一种油气探测系统的制作方法

本实用新型涉及油气检测领域，具体涉及一种油气探测系统。

背景技术：

柴油属于乙类危险性液体，是一种可燃性液体，其闪点一般为40℃。可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气混合并达到一定浓度时，遇火源就会燃烧，柴油的爆炸极限（可燃气体在空气中的体积百分比）为1.4 ~ 4.5%。

目前，已有报道检测油气浓度的检测方法或装置，如中国发明专利CN104089919A，其公开了一种基于红外光谱的油库大空间油气浓度检测方法，采用的原理为红外吸收法，其实测得到油气的检测波长是3.39um，在此波长下红外光谱比较强烈，故以3.39μm作为测量波长，该检测方法的特点是在油库现场设置8个抽气点，依次进入分析气室进行分析。这个分析仪器的探测器是采用光谱吸收的红外探测器，测量波长和参考波长是由一个滤光片转轮定时旋转，分时得到测量和参比信息，属于时间双光路。上述红外探测器安装在现场之外一个安全的位置，通过现场管路把不同位置的油气抽过来进行检测，从而获得油库不同空间的油气分布情况，这个仪器安装位置在安全区域，不用防爆。

中国实用新型专利CN205719960U，其公开了一种油气浓度测量系统，该系统采用热释电双通道探测器，选用2~5μm的宽谱红外光源，测量波长为3.4μm。该测量系统设有油气加热部件，可以使得柴油挥发物更多的进入测量气室，还设置一个光源冷却的装置，整个系统比较大 ，而且该测量系统需要将检测的油从现场取过来，放置在该仪器的加热管内，加热挥发后，然后进行油气分析，操作较繁琐。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种油气探测系统，该系统能够解决石油冶炼过程中早期预警系统的反应速度慢、可靠性低以及专业石油探测器空缺的问题，其测量更加精确，测量速度更快，而且能够在油气浓度达到危险范围时进行报警，提高了安全性和可靠性，且能够实现自动化检测和控制。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种油气探测系统，该系统包含：油气室，用于容纳待测空气；红外光源，用于向油气室内发射红外激光；探测器，包括至少一个探测通道，所述的探测通道接收穿过油气室内待测空气的红外激光，并基于所接收的穿过油气室内待测空气的红外激光来产生与该探测通道相对应的电信号，每个探测通道包含：测量波长为3.46±0.04μm的热释电红外传感器；以及与所述探测器电连接的控制器，用于接收所述电信号，并根据所接收的电信号来计算并输出待测空气中的油气的浓度。

所述的红外光源是MEMS红外激光发射器。

所述的探测通道还包括：依次连接的阻抗变换电路、带通放大电路、整形电路及A/D转换电路。

所述油气室设置在与油气泄露源距离15m以内的位置。

所述的控制器还与红外光源电连接，用于调节红外光源的通断。

该系统还包含：与所述控制器电连接的报警器，所述报警器包括以下任意一项或其组合：蜂鸣器，用于当油气浓度达到或超过预设的警报值时在控制器的控制下发出报警声，显示模块，用于显示油气浓度，和LED指示灯，用于当油气浓度达到或超过预设的警报值时在控制器的控制下闪烁或显示预设信息。

该系统还包含连接所述报警器和所述控制器的继电器。

所述红外光源和所述探测器设置于所述油气室的两端；所述油气室的侧壁上设有至少一个油气入口。

所述的探测通道的数量为两个，两个探测通道连接在油气室的不同位置，分别接收穿过油气室内待测空气的红外激光，并基于所接收的穿过油气室内待测空气的红外激光来产生与两个探测通道分别对应的两个电信号，控制器根据所接收的两个电信号计算并输出待测空气中的油气的浓度。

所述的油气是：柴油或汽油。

本实用新型提供的油气探测系统，解决了石油冶炼过程中早期预警系统的反应速度慢、可靠性低以及专业石油探测器空缺的问题，具有以下优点：

（1）本实用新型的探测系统采用红外光源和红外传感器（热释电元件），光的速度最快，因而本实用新型的探测器的测量反应速度快，而且能够在油气浓度达到危险范围时进行报警，提高了安全性和可靠性，且能够实现自动化检测和控制；

（2）本实用新型的探测系统采用MEMS光源，高效稳定；

（3）本实用新型的探测系统采用红外传感器（热释电元件），红外传感器稳定并且传感器有高低温补偿，所以外界环境变化对传感器影响不大，不需要短期浓度校对，而且后期维护容易；

（4）本实用新型的探测系统环境适应性高，能够用于石油冶炼过程、储存和运输过程，还能用于防爆室的设计。

附图说明

图1为本实用新型的油气探测系统的电路结构示意图。

图2为本实用新型的油气探测系统的连接关系示意图。

图3为本实用新型一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，为本实用新型的油气探测系统的电路结构示意图，该系统包含：用于发射红外激光的红外光源（例如红外灯、红外激光发射器等），用于容纳空气的油气室，用于接收经过油气室的红外激光的探测器，以及用于处理探测器输出的信息的控制器。

