一种激光气体探测器的制作方法

本实用新型涉及气体探测报警技术技术领域，具体涉及一种激光气体探测器。

背景技术：

传统技术中可燃气体或有毒气体的检测普遍采用的是半导体检测原理的半导体气体传感器、催化燃烧式气体传感器(也称黑白元件)、电化学检测原理的电化学气体传感器、红外光检测原理的红外气体传感器及紫外光检测原理的紫外气体传感器(简称pid传感器)。在气体检测领域上述气体传感器被广泛应用，但这些气体传感器的共同特性是随着使用时间的延长灵敏度都会有较大的衰减，且普遍存在对湿度敏感的问题。

上述传感器的特点分别是：电化学气体传感器具有较好的选择性，使用寿命短。半导体传感器选择性最差灵敏度也最高使用寿命也最长，精度也最差。催化传感器精度适中也存在使用寿命短的特点。红外传感器综合指标较好，选择性相对较好，但光谱宽受湿度影响较大。紫外气体传感器选择性好特别适用于一些高分子量气体或蒸汽的微量检测但价格贵寿命更短。

因此，如何提高气体探测器的测效果和使用寿命是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种激光气体探测器，包括：控制电路板，所述控制电路板上固定设置有激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和所述激光接收器与所述控制电路板电连接；对应所述激光发射器和激光接收器设置有激光反射装置，所述激光反射装置与所述控制电路板之间为检测气室。

采用上述实现方式，激光发射器发射的激光光束通过激光反射装置反射后到达激光接收器，由于气室内存在被测气体使得到达激光接收器的激光强度受到被被测气体吸收而衰减，激光接收器接收到的激光强度衰减程度与气体浓度成正比，通过检测激光的衰减进而测得气室内被测气体的浓度。由于激光光束是发自同一个激光发射器，在使用较长时间后由于激光器的衰减相同而使得发射灵敏度的衰减在一定程度上得到补偿，延长了传感器的使用寿命。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述控制电路板固定设置在探测器壳体上，所述控制电路板与探测器控制器电连接。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述检测气室一端设置有粉末冶金隔爆片，所述激光反射装置固定设置在所述粉末冶金隔爆片的一侧。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述探测器壳体与所述粉末冶金隔爆片之间设置有传感器隔爆外壳，所述传感器隔爆外壳的一端与所述探测器壳体固定连接，另一端与所述粉末冶金隔爆片固定连接。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述传感器隔爆外壳的另一端固定设置有配气罩，所述配气罩内设置有气路通道，所述气路通道一端通过所述粉末冶金隔爆片与所述检测气室相连通，另一端与气源相连通。

结合第一方面或第一方面第一至四种任一可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述激光发射器在预设时间间隔发出第一激光光束和第二激光光束的激光发射器，所述第一激光光束为测量光束，所述第二光束为参比光束。

结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述第一激光光束和所述第二激光光束为单一频谱的激光光束。

结合第一方面，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述激光发射器的功率为0.2-0.3w。

结合第一方面，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述激光反射装置设置有反射面，所述反射面分别有所述激光发射器的信号发射端和所述激光接收器的信号接收端相对应。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种激光气体探测器的结构示意图；

图1中，符号表示为：

1-探测器壳体，2-控制电路板，3-激光发射器，4-激光接收器，5-激光反射装置，6-检测气室，7-粉末冶金隔爆片，8-传感器隔爆外壳，9-配气罩，10-气路通道。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本实用新型实施例提供的一种激光气体探测器的结构示意图，参见图1，所述激光气体探测器包括探测器壳体1，控制电路板2固定设置在探测器壳体1上，所述控制电路板2与探测器控制器电连接。

所述控制电路板2上固定设置有激光发射器3和激光接收器4，所述激光发射器3和所述激光接收器4与所述控制电路板2电连接。对应所述激光发射器3和激光接收器4设置有激光反射装置5，所述激光反射装置5与所述控制电路板2之间为检测气室6。所述激光反射装置5设置有反射面，所述反射面分别有所述激光发射器3的信号发射端和所述激光接收器4的信号接收端相对应。

激光发射器3发射的单一频谱的激光光束通过激光反射装置5反射后到达激光接收器4，由于气室内存在被测气体使得到达激光接收器4的激光强度受到被测气体吸收而衰减，激光接收器4接收到的激光强度衰减程度与气体浓度成正比，通过检测激光的衰减进而测得气室内被测气体的浓度

所述检测气室一端设置有粉末冶金隔爆片7，所述激光反射装置5固定设置在所述粉末冶金隔爆片7的一侧。所述探测器壳体1与所述粉末冶金隔爆片7之间设置有传感器隔爆外壳8，所述传感器隔爆外壳8的一端与所述探测器壳体1固定连接，另一端与所述粉末冶金隔爆片7固定连接。

