專利名稱:一種基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括示蹤氣注入單元、水合物生成監(jiān)測(cè)單元、分析單元、溫壓檢測(cè)單元、采集單元、數(shù)據(jù)處理單元，所述水合物生成監(jiān)測(cè)單元包括激光發(fā)射器、設(shè)置于反應(yīng)器單元內(nèi)的透氣性氣室，所述氣室內(nèi)包括用于氣體吸收激光的懷特池、用于將射入氣室內(nèi)的激光準(zhǔn)直和耦合的第一自聚焦透鏡和用于將懷特池內(nèi)反射的激光進(jìn)行準(zhǔn)直和耦合后射出氣室內(nèi)的第二自聚焦透鏡。本實(shí)用新型通過(guò)向反應(yīng)器單元中通入一定量易生成水合物的示蹤氣，然后檢測(cè)反應(yīng)器單元中反應(yīng)前后示蹤氣濃度的變化，并結(jié)合溫度壓力的變化，以此來(lái)判斷反應(yīng)器單元中是否生成了水合物，監(jiān)測(cè)的結(jié)果更可靠，精度更高。
【專利說(shuō)明】-種基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種利用示蹤氣體監(jiān)測(cè)水合物生成，具體設(shè)及到一種監(jiān)測(cè)水合物 生成系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在石油天然氣工業(yè)中，對(duì)于天然氣水合物的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。從氣井采出的天 然氣經(jīng)過(guò)節(jié)流閥節(jié)流降壓降溫后，在長(zhǎng)距離輸氣管道和油田集氣管網(wǎng)中，二氧化碳、硫化氨 等氣體及低分子量姪類可W在一定的溫度和壓力條件下會(huì)形成水合物，從而堵塞設(shè)備和輸 氣管路，不僅會(huì)對(duì)生產(chǎn)的順利進(jìn)行造成影響，還會(huì)造成安全事故。因此，為防止天然氣輸送 管道因形成水合物而堵塞所造成的經(jīng)濟(jì)損失，有必要對(duì)水合物生成的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行研究。
[0003] 天然氣水合物生成的監(jiān)測(cè)主要有兩類，一類通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的溫度、壓力，示樣的粘 度、電導(dǎo)率、導(dǎo)熱系數(shù)W及扭矩儀等參數(shù)的變化，即是監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置的各種參數(shù)的變化情況 來(lái)確定水合物的生成點(diǎn)；另一類是利用可視觀察的方法，即用監(jiān)視器、攝像機(jī)等記錄，從而 來(lái)確定水合物的形成點(diǎn)。
[0004] 目前常用的監(jiān)測(cè)水合物生成方法主要是集中在對(duì)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置中水合物 的研究上，由于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本較低，因此被天然氣水合物研究機(jī) 構(gòu)廣泛使用。趙建奎等人應(yīng)用RUSKA落球式高壓粘度測(cè)試裝置測(cè)試了水合物生成前后的粘 度變化，但誤差的不確定性也較多。周熙堂等人測(cè)量了水合物生成前后局部的電阻變化，但 系統(tǒng)中不同的部分的電阻變化具有差異性。該些雖然能為監(jiān)測(cè)水合物生成提供一定的參考 性，但是還是不可靠，不充分。
