一种激光粉尘、甲烷检测仪的制作方法

1.本实用新型涉及激光检测仪技术领域，具体涉及一种激光粉尘、甲烷检测仪。


背景技术：

2.激光粉尘检测仪该仪器适用于公共场所可吸入颗粒物(pm10)浓度的快速测定、工矿企业生产现场等劳动卫生方面粉尘浓度的检测，以及环境保护领域可吸入尘浓度的监测，还可用于空气净化器净化效率的评价。激光甲烷检测仪用于检测空气中或管道中的甲烷含量，适用于煤矿井下采掘工作面、巷道、硐室、燃气生产运输等有甲烷气体的环境。
3.两者都具有广泛的应用但仍然具有只能检测单一物质的局限，现有的激光粉尘检测仪一般只能单独对粉尘浓度进行检测，激光甲烷检测仪一般只能单独对甲烷气体浓度进行检测，两者都不具备同时测量环境中粉尘浓度和甲烷气体浓度的功能，因而在测量粉尘浓度和甲烷气体浓度时需要采用多个仪器，操作不便捷。为此，我们提出了一种激光粉尘、甲烷检测仪。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术只能单独测量甲烷气体浓度或粉尘浓度的不足，本实用新型提供了一种激光粉尘、甲烷检测仪，能够同时测量环境中甲烷气体浓度和粉尘浓度，实现了一机多用功能。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
8.一种激光粉尘、甲烷检测仪，包括激光器、分光器、甲烷气室、气体检测光电管、粉尘气室、粉尘检测光电管、单片机电路，沿第一方向，所述激光器的一端和所述分光器的一端连接，所述分光器的另一端和所述甲烷气室的一端连接，所述甲烷气室的另一端和所述气体检测光电管的一端连接，所述气体检测光电管的另一端和所述单片机电路的一端连接，沿第二方向，所述分光器的另一端和所述粉尘气室的一端连接，沿第一方向，所述粉尘气室的另一端和所述粉尘检测光电管的一端连接，所述粉尘检测光电管的另一端和所述单片机电路的一端连接，所述第一方向和所述第二方向相互垂直设置。
9.优选的技术方案，所述激光器包括激光管，所述分光器包括分光室和设置于所述分光室内的分光镜，所述激光管的一端和所述分光室的一端连接，所述分光镜和所述第一方向形成45
°
夹角，所述分光镜和所述第二方向形成45
°
夹角，所述分光镜把所述激光管发出的激光按1:1分成第一激光和第二激光，所述第一激光沿所述第一方向延伸，所述第二激光沿所述第二方向延伸。
10.进一步优选的技术方案，所述甲烷气室包括光谱吸收气体浓度测量室，沿所述第一方向，所述分光室的一端和所述光谱吸收气体浓度测量室的一端连接，所述光谱吸收气体浓度测量室的另一端和所述气体检测光电管的一端连接。
11.进一步优选的技术方案，所述粉尘气室包括光散射粉尘浓度测量室和光吸收室，沿所述第二方向，所述分光室的另一端和所述光散射粉尘浓度测量室的一端连接，所述光散射粉尘浓度测量室的另一端和所述光吸收室的一端连接。
12.进一步优选的技术方案，沿所述第一方向，所述光散射粉尘浓度测量室的另一端和所述粉尘检测光电管连接，所述粉尘检测光电管能够接收由所述光散射粉尘浓度测量室散射出的沿所述第一方向的光。
13.进一步优选的技术方案，所述光吸收室形状为直角梯形且所有内壁喷涂黑色吸光漆，在所述光吸收室设置有斜面，所述斜面和所述第二方向形成45
°
夹角。
14.(三)有益效果
15.本实用新型实施例提供了一种激光粉尘、甲烷检测仪。具备以下有益效果：
16.1、本实用新型采用光谱吸收原理和米氏散射原理能够同时测量环境中甲烷气体浓度和粉尘浓度，实现了一机多用功能。
17.2、本实用新型采用同一个红外激光光源经分光镜分光后分别测量甲烷气体浓度和粉尘浓度，缩小了光路结构尺寸，公用并减少了部分电路单元，降低了仪器造价成本。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型的工作原理框架示意图；
20.图2为本实用新型的第一激光和第二激光的光路结构示意图。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.如图1-图2所示，一种激光粉尘、甲烷检测仪，包括激光器100、分光器200、甲烷气室301、气体检测光电管401、粉尘气室302、粉尘检测光电管402、单片机电路，沿第一方向，所述激光器100的一端和所述分光器200的一端连接，所述分光器200的另一端和所述甲烷气室301的一端连接，所述甲烷气室301的另一端和所述气体检测光电管401的一端连接，所述气体检测光电管401的另一端和所述单片机电路的一端连接，沿第二方向，所述分光器200的另一端和所述粉尘气室302的一端连接，沿第一方向，所述粉尘气室302的另一端和所述粉尘检测光电管402的一端连接，所述粉尘检测光电管402的另一端和所述单片机电路的一端连接，所述第一方向和所述第二方向相互垂直设置。
23.所述单片机电路包括第一放大器501、第一a/d转换器601、第二放大器502、第二a/d转换器602、单片机700、驱动器800、lcd显示屏900、键盘1000、声光报警器1100、电源调理
