專利名稱：基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光聲光譜氣體分析領域，具體涉及一種基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置。
背景技術：
在火災探測、報警技術方面，由于各種固體可燃物多為有機物，在火災發(fā)生的早期階段，會產(chǎn)生CO等氣體，同時火災早期沒有熱氣流擾動，CO等氣體能在空氣中遵循布朗運動自由擴散，且能穿過室內(nèi)熱屏障、屋頂空間、空穴、門縫等，現(xiàn)有的早期火災探測器—離子、光電感煙探測器發(fā)現(xiàn)陰燃火災緩慢。利用這些器件制作的氣體傳感元件具有易中毒、穩(wěn)定性差、壽命短以及使用不便等缺點，因此尋求一種利用光聲等原理制成的CO等氣體火災探測器是本領域技術人員的研究目標。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、緊湊、體積小、靈敏度高、可靠性高、針對性強，可便攜式的基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置。
本實用新型提出的一種基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置，主要由紅外光源1、斬波器23、濾光片4、光聲池5、微音器6、紅外探測器7、裝置電源8、控制裝置9、基座10、采氣泵13、質量流量計21組成，其特征在于斬波器(34)由斬波器立柱2和斬波器葉輪3組成，斬波器葉輪3固定于斬波器立柱2上，斬波器立柱2固定于基座10上；濾光片4固定于濾光片插槽28內(nèi)；光聲池6中部空心，內(nèi)壁為光聲池鍍金管24，呈圓柱形；微音器6為二只，分別固定于光聲池鍍金管24的中央；裝置電源8固定于基座10上，由放大器14、控制器電源15、執(zhí)行器電源16和光源電源17組成；控制裝置9固定于基座上，連接數(shù)據(jù)采集器22；由電磁閥控制器18、采氣泵控制器19、質量流量計控制器20組成；放大器14為二個，一個固定于光聲池5的上端，另一個放大器14固定于紅外探測器7一側；光聲池5外圍設有進氣孔25、出氣孔26；電池閥12為兩個，分別連接光聲池5的進氣孔25、出氣孔26；采氣泵13的一端連接電磁閥12，另一端連接質量流量計21；光源1對準斬波器23的進光口，斬波器23的出光口對準濾光片插槽28內(nèi)的濾光片4，濾光片4對準光聲池5的進光口，光聲池5的出光口對準紅外探測器8。
本實用新型中，控制器電源15分別連接放大器14、電磁閥控制器18、采氣泵控制器19、質量流量計控制器20；執(zhí)行器電源16連接電磁閥12；光源電源17連接光源1。
本實用新型中，控制裝置9中的電磁閥控制器18連接電磁閥12，采氣泵控制器19連接采氣泵13，質量流量計控制器20連接質量流量計21。
本實用新型中，罩殼27通過螺栓與基座10相連。
本實用新型中，罩殼27底部設有減震塑料墊腳11。
本實用新型中，光聲池4內(nèi)部結構有特殊要求，其外部光聲池體采用鋁材料，主要考慮導熱性好，重量輕。內(nèi)部為光聲池鍍金管采用黃銅材料，其內(nèi)壁采用圓柱形結構，并經(jīng)過拋光鍍金，內(nèi)部尺寸設計為該光聲池4的關鍵技術有特殊要求，如檢測CO氣體，光聲池鍍金管選用直徑為14mm，長為50mm的圓柱形。同時光聲池鍍金管內(nèi)壁中央上下各放置了一只高精度微音器6。不同的濾光片4對應的光聲池鍍金管尺寸不同。
本實用新型中，紅外光源1采用大功率紅外熱輻射光源，并通過橢球面反射鏡使得紅外光能夠很好的聚焦穿過濾光片進入光聲池4。光聲池4內(nèi)的被測氣體吸收激光輻射能量而產(chǎn)生壓力波，由微音器6轉換成電信號，再通過電腦計算得出相應的氣體濃度。