[0005] 在一定條件下，相比其他水合物氣體，示蹤氣是一種極易生成水合物的客體，基于 此，設(shè)計(jì)了一種早期監(jiān)測(cè)水合物的方法，即將示蹤氣體SF6 (六氣化硫）氣體充入到體系中， 監(jiān)測(cè)體系中示蹤氣體濃度的變化，并結(jié)合體系溫度壓力的變化，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)水合物生成 的目的。
[0006] 目前SF6氣體的檢測(cè)技術(shù)主要有電化學(xué)法、電子捕獲法、聲學(xué)法、示蹤法，光學(xué)法 等方法。
[0007] 電化學(xué)法是利用SF6與催化劑在20(TC左右的高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而引起電 信號(hào)的改變，電化學(xué)傳感器通過(guò)感應(yīng)電流的變化來(lái)檢測(cè)氣體的濃度。電化學(xué)傳感器的主要 優(yōu)點(diǎn)是氣體的高靈敏度W及良好的選擇性，不足之處是靈敏度愈高，漂移愈大，衰減愈快。 紫外電子捕獲法是利用SF6氣體分子可捕獲自由運(yùn)動(dòng)的電子的特性來(lái)測(cè)量SF6氣體的濃 度，該種方法靈敏度高，但是測(cè)量設(shè)備體積大，不適合大面積在線監(jiān)測(cè)。聲學(xué)法是利用聲波 在SF6氣體中傳播的速度比其在大氣中的傳播速度慢的特點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)的靈敏度 低，不適合大面積在線監(jiān)測(cè)。示蹤法是利用SF6氣體吸附特性，在SF6氣體中加入某種物質(zhì)， SF6分子會(huì)對(duì)該種物質(zhì)產(chǎn)生吸附，相當(dāng)于給SF6做了一個(gè)記號(hào)，再通過(guò)檢測(cè)該種物質(zhì)的量， 間接測(cè)量SF6氣體濃度，該種方法精度非常高，缺點(diǎn)是需要輔助氣體，造價(jià)成本高。光學(xué)法 是利用朗伯比爾定律，即對(duì)待測(cè)氣體的某條特定的吸收光譜進(jìn)行測(cè)量，可排除其他氣體對(duì) 待測(cè)氣體濃度的快速在線監(jiān)測(cè)。但是往往設(shè)計(jì)的氣體吸收光程太小，靈敏度很低，即使吸收 光程提高，導(dǎo)致檢測(cè)設(shè)備體積過(guò)大，造價(jià)成本高。 實(shí)用新型內(nèi)容
[000引鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。將示蹤氣通入 反應(yīng)器單元，激光入射到含有示蹤氣的氣室，分析單元對(duì)穿過(guò)氣室后的激光進(jìn)行檢測(cè)來(lái)監(jiān) 測(cè)示蹤氣濃度的變化，同時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器單元中的溫壓的變化，W此來(lái)判斷水合物是否生成， 激光在懷特池內(nèi)來(lái)回反射，增加了示蹤氣的吸收光程，既提高了裝置的靈敏度，又縮小了氣 室的體積。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0010] 一種基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括向反應(yīng)器單元中注入示蹤氣的示蹤氣 注入單元、用于向反應(yīng)器單元內(nèi)輸入并輸出激光W跟蹤反應(yīng)器單元中示蹤氣體濃度變化的 水合物生成監(jiān)測(cè)單元、用于檢測(cè)水合物生成監(jiān)測(cè)單元射出激光強(qiáng)度的分析單元、用于檢測(cè) 反應(yīng)器單元內(nèi)溫度和壓力變化的溫壓檢測(cè)單元、用于采集溫壓檢測(cè)單元及分析單元數(shù)據(jù)的 采集單元，所述水合物生成監(jiān)測(cè)單元包括激光發(fā)射器、設(shè)置于反應(yīng)器單元內(nèi)的透氣性氣室， 所述氣室內(nèi)包括用于氣體吸收激光的懷特池、用于將射入氣室內(nèi)的激光準(zhǔn)直和禪合的第一 