1200，所述气体检测光电管401的一端和所述第一放大器501的一端连接，所述第一放大器501的另一端和所述第一a/d转换器601的一端连接，所述第一a/d转换器601的另一端和所述单片机700的一端连接，所述粉尘检测光电管402的一端和所述第二放大器502的一端连接，所述第二放大器502的另一端和所述第二a/d转换器602的一端连接，所述第二a/d转换器602的另一端和所述单片机700的一端连接，所述单片机700还连接有所述驱动器800、所述lcd显示屏900、所述键盘1000、所述声光报警器1100、所述电源调理1200，所述驱动器800的一端和所述激光器100的一端连接。
24.所述激光器100采用波长为1650nm的可调谐半导体激光器，通过甲烷气体对1650nm波长的激光具有强吸收特性测量甲烷气体浓度。所述激光器100由所述驱动器800进行功率和波长调制，使所述激光器100发射的光具有极高的单色性，且波长中心位于1650nm，激光功率恒定在特定数值。所述激光器100发射的光被所述分光器200分为两路，一路沿所述第一方向穿过所述甲烷气室301用于甲烷气体浓度检测，另一路沿所述第二方向穿过所述粉尘气室302用于粉尘浓度检测。
25.所述气体检测光电管401把接收到的光信号转换为电信号，并经所述第一放大器501放大然后经所述第一a/d转换器601转换为数字信号后送入所述单片机700进行信号处理，所述单片机700根据光信号的衰减系数计算甲烷气体浓度(气体浓度与光信号的衰减系数成正比关系)。
26.所述粉尘检测光电管402把接收到的光信号转换为电信号，并经所述第二放大器502放大然后经所述第二a/d转换器602转换为数字信号后送入所述单片机700进行信号处理，所述单片机700根据散射光的强度计算粉尘浓度(粉尘浓度与散射光强度成正比关系)。
27.所述lcd显示屏900在所述单片机700的驱动下能够同时显示甲烷气体浓度和粉尘浓度，同时可通过所述键盘1000进行按键操作显示设置菜单，实现友好的人机对话功能。
28.所述声光报警器1100能够在甲烷气体浓度超标以及粉尘浓度超标时发出闪烁的红光和间断的鸣叫声，并通过不同的闪烁频率和间隔时间区分是甲烷气体浓度超标还是粉尘浓度超标以及浓度超标的级别，方便人员及时采取安全措施。
29.所述激光粉尘、甲烷检测仪通过所述电源调理1200实现供电，采用同一个红外激光光源经分光后分别测量甲烷气体浓度和粉尘浓度，缩小了光路结构尺寸，公用并减少了部分电路单元，降低了仪器造价成本，实现了一机多用功能。
30.为了能够同时测量环境中甲烷气体浓度和粉尘浓度，所述激光器100包括激光管1，所述分光器200包括分光室2和设置于所述分光室2内的分光镜3，所述激光管1的一端和所述分光室2的一端连接，所述分光镜3和所述第一方向形成45
°
夹角，所述分光镜3和所述第二方向形成45
°
夹角，所述分光镜3把所述激光管1发出的激光按1:1分成第一激光7和第二激光8，所述第一激光7沿所述第一方向延伸，所述第二激光8沿所述第二方向延伸，所述第一激光7用于甲烷气体浓度检测，所述第二激光8用于粉尘浓度检测。
31.为了测量甲烷气体浓度，所述甲烷气室301包括光谱吸收气体浓度测量室4，沿所述第一方向，所述分光室2的一端和所述光谱吸收气体浓度测量室4的一端连接，所述光谱吸收气体浓度测量室4的另一端和所述气体检测光电管401的一端连接。所述第一激光7沿所述第一方向依次穿过所述分光室2、所述光谱吸收气体浓度测量室4射入所述气体检测光电管401，所述气体检测光电管401把接收到的光信号转换为电信号用于计算甲烷气体浓
度。
32.为了测量粉尘浓度，所述粉尘气室302包括光散射粉尘浓度测量室5和光吸收室6，沿所述第二方向，所述分光室2的另一端和所述光散射粉尘浓度测量室5的一端连接，所述光散射粉尘浓度测量室5的另一端和所述光吸收室6的一端连接。所述第二激光8沿所述第二方向依次穿过所述分光室2、所述光散射粉尘浓度测量室5射入所述光吸收室6，多余的激光被所述光吸收室6完全吸收。
33.为了测量粉尘浓度，沿所述第一方向，所述光散射粉尘浓度测量室5的另一端和所述粉尘检测光电管402连接，所述粉尘检测光电管402能够接收由所述光散射粉尘浓度测量室5散射出的沿所述第一方向的光。所述粉尘检测光电管402把接收到的光信号转换为电信号用于计算粉尘浓度。
34.为了吸收多余激光，所述光吸收室6形状为直角梯形且所有内壁喷涂黑色吸光漆，在所述光吸收室6设置有斜面，所述斜面和所述第二方向形成45
°
夹角。经所述光散射粉尘浓度测量室5散射后多余的激光射入到所述光吸收室6的斜面上沿所述第一方向被反射到所述光吸收室6的内壁上，多余的激光经过几次反射后被完全吸收。
35.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。
36.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；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。