的数量与危险泄漏气体监测点的数量一致,每一光路中都由多波长光束进行传送,并到达危险泄漏气体监测点处的探头气室;光束在探头气室内经过多次反射后从其中出射,并继续在相应光路光纤中传送至红外光电信号解调仪内的解波分复用器;与各个气室探头相对应的每一路光纤与相应解波分复用器相连接,所述每一路光纤内传送的光束按照波长被解波分复用器分解成多路光纤,所述分解后的每一路光线中只含有一种波长的光束在传送,此时,每一路光纤中传送的光束都具有特定波长,并且除了参考波长光束外,都携带有特定探头气室所对应气体的浓度信息;所述每一路光纤中的光束最终照射到红外光电探测器的光敏面上,并引起光电流;

光电流注入到红外光电探测器数据采集电路内,经过去噪、放大以及模数转换后发送给微控制器,由微控制器对其进行分析处理;微控制器将计算得到的各种气体浓度值发送给显示报警模块用于显示,并在浓度超限时予以报警;温度传感芯片与压力传感芯片实时获取系统装置工作环境的温度和压力,并传送给微控制器,作为气体浓度反演计算的温度、压力补偿。

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