本實用新型采用單種氣體檢測裝置，但本裝置內(nèi)部裝有通用的濾光片插槽，只要通過更換不同的濾光片4就可以實現(xiàn)分別對多種氣體測量。相比較濾光片葉輪選擇濾光片插槽裝置具有針對性強，靈敏度高，噪聲小，測量時間短，結構簡單等優(yōu)點。
本實用新型工作時有兩種狀態(tài)主動采氣和被動采氣，對常壓氣體樣品進行檢測時可以外接采氣管利用紅外光源光聲光譜單一氣體檢測裝置中的采氣泵主動采集氣體樣品；對正壓氣體樣品進行檢測時關閉采氣泵即可實現(xiàn)被動采氣，并且可以利用質量流量控制計實現(xiàn)流速和成分比例的控制。氣體濃度測量的過程為裝置開機初始化，包括鎖相放大器初始化，紅外光源預熱等準備工作。紅外光源進入斬波器23的進光口，斬波器23的出光口對準濾光片4，從濾光片4出來的光源進入光聲池5，光聲池5內(nèi)的被測氣體吸收激光輻射能量而產(chǎn)生壓力波，由微音器6轉換成電信號，再通過電腦計算得出相應的氣體濃度。電腦通過程序或者操作指令，控制進氣/出氣電磁閥和氣體采集泵采集氣體，氣體通過采氣泵的采集，進入電磁閥，而后氣體進入光聲池，由于氣體的振動帶動微音器發(fā)出聲音，進行光聲測量時關閉氣閥。如果需要用標準氣體對裝置進行標定，可通過計算機-AD/DA數(shù)據(jù)采集器—質量流量控制計來控制氣體的進氣流量和配比，從而可以用已知濃度的氣體來標定裝置。
本裝置采用大功率紅外熱輻射光源作為光源，內(nèi)部裝有通用的濾光片插槽。該裝置具有針對性強，可靠性高、結構緊湊、時間響應塊，且能連續(xù)測量等諸多優(yōu)點，通過更換濾光片可以分別實現(xiàn)火災的早期報警和微量有毒有害泄漏氣體以及可燃氣體快速、準確的探測。


圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為濾光片插槽示意圖。
圖3為本實用新型裝置電源的結構示意圖。
圖4為本實用新型控制裝置的結構示意圖。
圖中標號1為紅外光源，2為斬波器立柱，3為斬波器葉輪，4為濾光片，5為光聲池，6為微音器，7為紅外探測器，8為裝置電源，9為控制裝置，10為基座，11為減震塑料墊腳，12為電磁閥，13為采氣泵，14為放大器，15為控制器電源，16為執(zhí)行器電源，17為光源電源，18為電磁閥控制器，19為采氣泵控制器，20為質量流量計控制器，21為質量流量計，22為數(shù)據(jù)采集器，23為斬波器，24為光聲池鍍金管，25為進氣孔，26為出氣孔，27為罩殼，28為濾光片插槽。
具體實施方式
下面通過實施例進一步說明本實用新型。
實施例1，按圖1-圖4所示方式連接各部件，該領域的技術人員均能順利實施。光源1采用大功率紅外熱輻射光源，型號為IR-12，HawkEye Technologies，LLC，并通過橢球面反射鏡使得紅外光能夠很好的聚焦穿過濾光片進入光聲池5。斬波器23的型號為ScitecCop.CD-12，由斬波器立柱和斬波器葉輪組成，位于光源1后，濾光片4固定于濾光片插槽27內(nèi)，緊挨著斬波器葉輪3，光聲池5位于濾光片4后，兩只微音器6置于光聲池5中央內(nèi)壁，微音器的型號為EK3133，光聲池鍍金管5采用黃銅材料，其內(nèi)壁采用圓柱形結構，并經(jīng)過拋光鍍金，其尺寸為直徑14mm，長為50mm的圓柱形，紅外探測器6的型號為kT-3130，裝置電源8由放大器及控制器電源、執(zhí)行器電源和光源電源三部分組成；控制裝置9由電磁閥控制、采氣泵控制、質量流量計控制和工作狀態(tài)指示燈控制組成。電磁閥采用的是2P025-06-DC12V電磁閥，采氣泵采用8032系列膜片式電磁泵，質量流量計型號是D07-12A。整個裝置由儀器罩殼27罩著，儀器罩殼27材料采用1mm厚鋁板，基座10采用15mm厚鋁板，底部并安裝有減震塑料墊腳11。本實用新型具有針對性強，可靠性高、結構緊湊、時間響應塊，且能連續(xù)測量等諸多優(yōu)點，通過更換濾光片可以分別實現(xiàn)火災的早期報警和微量有毒有害泄漏氣體以及可燃氣體快速、準確的探測。