自聚焦透鏡和用于將懷特池內(nèi)反射的激光進(jìn)行準(zhǔn)直和禪合后射出氣室內(nèi)的第二自聚焦透 鏡，所述懷特池包括固定于氣室內(nèi)壁一側(cè)的第=凹透鏡，所述氣室內(nèi)壁另一側(cè)由上而下設(shè) 置有可調(diào)節(jié)角度的第一凹透鏡和第二凹透鏡，所述第一凹透鏡和第二凹透鏡、第=凹透鏡 的曲率半徑相同，所述第=凹透鏡的曲率中屯、在第一凹透鏡和第二凹透鏡反射表面的對(duì)稱 中屯、點(diǎn)，第一凹透鏡和第二凹透鏡的曲率中屯、在第=凹透鏡的反射表面上，所述第一自聚 焦透鏡通過(guò)入射光纖連接激光發(fā)射器，所述第二自聚焦透鏡通過(guò)出射光纖連接分析單元， 通過(guò)調(diào)節(jié)第一凹透鏡和第二凹透鏡的角度，調(diào)節(jié)激光在懷特池各凹透鏡之間反射的次數(shù)， 減少了氣室體積，提高了氣體檢測(cè)精度。
[0011] 進(jìn)一步地，所述氣室頂部和底部相互錯(cuò)開地設(shè)置有透氣孔，所述透氣孔處設(shè)置有 由聚四氣己締經(jīng)過(guò)膨化拉伸而成的微孔薄膜。
[0012] 進(jìn)一步地，所述第一凹透鏡和第二凹透鏡、第=凹透鏡反射面涂有保證激光反射 效率的銀反射層。
[0013] 進(jìn)一步地，所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光波長(zhǎng)為1055nm。
[0014] 進(jìn)一步地，還包括與激光發(fā)射器電路連接的電流控制器和溫度控制器，所述溫度 控制器用于控制和穩(wěn)定激光發(fā)射裝置溫度，保證激光穩(wěn)定的輸出；所述電流控制器用于控 制激光發(fā)射裝置中的電流，穩(wěn)定激光發(fā)射裝置的輸出功率，保證激光穩(wěn)定的輸出。
[0015] 進(jìn)一步地，所述示蹤氣包括SF6,肥S、CC12巧。該些示蹤氣能最先生成水合物，從 而可W達(dá)到通過(guò)其濃度變化判斷水合物生成的目的。
[0016] 一種基于所述系統(tǒng)的水合物生成監(jiān)測(cè)方法，包括步驟：
[0017] 通過(guò)示蹤氣注入單元將示蹤氣注入到反應(yīng)器單元內(nèi)；
[001引激光發(fā)射器發(fā)出一定頻率的激光經(jīng)入射光纖和第一自聚焦透鏡入射到氣室內(nèi)，在 氣室中由各凹透鏡反射后經(jīng)第二自聚焦透鏡禪合后通過(guò)出射光纖射出；
[0019] 分析單元對(duì)出射光纖中的激光進(jìn)行檢測(cè)，分析出射激光的強(qiáng)度；
[0020] 采集單元采集出射激光的強(qiáng)度數(shù)據(jù)及溫壓檢測(cè)單元的溫度和壓力數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù) 據(jù)處理單元；
[0021] 數(shù)據(jù)處理單元對(duì)比反應(yīng)器單元內(nèi)反應(yīng)前后檢測(cè)到的激光強(qiáng)度和溫度壓力值，若有 變化，則表示水合物開始形成，反之，則沒(méi)有水合物形成。
[0022] 進(jìn)一步地，將示蹤氣注入到反應(yīng)器單元內(nèi)之前，還包括步驟：
[0023] 調(diào)節(jié)第一凹透鏡和第二凹透鏡角度，使激光在各凹透鏡之間達(dá)到預(yù)定的反射次 數(shù)，即獲得預(yù)定的光程。
[0024] 進(jìn)一步地，所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光波長(zhǎng)為1055nm。
[0025] 進(jìn)一步地，所述示蹤氣包括SF6,肥S、CC12巧。
