專利名稱：瓦斯氣體紅外檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于礦井安全的防爆氣體探測設備范圍，特別涉及一種瓦 斯氣體紅外檢測裝置。
背景技術：
當前中國國內(nèi)煤礦井下各點瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測，石化行業(yè)的煉油 廠，輸油管道的監(jiān)控，天然氣生產(chǎn)與輸送管道等需要監(jiān)控泄漏的場合， 采用的絕大多數(shù)的探頭是催化燃燒式的，其缺點是因中毒現(xiàn)象造成 誤報或是失效，可靠性差，標定時間周期短，標定成本高，工作中需
在有氧環(huán)境下工作，不能檢測100°/。LEL (最低爆炸極限)濃度。
利用待測氣體對紅外光譜的吸收特性，來檢測目標氣體濃度的技 術近年來有很大的發(fā)展。紅外氣體檢測技術通常應用在需要實時和高
精度監(jiān)控目標氣體濃度的場合，例如煤礦井下各點瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測和 報警。世界先進國家多采用紅外檢測類的報警器，幾乎無一例外的是 高成本，導致報警器價格昂貴，在我國難以普及。
利用瓦斯氣體對紅外光i普的吸收特性，來檢測其氣體濃度的裝置 至少包括一個紅外輻射源、 一個和一個探測器。本實用新型的采樣吸 收氣室采用獨特的準光學諧振腔設計，選用兩片鍍金球面反射鏡組成 吸收腔，使光源與接收器經(jīng)多次光路折疊后符合成像關系，提高光能 利用率，并將折疊次數(shù)少的光線泄露出吸收腔，也有而到達接收器的
光線基本滿足等光程的要提高了光信號的信噪比。在接收器上光的成 像是彌散像，使接收器上的光分布均勻，減小了光路偏移對系統(tǒng)穩(wěn)定 性的影響。對光路調(diào)整與生產(chǎn)工藝沒有特殊要求，實現(xiàn)了小型、高效 和高靈敏度的要求。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的吸收腔探測靈敏度和光能 利用率低的不足而提供一種瓦斯氣體紅外檢測裝置，其特征在于，所
述檢測裝置的下球面反射鏡1、光源3和紅外探測器4固定在內(nèi)支架 8上，內(nèi)支架8固定在內(nèi)底座10上，上球面反射鏡2與外殼6上固 定，上球面反射鏡2和下球面反射鏡1組成氣體紅外吸收腔，頂蓋 11安裝在外殼6上，外殼6及內(nèi)底座10固定在外底座12上。
所述下球面反射鏡1上有兩個通光孔，光源3安裝在一個通光孔 內(nèi)或下球面反射鏡1的反射面附近，紅外探測器4的光敏面對準另一 個通光孔，紅外光窗片(5)安裝在光敏面對準的通光孔上，光源3 和紅外探測器4的電極都連接到電路板9上，電路板9安裝在內(nèi)底座 10上。
所述紅外探測器4和光源3的放置位置為互為共輒位置。 所述上球面反射鏡2和下球面反射鏡1為凹球面反射鏡，其凹面 相對。
所述上球面反射鏡2和下球面反射鏡1的凹面均選擇高反射率的 反射鏡。
所述傳感器外殼6上部圓周上、頂蓋11或在上部圓周上、頂蓋
11有均勻分布的通氣孔7。
所述上球面反射鏡2和下球面反射鏡1組成氣體紅外吸收腔為準 光學諧振腔。
本實用新型的有益效果是，上下球面反射鏡組成的氣體紅外吸收 腔為一種準光學諧振腔，使光源與探測器經(jīng)多次光路折疊后符合成像 關系，并將折疊次數(shù)少的光線泄露出吸收腔，解決吸收腔內(nèi)光能利用 率低的不足。探測器上的光分布均勻，從而在吸收腔內(nèi)光路折疊多次， 光被充分吸收，既縮小了吸收腔的體積，還提高了被測氣體對光的吸 收效果，提高了光信號的信噪比。實現(xiàn)對瓦斯氣體的高效探測。
圖1為瓦斯氣體紅外檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為瓦斯氣體紅外檢測裝置實施例的外形圖。
具體實施方式
本實用新型提供一種瓦斯氣體紅外檢測裝置。下面結(jié)合說明書附 圖及實施例對本實用新型予以說明。 實施例1
在圖1所示的瓦斯氣體紅外檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖中，上球面 反射鏡2和下球面反射鏡1為凹球面反射鏡，其凹面相對并且均選擇 為高反射率的反射鏡。由上球面反射鏡2和下球面反射鏡1組成了氣 體紅外吸收腔，該腔設計為準光學諧振腔。光源3與探測器4位于下 球面反射鏡l一側(cè)，從光源3發(fā)出的出射光束，經(jīng)在上球面反射鏡2
和下球面反射鏡1來回反射，經(jīng)多次反射后會聚到紅外探測器4接收 表面。從而使光源與接收器經(jīng)多次光路折疊后符合成像關系，形成了
紅外探測器4在以光源為物的光學共軛成像的位置，或?qū)⒓t外探測器 4設置在光路上離焦位置上，以使光源像的明暗分布不至影響光束在 紅外探測器上的均勻性；由此提高光信號的信噪比及提高數(shù)據(jù)的穩(wěn)定 性及測量精度。
