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CN108760667A - 一种单光源多通道组合式红外气体检测装置 - Google Patents

一种单光源多通道组合式红外气体检测装置 Download PDF

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毛学斌
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吴雪威
何刚
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Abstract

本发明公开了一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，包括红外光源、斩波器、长光程气体吸收池、红外探测器、第一角反射镜、第二角反射镜、大凹面反射镜、第一小凹面反射镜和第二小凹面反射镜；红外光源位于斩波器的下方，斩波器位于长光程气体吸收池右侧的下方，用于将红外光源发出的光进行调制；第一角反射镜和第二角反射镜用于反射调制后的光源；第一小凹面反射镜、第二小凹面反射镜和大凹面反射镜相对布置，用于多次反射调制后的光源；红外探测器用于接收反射出来的光源并进行检测。本发明在原有的单一光源、气体池以及单一检测气体的情况下，通过一对调制轮实现更多种类的气体检测，检测的气体种类多，检测的精度高，成本低。

Description

一种单光源多通道组合式红外气体检测装置
技术领域
本发明属于石油勘探和环境监测技术领域，涉及到气体检测装置，具体涉及一种单光源多通道组合式红外气体检测装置。
背景技术
在石油勘探过程中，经常需要对钻井现场的有害气体和易燃易爆气体进行监测，防止危险和意外发生。当前较为常见的气体检测方法主要包括：气敏传感器法、红外吸收光谱法、色谱法、光声光谱法等。每种方法均存在不同问题：气敏传感器法检测的精度较低，且对混合气体易产生交叉干扰；红外吸收光谱法需要的气样量大，且精度低；色谱法需要载气，增加了维护量，对于在线监测不太适用。
为了克服这些问题，人们开始采用气体池进行检测。现有的气体池检测技术主要是一种气体需要一个气体池及检测器，对于现场多组份的气体则需要额外增加气体池及检测器；已有的组合式气体检测能够实现多组份的气体检测，但是只有一个调制轮，检测的气体种类受到限制。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，在原有的单一光源、气体池以及单一检测气体的情况下，通过一对调制轮实现更多种类的气体检测，检测的气体种类多，检测的精度高，成本低。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，包括红外光源、斩波器、长光程气体吸收池、红外探测器、第一角反射镜、第二角反射镜、大凹面反射镜、第一小凹面反射镜和第二小凹面反射镜；所述长光程气体吸收池为长方体型容器，内部是空的，长度方向的尺寸远远大于另外两个方向的尺寸，用于存放待测气体；所述红外光源位于斩波器的下方，所述斩波器位于长光程气体吸收池右侧的下方，用于将红外光源发出的光进行调制；所述第一角反射镜位于长光程气体吸收池的内部正对红外光源的上方，用于反射调制后的光源；所述第一小凹面反射镜和第二小凹面反射镜并排上下布置在长光程气体吸收池的左侧，所述大凹面反射镜位于长光程气体吸收池的右侧，与两个小凹面反射镜相对，用于多次反射调制后的光源；所述第二角反射镜位于长光程气体吸收池的右侧正对第一角反射镜的上方，用于将光源反射出长光程气体吸收池；所述红外探测器位于长光程气体吸收池的外部正对第二角反射镜的上方，用于接收反射出来的光源并进行检测。
进一步地，还包括第一调制轮和第二调制轮，二者交错布置在红外探测器和长光程气体吸收池之间，用于检测待测气体。
进一步地，所述第一调制轮和第二调制轮上依次安装了多个小气体池，每个小气体池通过不同的滤光片对应不同的气体的吸收波长；每个调制轮上都设有一个封装N2的气体池以及一个参考池，所述参考池的滤光片波长使该调制轮上的待测气体在该波长上都没有吸收。