[0026] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有監(jiān)測(cè)水合物的技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] (1)與現(xiàn)有大部分靠直接監(jiān)測(cè)水合物生成而影響體系的各種物理化學(xué)參數(shù)變化不 同的是，本實(shí)用新型是監(jiān)測(cè)易生成水合物的氣體濃度變化，提供了一種新穎的監(jiān)測(cè)水合物 形成的方法。
[002引 （2)傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)水合物生成的方法是單從系統(tǒng)溫度或壓力分別隨時(shí)間上的變化圖 上作出判斷，而實(shí)驗(yàn)裝置的泄露亦能導(dǎo)致壓力的降低，從而會(huì)造成錯(cuò)誤的判斷。本實(shí)用新型 采用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中示蹤氣體濃度的變化，同時(shí)結(jié)合體系溫度和壓力的變化，作出的判斷更加 可靠。
[0029] (3)本實(shí)用新型采用了懷特池增加了氣體的吸收光程，不僅提高了測(cè)量精度，還減 小了氣室體積，節(jié)約了成本。

【附圖說(shuō)明】

[0030] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的水合物監(jiān)測(cè)單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的氣室俯視示意圖。
[0033] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的氣室仰視示意圖。
[0034] 圖5是激光在第S凹透鏡上反射點(diǎn)示意圖。
[0035] 圖中；1-第一自聚焦透鏡；2氣室；3第一凹透鏡；4第二凹透鏡；5第S凹透鏡；6 第二自聚焦透鏡；7透氣孔。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)用新型目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述， 實(shí)施例不能在此一一寶述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不因此限定于W下實(shí)施例。
[0037] 實(shí)施例一
[003引如圖1和圖2所示，一種基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括向反應(yīng)器單元中注 入示蹤氣的示蹤氣注入單元、用于向反應(yīng)器單元內(nèi)輸入并輸出激光W跟蹤反應(yīng)器單元中示 蹤氣體濃度變化的水合物生成監(jiān)測(cè)單元、用于檢測(cè)水合物生成監(jiān)測(cè)單元射出激光強(qiáng)度的分 析單元、用于檢測(cè)反應(yīng)器單元內(nèi)溫度和壓力的溫壓檢測(cè)單元、用于采集溫壓檢測(cè)單元及分 析單元數(shù)據(jù)的采集單元，采集單元所采集的數(shù)據(jù)最后發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元，由其判斷其中 是否有水合物的生成，所述水合物生成監(jiān)測(cè)單元包括激光發(fā)射器、設(shè)置于反應(yīng)器單元內(nèi)的 透氣性氣室2,所述氣室2內(nèi)包括用于氣體吸收激光的懷特池、用于將射入氣室2內(nèi)的激光 準(zhǔn)直和禪合的第一自聚焦透鏡1和用于將懷特池內(nèi)反射的激光進(jìn)行準(zhǔn)直和禪合后射出氣 室2內(nèi)的第二自聚焦透鏡6,所述懷特池包括固定于氣室2內(nèi)壁一側(cè)的第=凹透鏡5,所述 氣室2內(nèi)壁另一側(cè)由上而下設(shè)置有可調(diào)節(jié)角度的第一凹透鏡3和第二凹透鏡4,所述第一 凹透鏡3和第二凹透鏡4、第S凹透鏡5的曲率半徑相同，所述第S凹透鏡5的曲率中屯、在 第一凹透鏡3和第二凹透鏡4反射表面的對(duì)稱中屯、點(diǎn)，第一凹透鏡3和第二凹透鏡4的曲 率中屯、在第=凹透鏡5的反射表面上，所述第一自聚焦透鏡1通過(guò)入射光纖連接激光發(fā)射 器，所述第二自聚焦透鏡6通過(guò)出射光纖連接分析單元，光纖是理想的激光傳輸介質(zhì)之一， 激光在光纖中傳輸，光纖對(duì)激光的損耗小，色散低。