權利要求1.一種基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置，主要由紅外光源(1)、斬波器(23)、濾光片(4)、光聲池(5)、微音器(6)、紅外探測器(7)、裝置電源(8)、控制裝置(9)、基座(10)、采氣泵(13)、質量流量計(21)組成，其特征在于斬波器(23)由斬波器立柱(2)和斬波器葉輪(3)組成，斬波器葉輪(3)固定于斬波器立柱(2)上，斬波器立柱(2)固定于基座(10)上；濾光片(4)固定于濾光片插槽(28)內(nèi)；光聲池(5)中部空心，內(nèi)壁為光聲池鍍金管(24)，呈圓柱形；微音器(6)為二只，分別固定于光聲池鍍金管(24)的中央；裝置電源(8)固定于基座(10)上，由放大器(14)、控制器電源(15)、執(zhí)行器電源(16)和光源電源(17)組成；控制裝置(9)固定于基座上，連接數(shù)據(jù)采集器(22)，由電磁閥控制器(18)、采氣泵控制器(19)、質量流量計控制器(20)組成；放大器(14)為二個，一個固定于光聲池(5)的上端，另一個放大器(14)固定于紅外探測器(7)一側；光聲池(5)外圍設有進氣孔(25)、出氣孔(26)；電池閥(12)為兩個，分別連接光聲池(5)的進氣孔(25)、出氣孔(26)；采氣泵(13)的一端連接電磁閥(12)，另一端連接質量流量計(21)；光源(1)對準斬波器(23)的進光口，斬波器(23)的出光口對準濾光片插槽(28)內(nèi)的濾光片(4)，濾光片(4)對準光聲池(5)的進光口，光聲池(5)的出光口對準紅外探測器(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置，其特征在于控制器電源(15)分別連接放大器(14)、電磁閥控制器(18)、采氣泵控制器(19)、質量流量計控制器(20)；執(zhí)行器電源(16)分別連接電磁閥(12)；光源電源(17)連接光源(1)。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置，其特征在于控制裝置(9)中的電磁閥控制器(18)連接電磁閥(12)，采氣泵控制器(19)連接采氣泵(13)，質量流量計控制器(20)連接質量流量計(21)。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置，其特征在于罩殼(27)通過螺栓與基座(10)相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置，其特征在于罩殼(27)底部設有減震塑料墊腳(11)。
專利摘要本實用新型屬于光聲光譜氣體分析領域，具體涉及一種基于光聲原理采用紅外光源的單一氣體檢測裝置。由紅外光源、斬波器、濾光片、光聲池、微音器、紅外探測器、裝置電源、控制裝置采氣泵、質量流量計組成，斬波器固定于基座上，濾光片固定于濾光片插槽內(nèi)；光聲池內(nèi)壁為呈圓柱形的光聲池鍍金管，微音器二只，分別固定于光聲池鍍金管的中央；裝置電源由放大器、控制器電源、執(zhí)行器電源和光源電源組成；控制裝置連接數(shù)據(jù)采集器，由電磁閥控制器、采氣泵控制器、質量流量計控制器組成；放大器分別固定于光聲池上端和紅外探測器一側；光聲池的進出、氣孔分別連接電池閥，采氣泵一端連接電磁閥，另一端連接質量流量計，本實用新型采用紅外光源，具有針對性強，可靠性高，結構緊湊，時間響應塊，且能連續(xù)測量等諸多優(yōu)點，通過更換濾光片可以分別實現(xiàn)火災的早期報警和微量有毒有害泄漏氣體以及可燃氣體快速、準確的探測。
文檔編號G01N35/00GK2847297SQ20052004784
公開日2006年12月13日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權日2005年12月22日
發(fā)明者胡傳平, 李建中, 李瑜璋, 闕興貴, 瞿志剛, 徐琰 申請人:公安部上海消防研究所