进一步地，所述第一调制轮上设有第一光开关，用于控制第一调制轮的定位及气体检测；所述第二调制轮上设有第二光开关，用于控制第二调制轮的定位及气体检测。
进一步地，所述第一调制轮上设有第三电机，用于驱动第一调制轮；所述第二调制轮上设有第二电机，用于驱动第二调制轮。
优选地，还包括进气孔和出气孔；所述进气孔位于长光程气体吸收池的左上方位置，用于待测气体进入；所述出气孔位于长光程气体吸收池的右下方位置，用于待测气体输出。
优选地，所述斩波器上设有第一电机，用于驱动斩波器工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)采用双调制轮结构实现更多种类的气体检测。
(2)检测的气体种类多，检测的精度高，成本低。
(3)满足现场检测的应用需求，检测器的功能更强大，适用于在线监测。
附图说明
图1是本发明所提供的一种单光源多通道组合式红外气体检测装置的结构组成示意图。
附图标记说明：1、红外光源；2、第一电机；3、斩波器；4、第一角反射镜；5、第一小凹面反射镜；6、大凹面反射镜；7、第二小凹面反射镜；8、长光程气体吸收池；9、第二角反射镜；10、第一调制轮；11、第二调制轮；12、红外探测器；13、第一光开关；14、第二光开关；15、第二电机；16、第三电机；17、进气孔；18、出气孔。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明公开了一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，包括红外光源1、斩波器3、长光程气体吸收池8、红外探测器12、第一角反射镜4、第二角反射镜9、大凹面反射镜6、第一小凹面反射镜5和第二小凹面反射镜7；所述长光程气体吸收池8为长方体型容器，内部是空的，长度方向的尺寸远远大于另外两个方向的尺寸，用于存放待测气体；所述红外光源1位于斩波器3的下方，所述斩波器3位于长光程气体吸收池8右侧的下方，用于将红外光源1发出的光进行调制；所述第一角反射镜4位于长光程气体吸收池8的内部正对红外光源1的上方，用于反射调制后的光源；所述第一小凹面反射镜5和第二小凹面反射镜7并排上下布置在长光程气体吸收池8的左侧，所述大凹面反射镜6位于长光程气体吸收池8的右侧，与两个小凹面反射镜相对，用于多次反射调制后的光源；所述第二角反射镜9位于长光程气体吸收池8的右侧正对第一角反射镜4的上方，用于将光源反射出长光程气体吸收池8；所述红外探测器12位于长光程气体吸收池8的外部正对第二角反射镜9的上方，用于接收反射出来的光源并进行检测。
具体地，还包括第一调制轮10和第二调制轮11，二者交错布置在红外探测器12和长光程气体吸收池8之间，用于检测待测气体。
具体地，所述第一调制轮10和第二调制轮11上依次安装了多个小气体池，每个小气体池通过不同的滤光片对应不同的气体的吸收波长；每个调制轮上都设有一个封装N2的气体池以及一个参考池，所述参考池的滤光片波长使该调制轮上的待测气体在该波长上都没有吸收。
具体地，所述第一调制轮10上设有第一光开关13，用于控制第一调制轮10的定位及气体检测；所述第二调制轮11上设有第二光开关14，用于控制第二调制轮11的定位及气体检测。
具体地，所述第一调制轮10上设有第三电机16，用于驱动第一调制轮10；所述第二调制轮11上设有第二电机15，用于驱动第二调制轮11。
具体地，还包括进气孔17和出气孔18；所述进气孔17位于长光程气体吸收池8的左上方位置，用于待测气体进入；所述出气孔18位于长光程气体吸收池8的右下方位置，用于待测气体输出。
具体地，所述斩波器3上设有第一电机2，用于驱动斩波器3工作。
实施例
本发明所提供的一种单光源多通道组合式红外气体检测装置的工作原理如下：