[0039] 如圖3、圖4所示，所述氣室2頂部和底部相互錯(cuò)開地設(shè)置有透氣孔7,所述透氣孔 7處設(shè)置有由聚四氣己締經(jīng)過(guò)膨化拉伸而成的微孔薄膜。
[0040] 所述氣室2為監(jiān)測(cè)水合物生成的核屯、部分，附圖2為氣室的示意圖，氣室外部由 上、下兩部分構(gòu)成，便于安裝和拆卸。上、下部分別開有透氣孔7,透氣孔7處固定有微孔薄 膜，微孔薄膜由聚四氣己締經(jīng)過(guò)膨化拉伸而成的，其中微孔的孔徑大于水蒸氣的孔徑而小 于水珠的直徑，所W氣態(tài)分子，包括SFe氣體能順利穿過(guò)該個(gè)材料，而液態(tài)物質(zhì)就會(huì)被阻攔， 從而達(dá)到防水透氣的效果，同時(shí)微孔通道在膜內(nèi)結(jié)成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，均勻密集的微孔分布， 阻礙灰塵進(jìn)入氣室。
[0041] 所述第一凹透鏡3和第二凹透鏡4、第=凹透鏡5反射面涂有保證激光反射效率的 銀反射層。
[0042] 還包括與激光發(fā)射器電路連接的電流控制器和溫度控制器，所述溫度控制器用于 控制和穩(wěn)定激光發(fā)射裝置溫度，保證激光穩(wěn)定的輸出；所述電流控制器用于控制激光發(fā)射 裝置中的電流，穩(wěn)定激光發(fā)射裝置的輸出功率，保證激光穩(wěn)定的輸出。
[0043] 所述示蹤氣包括5。6，&5、0：12。2，本實(shí)施例采用5。6，所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光波 長(zhǎng)為1055nm，因注入的示蹤氣為SF6, SF6吸收的特定激光波長(zhǎng)為1055nm，該樣設(shè)計(jì)對(duì)氣體 的吸收具有選擇性，即只反映示蹤氣吸收前后濃度的變化，而示蹤氣又最先生成水合物，從 而可W達(dá)到判斷水合物生成的目的。
[0044] 懷特池如附圖2所示，由S塊曲率半徑相同的球型凹透鏡組成：第一凹透鏡3和第 二凹透鏡4、第S凹透鏡5,第S凹透鏡5的曲率中屯、在第一凹透鏡3和第二凹透鏡4表面 的中屯、點(diǎn)0,第一凹透鏡3和第二凹透鏡4的曲率中屯、在第S凹透鏡5表面。即透鏡之間 的距離等于球型凹透鏡的曲率半徑，該種設(shè)計(jì)使得從第一凹透鏡3上任意點(diǎn)發(fā)出的所有光 都會(huì)被第=凹透鏡5集聚到第二凹透鏡4上相應(yīng)的共輛點(diǎn)，從第二凹透鏡4上該點(diǎn)發(fā)出的 所有光也會(huì)被第一凹透鏡3集聚回第=凹透鏡5上初始的點(diǎn)。相似地，從第=凹透鏡5上 任意點(diǎn)發(fā)出的射向第一凹透鏡3或第二凹透鏡4的所有光亦會(huì)被集聚到第=凹透鏡5上另 外一點(diǎn)，該點(diǎn)偏離初始點(diǎn)。=個(gè)凹面鏡的設(shè)置使得光能在懷特池之間多次反射，增加吸收光 程，提高檢測(cè)精度。
[0045] 實(shí)施例二
[0046] 一種基于所述系統(tǒng)的水合物生成監(jiān)測(cè)方法，包括步驟：
[0047] 通過(guò)示蹤氣注入單元將示蹤氣注入到反應(yīng)器單元內(nèi)；
[0048] 激光發(fā)射器發(fā)出一定頻率的激光經(jīng)入射光纖和第一自聚焦透鏡1入射到氣室2 內(nèi)，在氣室2中由各凹透鏡反射后經(jīng)第二自聚焦透鏡6禪合后通過(guò)出射光纖射出；
[0049] 分析單元對(duì)出射光纖中的激光進(jìn)行檢測(cè)，分析出射激光的強(qiáng)度；