所述传感器隔爆外壳8的另一端固定设置有配气罩9，所述配气罩9内设置有气路通道10，所述气路通道10一端通过所述粉末冶金隔爆片7与所述检测气室6相连通，另一端与气源相连通。

本实用新型实施例中，所述激光发射器3在预设时间间隔发出第一激光光束和第二激光光束的激光发射器3，所述第一激光光束为测量光束，所述第二光束为参比光束。所述第一激光光束和所述第二激光光束为单一频谱的激光光束，因此提高了传感器的气体选择性而不受气体交叉干扰。

在控制电路的控制下，激光发射器3每个固定时间间隔发射第一激光光束和第二激光光束，第一激光光束是被被测气体吸收的测量光束，第二激光光束是不被被测气体吸收的参比光束。由于两组激光光束是发自同一个激光发射器3，因此，在使用较长时间后由于激光器的衰减相同。通过测得的已知的参比光束的衰减成度可以对测量光束进行有效的补偿，延长了传感器的维护周期和使用寿命。

在控制电路的控制下，激光光束是单一频谱的光束，在被测气体的吸收频谱远离水分子的吸收光谱时，传感器的检测精度不受水蒸气的影响，可以有效提高激光气体探测器抗湿度干扰能力。

本实用新型实施例中所述激光发射器3的功率为0.2-0.3w，激光传感器体积小，发射功率低便于防爆处理,即可以设计成本质安全型防爆又可以设计成隔爆型防爆产品，可应用于爆炸性环境的0、1、2区。

被测气体经粉末冶金隔爆片7进入检测气室6，控制电路板2控制激光发射器3周期性交替发射检测激光光束和和参比激光光束，激光光束经激光反射装置5两次反射被激光接收器4接收，控制电路板2接受激光接收器4接收到的激光光束信号经探测器控制器的处理核心器件cpu运算处理得到气体浓度信号并输出相应的模拟4-20ma标准电流环信号，便于二次仪表进行处理显示和报警。配气罩9便于用户在使用过程中对传感器进行标定校准。

检测气室6通过结构设计，使其发射的激光光束经过二次折射后到达激光接收器4。其目的在于激光在较小的空间内通过最大化的路径到达激光接收器4，激光从发射器到达接收器的路径越长其检测灵敏度越高。激光发射器3在传感器控制电路的控制下周期性发射两个激光光束分别为acl0、bcb0；acl1、bcb1；acl2、bcb2……acln、bcbn到激光接收器4，在激光接收器4接收到这两个激光光束cacl0、cbcb0；cacl1、cbcb1；cacl2、cbcb2……cacln、cbcbn。其中：acl为激光发射器3发射的测量光束，bcb为激光发射器3发射的参比光束，cacl为激光接收器4接收的测量光束的激光强度，cbcb为激光接收器4接收的参比光束的激光强度。

在有被测气体存在时，激光接收器4接收的测量光束的激光强度cacl与没有被测气体存在时相比由于激光被被测气体所吸收而强度减弱，通过激光接收器4接收到测量激光的激光强度变化的大小进而确定被测气体的浓度。无论有无被测气体存在，激光接收器4接收的参比光束的激光强度cbcb是不会变化的，原因在于激光发射器3发射的参比激光光束的频率不被被测气体所吸收。

在激光发射器3由于使用时间过长可能导致该激光发射器3所发射的参比激光光束的激光强度降低，依据这一特性，可以判断激光发射器3所发射的测量激光的激光强度的降低，进而可以在气体浓度检测当中加以修正或补偿。因此，依据此原理设计并制造的激光气体探测器在日常使用中，由于传感器自身特性使得灵敏度的自然下降会得到一定成度的补偿，激光气体传感器的使用寿命会得到延长，并减少了日常的标定及维护。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种激光气体探测器，激光发射器3发射的单一频谱的激光光束通过激光反射装置5反射后到达激光接收器4，由于气室内存在被测气体使得到达激光接收器4的激光强度受到被被测气体吸收而衰减，激光接收器4接收到的激光强度衰减程度与气体浓度成正比，通过检测激光的衰减进而测得气室内被测气体的浓度。在控制电路的控制下，每个固定时间间隔发射两组激光光束，一组激光光束是被被测气体吸收测量光束，一组激光光束是不被被测气体吸收的参比光束。由于两组激光光束是发自同一个激光发射器3，因此，在使用较长时间后由于激光器的衰减相同而使得发射灵敏度的衰减在一定程度上得到补偿，延长了传感器的使用寿命。不同气体对不同的光谱具有特定的吸收特性，由于激光为单一频谱的光谱。因此，激光气体探测器具有选择性好，气体交叉抗干扰能力强，被测气体与水分子的吸收光谱不重叠是具有较强的抗湿度影响性能。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，如来替代，本实用新型仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。