下球面反射鏡l、光源3和紅外探測器4固定在內(nèi)支架8上，內(nèi) 支架8固定在內(nèi)底座10上，上球面反射鏡2固定在傳感器外殼6上 部，頂蓋11安裝在傳感器外殼6上，外殼6、內(nèi)底座10上固定在外 底座12上。下球面反射鏡1上有兩個通光孔，光源3安裝在右通光 孔，紅外探測器4的光敏面對準左通光孔，紅外光窗片5安裝在左通 光孔上，阻隔被測氣體通向紅外探測器4,確保紅外探測器的測量精 度，光源3和紅外探測器4的電極都連接到電路板9上，電路板9安 裝在內(nèi)底座10上。傳感器外殼6上部圓周上、頂蓋11或在上部圓周 上、頂蓋11有均勻分布的通氣孔7，使吸收腔內(nèi)外的氣體能實時交 換。光源3為脈沖調(diào)制的升降溫速度快的細鎢絲燈或其他光源，產(chǎn)生 周期性紅外光。 實施例2
在圖2所示的第二實施結(jié)構(gòu)示意圖中。光源3置于上球面反射 鏡2附近，其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同，光源3與紅外探測器4仍處于 互為共輒位置關系，光源入射角幾乎達360度，是光能利用率最高的 一種設計，同時由于采用凹面鏡反射，使得光束具有成像會聚作用，
比光學積分腔的光路更好滿足等光程，且能量定向集中在接收器上， 提高了光信號的信噪比。
所述瓦斯氣體紅外檢測裝置的結(jié)構(gòu)還可以采用單光源，雙探測器 結(jié)構(gòu)、采用雙光源，雙探測器結(jié)構(gòu)或雙光源、單探測器結(jié)構(gòu)。在一個 探測器的前面放置一個目標氣體對應波長的帶通濾波片，在另一個探 測器的前面放置一個對應參考波長的帶通濾波片。所述紅外氣體傳感 器帶通濾波片可以放在探測器的前面，也可以放在光源的前面。
圖3為瓦斯氣體紅外檢測裝置實施例的外形圖。如圖所示，檢測 裝置的通氣孔7在外殼6的圓周上均勻分布，使氣體能在氣體吸收腔 內(nèi)部形成對流，因此提高了探測反應速度。
權(quán)利要求1. 一種瓦斯氣體紅外檢測裝置，所述瓦斯氣體紅外檢測裝置主要由吸收腔、光源和紅外探測器組成，其特征在于，所述檢測裝置的下球面反射鏡(1)、光源(3)和紅外探測器(4)固定在內(nèi)支架(8)上，內(nèi)支架(8)固定在內(nèi)底座(10)上，上球面反射鏡(2)與外殼(6)上固定，上球面反射鏡(2)和下球面反射鏡(1)組成多次反射的準光學諧振腔式的氣體紅外吸收腔，頂蓋(11)安裝在外殼(6)上，外殼(6)及內(nèi)底座(10)固定在外底座(12)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測裝置，其特征在于，所 述下球面反射鏡(1 )上有兩個通光孔，光源(3)安裝在一個通光孔 內(nèi)或下球面反射鏡(1 )的反射面附近，紅外探測器(4 )的光敏面對 準另一個通光孔，紅外光窗片(5)安裝在光敏面對準的通光孔上， 光源(3)和紅外探測器(4)的電極都連接到電路板(9)上，電路 板(9)安裝在內(nèi)底座(10)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測裝置，其特征在于，所 述紅外探測器(4 )和光源(3 )的放置位置為互為共軛位置或離焦位 置上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測裝置，其特征在于，所 述上球面反射鏡(2 )和下球面反射鏡(1 )為凹球面反射鏡，其凹面 相對。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測裝置，其特征在于，所 述上球面反射鏡(2 )和下球面反射鏡(1 )的凹面均選擇高反射率的 反射鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測裝置，其特征在于，所 述傳感器外殼(6)上部圓周上、頂蓋(11)或在上部圓周上、頂蓋(11)有均勻分布的通氣孔(7)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測裝置，其特征在于，所 述瓦斯氣體紅外檢測裝置采用單光源，雙探測器結(jié)構(gòu)，在一個探測器 的前面放置一個目標氣體對應波長的帶通濾波片，在另一個探測器的 前面放置一個對應參考波長的帶通濾波片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦斯氣體紅外檢測裝置，其特征在于， 所述瓦斯氣體紅外檢測裝置采用雙光源，雙探測器結(jié)構(gòu)，或單探測器 結(jié)構(gòu)，帶通濾波片可以放在探測器的前面，也可以放在光源的前面。
專利摘要本實用新型屬于礦井安全的防爆氣體探測設備范圍的一種瓦斯氣體紅外檢測裝置。所述檢測裝置的采樣吸收氣室的紅外光學吸收腔由上下兩個球面反射鏡凹面相對組成，并設計為獨特的多次反射的準光學諧振腔；上球面反射鏡固定在傳感器外殼上部，下球面反射鏡、光源和探測器固定在內(nèi)支架上，內(nèi)支架固定在內(nèi)底座上，光源與探測器經(jīng)多次光路折疊后符合成像關系，使探測器上的光分布均勻，從而探測器放置在以光源為物的光學系統(tǒng)共軛成像的位置上或設置在光路上離焦位置上。提高了光信號的信噪比。既縮小了吸收腔的體積，還提高了被測氣體對光的吸收效果，實現(xiàn)了小型、高效和高靈敏度的要求。用于煤礦井下瓦斯氣體濃度的監(jiān)測和報警。
文檔編號G01N21/35GK201203577SQ20082010812
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者陳明徹 申請人:北京市加華博來科技有限公司