[0化0] 采集單元采集出射激光的強(qiáng)度數(shù)據(jù)及溫壓檢測(cè)單元的溫度和壓力數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù) 據(jù)處理單元；
[0化1 ] 數(shù)據(jù)處理單元對(duì)比反應(yīng)器單元內(nèi)反應(yīng)前后檢測(cè)到的激光強(qiáng)度和溫度壓力值，若有 變化，則表示水合物開始形成，反之，則沒(méi)有水合物形成。
[0化2] 將示蹤氣注入到反應(yīng)器單元內(nèi)之前，還包括步驟：
[0化3] 調(diào)節(jié)第一凹透鏡3和第二凹透鏡4角度，使激光在各凹透鏡之間達(dá)到預(yù)定的反射 次數(shù)，即獲得預(yù)定的光程。
[0054] 所述示蹤氣包括SFe，&S、CCI2F2,還可W使用其他氣體，只要該氣體能滿足在相同 條件下，能最先生成水合物的條件，本實(shí)施例采用SFe，同時(shí)所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光波 長(zhǎng)為1055nm，W便SFe充分吸收。
[0化5] 氣室2作為檢測(cè)氣體濃度最核屯、的部分是基于朗伯比爾定律，即利用氣體對(duì)特定 頻率的光吸收后所引起的光強(qiáng)的變化來(lái)反演氣體的濃度，可表示為； 。 玉，I
[0化6] C =-立^虹廠 KL 10
[0化7] 式中；1 一一待測(cè)氣體吸收后的光強(qiáng)度；
[0化引 I。一一待測(cè)氣體吸收前的光強(qiáng)度；
[0化9] K一一待測(cè)氣體對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收系數(shù)；
[0060] C--待測(cè)氣體的濃度；
[0061] L一一待測(cè)氣體吸收光程；
[0062] 由上式可知對(duì)于同一臺(tái)設(shè)備測(cè)某種氣體的檢出限時(shí)，氣體濃度與吸收光程呈反 比。本實(shí)用新型當(dāng)中要求加入示蹤氣不能改變反應(yīng)的體系狀態(tài)，所W加入示蹤氣的量不會(huì) 很多，因此采用懷特池來(lái)增加吸收光程，提高氣體檢測(cè)精度。
[0063] 激光在透鏡第=凹透鏡5上的反射點(diǎn)如附圖5所示，數(shù)字對(duì)應(yīng)著光點(diǎn)在第=凹透 鏡5上的出現(xiàn)順序，第=凹透鏡5設(shè)計(jì)成如圖5形狀是為了更有利于激光的出射和接收，保 證光點(diǎn)不會(huì)落在邊界上。入射點(diǎn)最開始是在第=凹透鏡5的鏡面兩端，在反射的過(guò)程中，反 射點(diǎn)逐漸向鏡面中屯、靠猶，然后向兩側(cè)擴(kuò)散，最終從側(cè)面射出。各凹透鏡上涂有銀反射層， 保證光的高效反射，降低由于凹透鏡對(duì)于光強(qiáng)吸收的損失。激光在懷特池中的反射次數(shù)由 第一凹透鏡3和第二凹透鏡4來(lái)調(diào)節(jié)，只要第S凹透鏡5足夠大，可W通過(guò)調(diào)節(jié)第一凹透鏡 3和第二凹透鏡4,使得光不溢出第=凹透鏡5,就可W無(wú)限增加吸收光程，無(wú)限提高檢測(cè)精 度，但分析單元分析到的出射光的強(qiáng)度不能太小，導(dǎo)致吸收光程不能無(wú)限增加。設(shè)計(jì)該氣室 2時(shí)，調(diào)節(jié)第一凹透鏡3和第二凹透鏡4的角度然后固定，使得反射到第=凹透鏡5上的光 點(diǎn)1和2盡量靠近第=凹透鏡5的邊緣，盡可能的提高激光的反射次數(shù)，增加氣體吸收光 程，同時(shí)保證出射激光能被分析單元監(jiān)測(cè)到且在分析單元的檢測(cè)的強(qiáng)度范圍。當(dāng)體系反應(yīng) 前后分析單元檢測(cè)到的激光強(qiáng)度和溫壓檢測(cè)單元中溫度壓力有變化時(shí)，意味著水合物開始 形成；反之，則沒(méi)有水合物形成。