红外光源1发出的光经过斩波器3产生调制信号进入长光程气体吸收池8，光经过第一角反射镜4反射到第一小凹面反射镜5，第一小凹面反射镜5对光进行汇聚后再反射到大凹面反射镜6，经过多次反射以后，大凹面反射镜6再将光反射到第二小凹面反射镜7，第二小凹面反射镜7将光汇聚后反射到第二角反射镜9，由第二角反射镜9将光反射出长光程气体吸收池8；第一调制轮10、第二调制轮11上依次安装了很多的小气体池，每个小气体池通过不同的滤光片对应不同的气体的吸收波长，同时，每个调制轮上都有一个封装N2的气体池以及一个参考池，参考池的滤光片波长使该调制轮上的待测气体在该波长上都没有吸收；当光从长光程气体吸收池8反射出来以后，第一调制轮10的N2气体池通过第一光开关13定位到光从N2气体池通过，然后依次转动第二调制轮11，通过第二光开关14定位依次检测第二调制轮11上的待测气体的测量信号和参考信号，从而完成第二调制轮11上的待测气体的检测；完成第二调制轮11上的待测气体检测以后，通过第二光开关14定位光从第二调制轮11的N2气体池通过，然后通过第一光开关13定位依次检测第一调制轮10上的待测气体的测量信号和参考信号，从而完成第一调制轮10上的待测气体的检测；从而实现所有的待测气体的检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，包括红外光源(1)、斩波器(3)、长光程气体吸收池(8)、红外探测器(12)、第一角反射镜(4)、第二角反射镜(9)、大凹面反射镜(6)、第一小凹面反射镜(5)和第二小凹面反射镜(7)，其特征在于：所述长光程气体吸收池(8)为长方体型容器，内部是空的，长度方向的尺寸远远大于另外两个方向的尺寸，用于存放待测气体；所述红外光源(1)位于斩波器(3)的下方，所述斩波器(3)位于长光程气体吸收池(8)右侧的下方，用于将红外光源(1)发出的光进行调制；所述第一角反射镜(4)位于长光程气体吸收池(8)的内部正对红外光源(1)的上方，用于反射调制后的光源；所述第一小凹面反射镜(5)和第二小凹面反射镜(7)并排上下布置在长光程气体吸收池(8)的左侧，所述大凹面反射镜(6)位于长光程气体吸收池(8)的右侧，与两个小凹面反射镜相对，用于多次反射调制后的光源；所述第二角反射镜(9)位于长光程气体吸收池(8)的右侧正对第一角反射镜(4)的上方，用于将光源反射出长光程气体吸收池(8)；所述红外探测器(12)位于长光程气体吸收池(8)的外部正对第二角反射镜(9)的上方，用于接收反射出来的光源并进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，其特征在于：还包括第一调制轮(10)和第二调制轮(11)，二者交错布置在红外探测器(12)和长光程气体吸收池(8)之间，用于检测待测气体。
3.根据权利要求2所述的一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，其特征在于：所述第一调制轮(10)和第二调制轮(11)上依次安装了多个小气体池，每个小气体池通过不同的滤光片对应不同的气体的吸收波长；每个调制轮上都设有一个封装N2的气体池以及一个参考池，所述参考池的滤光片波长使该调制轮上的待测气体在该波长上都没有吸收。
4.根据权利要求3所述的一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，其特征在于：所述第一调制轮(10)上设有第一光开关(13)，用于控制第一调制轮(10)的定位及气体检测；所述第二调制轮(11)上设有第二光开关(14)，用于控制第二调制轮(11)的定位及气体检测。
5.根据权利要求4所述的一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，其特征在于：所述第一调制轮(10)上设有第三电机(16)，用于驱动第一调制轮(10)；所述第二调制轮(11)上设有第二电机(15)，用于驱动第二调制轮(11)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，其特征在于：还包括进气孔(17)和出气孔(18)；所述进气孔(17)位于长光程气体吸收池(8)的左上方位置，用于待测气体进入；所述出气孔(18)位于长光程气体吸收池(8)的右下方位置，用于待测气体输出。
7.根据权利要求6所述的一种单光源多通道组合式红外气体检测装置，其特征在于：所述斩波器(3)上设有第一电机(2)，用于驱动斩波器(3)工作。
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