其中，待测空气中含有油气。红外光源是MEMS（微机电系统）红外激光发射器，该MEMS光源是利用微电子工艺研制的一种用于小型非扩散红外气体传感器的电调制红外光源，MEMS光源长期稳定可靠，光源驱动采用恒功率控制电路，使得设定好的发射功率不随着发光材料的衰减而变化。控制器能控制红外光源的通断。

根据本实用新型一个实施例，上述探测器包含：至少一个探测通道，探测通道接收穿过油气室内待测空气的红外激光，并基于所接收的穿过油气室内待测空气的红外激光来产生与该探测通道相对应的电信号，当含有两个以上的探测通道时，每个探测通道连接在油气室的不同位置，接收穿过油气室的红外激光。

根据本实用新型一个实施例，优选地，探测通道的数量为两个，如图2所示，为本实用新型的油气探测系统的连接关系示意图，上述红外光源2设置在油气室1的内壁上，向油气室1内发射红外激光，油气室1与两个探测通道3和4连接，两个探测通道3和4接收经过油气室1的红外激光，探测通道3和4与控制器5电连接。

根据本实用新型一个实施例，所述红外光源和所述探测器设置于所述油气室的两端，所述油气室的侧壁上设有至少一个油气入口。优选地，如图3所示，为本实用新型一实施例的结构示意图，在油气室1的侧壁上设有两个油气入口6，待测空气通过该油气入口6进入油气室1内。

控制器接收上述电信号，通过朗伯比尔定律计算得到待测空气中的油气浓度。控制器计算过程中对所有探测通道的油气浓度进行平均得到待测空气中油气的浓度。若干个（两个以上）探测通道能够消除光源波动和光源反射等引起的测量误差，待测空气的油气浓度结果将显示在显示模块上。

根据本实用新型一个实施例，探测通道包含：依次连接的热释电元件、阻抗变换电路、带通放大电路、整形电路及A/D转换电路。热释电元件受到红外辐射而温度升高时，表面电荷将减少，相当于释放了一部分电荷，这时显现出热释电元件的自发极化，对外表现出电性。由于热释电元件是一种高阻抗电元件，容易引入噪声，因此在带通放大电路与热释电元件之间连接阻抗变换电路，降低噪音，同时起到阻抗变换，实现阻抗匹配，从而获得最大的功率传输。

根据本实用新型一个实施例，上述探测通道的热释电元件是测量波长为3.46±0.04μm（优选3.46μm）的热释电元件。通过对柴油、汽油以及汽柴油混合挥发物进行测试，分析测量柴它们的光谱，这种碳氢混合物的波长比一般小分子碳氢物质吸收波长大一些，所以采用3.46um作为测量吸收峰，准确度高。

上述油气室设置在与油气泄露源距离15m以内的位置，但并不限于15m以内，也可以在14m或16m以内。空气中的油气主要依赖分子运动扩散进入油气室。本实用新型的系统还包含：用于执行控制器输出的信息的执行电路。

上述执行电路包含：报警控制器，该报警控制器包含：用于发出报警声的蜂鸣器。

根据本实用新型一个实施例，优选地，该报警控制器还包含：用于显示空气中油气浓度的显示模块。

根据本实用新型一个实施例，更优选地，该报警控制器还包含：用于预警的LED指示灯。

上述执行电路还包含连接报警控制器和控制器的继电器，该继电器为报警控制器提供触点信号输出。

本实用新型的油气探测系统主要用于检测空气中的柴油、汽油或汽柴油混合挥发物。

本实用新型的油气探测系统的工作原理，具体如下：

如图2所示，为本实用新型的油气探测系统的连接关系示意图，红外光源发射红外激光，该红外激光经过油气室，经过油气室内的油气对红外激光的吸收后，该红外激光的光波长等发生改变。热释电元件能够接收波长改变后的红外激光，将光信号转化成电信号。然后，经过阻抗变换电路实现阻抗匹配，将输出的电流经过带通放大电路将电流信号放大。接着，整形电路将接收到的电流信号进行波形调整，通过整形电路和A/D转换电路将电信号转化成数字信号输入到控制器。

控制器在油气浓度超过预设的警报值或预警值时，向执行电路输出指令，触发相应的继电器，控制报警控制器工作，如LED指示灯显示预警，蜂鸣器发出预警声响等。

综上所述，本实用新型的油气探测系统，该系统能够解决石油冶炼过程中早期预警系统的反应速度慢、可靠性低以及专业石油探测器空缺的问题，其测量反应速度快，而且能够在油气浓度达到危险范围时进行报警，提高了安全性和可靠性，且能够实现自动化检测和控制。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。