[0064] 本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是 對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ) 上還可W做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。該里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予W窮舉。 凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí) 用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括向反應(yīng)器單元中注入示蹤氣的示蹤氣注 入單元、用于向反應(yīng)器單元內(nèi)輸入并輸出激光W跟蹤反應(yīng)器單元中示蹤氣體濃度變化的水 合物生成監(jiān)測(cè)單元、用于檢測(cè)水合物生成監(jiān)測(cè)單元射出激光強(qiáng)度的分析單元、用于檢測(cè)反 應(yīng)器單元內(nèi)溫度和壓力變化的溫壓檢測(cè)單元、用于采集溫壓檢測(cè)單元及分析單元數(shù)據(jù)的采 集單元，其特征在于： 所述水合物生成監(jiān)測(cè)單元包括激光發(fā)射器、設(shè)置于反應(yīng)器單元內(nèi)的透氣性氣室（2)，所 述氣室似內(nèi)包括用于氣體吸收激光的懷特池、用于將射入氣室似內(nèi)的激光準(zhǔn)直和禪合 的第一自聚焦透鏡（1)和用于將懷特池內(nèi)反射的激光進(jìn)行準(zhǔn)直和禪合后射出氣室（2)內(nèi)的 第二自聚焦透鏡化），所述懷特池包括固定于氣室（2)內(nèi)壁一側(cè)的第=凹透鏡巧），所述氣 室（2)內(nèi)壁另一側(cè)由上而下設(shè)置有可調(diào)節(jié)角度的第一凹透鏡（3)和第二凹透鏡（4)，所述第 一凹透鏡（3)和第二凹透鏡（4)、第S凹透鏡巧）的曲率半徑相同，所述第S凹透鏡巧）的 曲率中屯、在第一凹透鏡（3)和第二凹透鏡（4)反射表面的對(duì)稱中屯、點(diǎn)，第一凹透鏡（3)和 第二凹透鏡（4)的曲率中屯、在第S凹透鏡巧）的反射表面上，所述第一自聚焦透鏡（1)通 過(guò)入射光纖連接激光發(fā)射器，所述第二自聚焦透鏡（6)通過(guò)出射光纖連接分析單元。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述氣室（2) 頂部和底部相互錯(cuò)開地設(shè)置有透氣孔（7)，所述透氣孔（7)處設(shè)置有由聚四氣己締經(jīng)過(guò)膨 化拉伸而成的微孔薄膜。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一凹 透鏡（3)和第二凹透鏡（4)、第=凹透鏡（5)反射面涂有保證激光反射效率的銀反射層。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述激光發(fā) 射器發(fā)射的激光波長(zhǎng)為l〇55nm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：還包括與激 光發(fā)射器電路連接的電流控制器和溫度控制器，所述溫度控制器用于控制和穩(wěn)定激光發(fā)射 裝置溫度；所述電流控制器用于控制激光發(fā)射裝置中的電流，穩(wěn)定激光發(fā)射裝置的輸出功 率。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)的水合物生成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述示蹤氣 包括 SFe、H2S、CCl2F2。
【文檔編號(hào)】G01N21-31GK204287033SQ201420735787
【發(fā)明者】樊栓獅, 陳樂(lè)求, 郎雪梅, 王燕鴻 [申請(qǐng)人]華南理工大學(xué)