一种基于光谱吸收的便携式瓦斯检测仪的制作方法

本实用新型涉及煤矿瓦斯监测技术领域，尤其涉及一种基于光谱吸收的便携式瓦斯检测仪。

背景技术：

甲烷是瓦斯的主要组成成分，也是引起煤矿爆炸和天然气管道爆炸的主要原因。随着我国经济的快速发展，对煤炭和天然气能源的需求量与日俱增，瓦斯泄露和爆炸事故也越来越多，造成的伤亡也越来越严重。因此拥有了多种检测气体浓度的方法，气体浓度检测方法有电化学法、电气法、气相色谱法和光学法等。其中，光学法是利用气体的光折射率或者光谱吸收特性检测气体，现有的普遍的光学检测方法有差分检测法。

在差分检测法中，探头的结构或者设计直接影响测量的结果，目前许多探测头的探测精度不高，检测结果容易受环境影响，一般的探测头都是固定规格，测量时不能根据环境进行调节。由于探测头长时间在油气环境中实用，探测头本身很容易被油气所污染，使得检测结果不准确，同时有些检测仪中的探测头不可更换。因此需要一种能够解决采用光纤甲烷气体浓度检测方法中环境噪声等随机信号对光强造成干扰从而带来的检测误差问题，以及消除光源波长漂移对检测带来的影响的便携式瓦斯监测仪。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种携带方便，能有效解决有效检测瓦斯浓度，测量精度高，抗干扰性强的瓦斯监测仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种基于光谱吸收的便携式瓦斯检测仪，包括壳体和调控元件，包括检测组件，所述检测组件设置在壳体的一侧，所述检测组件包括保护罩以及安装在保护罩内的探测头，所述探测头设有调节螺栓和保护壳，所述调节螺栓的一端通过光纤与调控元件连接，所述调节螺栓的另一端连接有准直管一端，所述准直管另一端设有镀金反射镜，所述准直管位于镀金反射镜一端插装在保护壳内，所述保护壳与准直管之间设有冶金粉末层。

作为上述技术方案的改进，所述保护壳外壁上开设有若干用于气体交换的透气孔。

作为上述技术方案的改进，所述准直管外壁上设有镂空孔。

作为上述技术方案的改进，所述保护壳通过螺纹与调节螺栓连接。

作为上述技术方案的改进，所述准直管与冶金粉末层之间设有便于气体流动的回流腔。

作为上述技术方案的改进，所述壳体外部设有用于报警的指示灯和扬声器。

作为上述技术方案的改进，所述冶金粉末层贴紧保护壳，且位于镀金反射镜一端设有开口。

本实用新型的有益效果有：

本实用新型提供的一种基于光谱吸收的瓦斯检测仪，体积小，采用便携式的设计，利用调控元件对检测光源进行调控，解决了内部元件光强衰减和不稳定的问题，采用可调式的探头设计，解决了测量环境中造成波长漂移的问题，提高了检测的精度，实用性强，适合在各种复杂环境中实用。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，其中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的探头的结构示意图。

具体实施方式

参见图1 ，本实用新型的一种基于光谱吸收的便携式瓦斯检测仪，包括壳体1和调控元件，其中调控元件包括主控单元、激光器、耦合器、扫描调制模块和温度控制模块，主控单元控制扫描调制模块和温度控制模块，从而实现对高精度窄带激光器的调制激励和恒温控制。扫描调制由DA、信号调理单元和高精度电流源组成，DA实现数字量到斜波式电压模拟量的变换；信号调理单元调节斜波式电压模拟量，使幅度满足激光器调制要求；高精度电流源将斜波式电压信号转换为电流信号，用于激励激光器。温度控制模块由PID控制器和双向电流源组成，PID控制器根据控制单元发送的指令进行参数调整，使温度控制最优化；双向电流源将电压信号转换为双向电流信号驱动激光器内置的TEC，使激光器工作在恒温状态。控制单元、比例积分微分(PID)控制器、双向电流源和激光器组成反馈环路，根据目标设定值，经过一段时间的PID控制，激光器可以工作在恒温状态。

进一步参见图2，该检测仪还包括检测组件2，所述检测组件2设置在壳体1的一侧，所述检测组件2包括保护罩21以及安装在保护罩内21的探测头22，其中保护罩21外壁设有若干用于内外进行气体交换的通孔，在检测时，外界包含有瓦斯甲烷气体可以自由进出保护罩21，保护罩21主要是防止在使用过程中磕碰到或者污染到探测头22，影响检测的结构。所述探测头22设有调节螺栓23和保护壳24，所述保护壳24外壁上开设有若干用于气体交换的透气孔29。所述调节螺栓23的一端通过光纤25与调控元件连接，所述调节螺栓23的另一端连接有准直管26一端，所述准直管26另一端设有镀金反射镜27，所述准直管26位于镀金反射镜27一端插装在保护壳24内，所述准直管26外壁上设有镂空孔，该镂空孔的设计师便于检测气体进入准直管26内，光纤25出来的光信号可以穿过检测气体。所述保护壳24通过螺纹与调节螺栓23连接，需要调节光信号在保护罩21内的反射距离时，只需调整保护壳24与调节螺栓23之间的螺纹即可实现。

所述保护壳24与准直管26之间设有冶金粉末层28，所述冶金粉末层28贴紧保护壳24，并将保护壳24上的所有透气孔29进行遮挡，防止外界光线进入准直管26，干扰测量。且位于镀金反射镜27一端设有开口，采用冶金粉末层28便于过滤掉外界影响检测结构的杂乱光源，保证测量的准确性。所述准直管26与冶金粉末层28之间设有便于气体流动的回流腔30，加快气体流动速度，保证测量准确性。所述冶金粉末层28贴紧保护壳24，且位于镀金反射镜27一端设有开口，该开口便于冶金粉末层28内回流腔30的气体交流，冶金粉末层28包裹准直管26的外壁外，即使冶金粉末层28是透气的材料，但是为了保证检测的准确性，故需增设一个开口。由于探测头22采用螺纹与保护罩21进行连接，在长期处于工作环境中难免会对其本身产生污染和损坏，这种设计可以在探测头22出现问题后能够及时更换，大大的节约了使用的成本，也确保了工作的顺利进行。

激光器发出的光信号经过耦合器进入保护罩21内的探测头22，经过被测气体后遇到镀金反射镜27，光信号反射后再次经过被测气体，经过耦合器进入光电转换单元，其中光电转换单元主要由光电二极管(PD)构成，将微弱光信号转换为微弱电流信号，供后级电路处理。针对1645.5nm波长的光信号，甲烷有吸收效果。与入射光信号相比，反射光信号会发生衰减，甲烷浓度与衰减量成比例关系。所述检测系统由半导体激光器做光源，由甲烷吸收曲线，将1645.5nm作为吸收峰。由于温度的变化会影响激光器的输出光性能有很大影响，故由温度控制模块来稳定光源的温度，确保输出光性能的稳定。扫描调制模块负责对光源进行调谐，使其中心波长能够很好的覆盖甲烷吸收峰。光源经过调谐后的光经过耦合器通过光纤25进入探测头22，进行吸收反射后再通过耦合器进入电路部分，进而完成气体的检测分析，若气体中的瓦斯成分高于设定值，主控单元会在壳体上的显示面板上显示数值，同时报警灯会亮起，扬声器会同时报警。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。