基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)，包括光信號產(chǎn)生模塊、光路復(fù)用模塊、傳感器模塊、光信號處理模塊。光信號產(chǎn)生模塊包括激光發(fā)生器件MXSLD-CS65M5A；光路復(fù)用模塊包括光路開關(guān)、耦合器和延時(shí)光纖；傳感器模塊包括氣室、EFPI傳感頭、信號處理模塊包括HR2000光譜分析儀和前置放大濾波電路。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)至少32點(diǎn)的大范圍的瓦斯?jié)舛葘?shí)時(shí)在線監(jiān)測，通過光的時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)，將傳感范圍擴(kuò)展到32路，并且各路傳感器的最小氣體可探測精度均達(dá)到了5ppm,精確度和穩(wěn)定性均可滿足實(shí)際要求，從而提高了光源和信號處理設(shè)備的使用效率，降低了系統(tǒng)成本。
【專利說明】基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖監(jiān)測領(lǐng)域，具體為一種多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國煤礦開采的深度和難度不斷增加，瓦斯爆炸事故也頻繁發(fā)生，瓦斯治理的形勢越來越嚴(yán)峻，當(dāng)前對瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)檢測和預(yù)警是治理瓦斯危害的有效手段。傳統(tǒng)的瓦斯檢測方法大都是電化學(xué)方法，瓦斯檢測儀器多用無焰催化燃燒式傳感器，這類傳感器響應(yīng)速度慢，校正周期短，且對甲烷的選擇性差，其他氣體如C0和H2S等也可以引起該傳感器的響應(yīng)。然而光纖傳感器，在瓦斯?jié)舛葯z測中響應(yīng)速度快，不會(huì)中毒，能夠?qū)崿F(xiàn)對瓦斯氣體穩(wěn)定的長時(shí)間大范圍動(dòng)態(tài)檢測，且精確度高，能有效消除瓦斯氣體濃度測量中的各種干擾。由于使用全光纖測量，井下只有光信號沒有電信號，因此特別適合像井下這種條件惡劣、干擾大、易燃易爆的環(huán)境。然而光纖檢測的成本較高，尤其是光源和光譜分析設(shè)備體積龐大、價(jià)格昂貴，因此如何降低檢測成本是一個(gè)亟待解決的重大問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型目的是提供一種基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有檢測系統(tǒng)精度低和成本高的難題。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葌鞲邢到y(tǒng)，包括光信號產(chǎn)生模塊、光路復(fù)用模塊、傳感器模塊、光信號處理模塊。光信號產(chǎn)生模塊包括激光發(fā)生器件MXSLD-CS65M5A ;光路復(fù)用模塊包括光路開關(guān)、耦合器和延時(shí)光纖；傳感器模塊包括氣室、EFPI傳感頭、信號處理模塊包括HR2000光譜分析儀和前置放大濾波電路。
[0005]所述的多路光纖瓦斯?jié)舛葌鞲邢到y(tǒng)，其特征主要在于:所述激光發(fā)生器件MXSLD-CS65M5A產(chǎn)生光源，將調(diào)制的電信號轉(zhuǎn)換為光信號。
[0006]所述的多路光纖瓦斯?jié)舛葌鞲邢到y(tǒng)，其特征主要在于:所述光路開關(guān)將光源獨(dú)立的分隔成4份，構(gòu)成4路空分復(fù)用，再由延時(shí)光纖構(gòu)成8路時(shí)分復(fù)用，共同構(gòu)成32路傳感網(wǎng)絡(luò)，最終由耦合器將傳感器傳回的包含有瓦斯?jié)舛刃畔⒌墓庑盘栺詈线M(jìn)光信號處理終端。
[0007]所述的多路光纖瓦斯?jié)舛葌鞲邢到y(tǒng)，其特征主要在于:所述氣室能夠透氣并且防止粉塵、水汽污染，EFPI傳感頭能夠檢測出氣體當(dāng)中的瓦斯?jié)舛炔⑶乙怨庑盘柕男问椒祷氐今詈掀鳌?br> [0008]所述的多路光纖瓦斯?jié)舛葌鞲邢到y(tǒng)，其特征主要在于:所述HR2000光譜分析儀將耦合器傳送來的包含瓦斯氣體濃度信息的光信號解調(diào)并以數(shù)字電信號形式輸出光譜圖供上位機(jī)分析，前置放大和率波電路對HR2000光譜分析輸出的電信號進(jìn)行整合，便于通信傳輸。
[0009]本實(shí)用新型采用激光光源作為煤礦的瓦斯?jié)舛葯z測的信號源，從激光發(fā)生器件MXSLD-CS65M5A產(chǎn)生的光波，經(jīng)過光路開關(guān)將光源獨(dú)立的分隔成4份，構(gòu)成4路空分復(fù)用，再由延時(shí)光纖構(gòu)成8路時(shí)分復(fù)用，共同構(gòu)成32路傳感網(wǎng)絡(luò)，最終進(jìn)入傳感器氣室，在將光與腔內(nèi)待測的煤礦瓦斯氣體互相時(shí)分和空分后，從光譜分析儀解調(diào)出來的煤礦瓦斯?jié)舛刃畔?，?jīng)過了光電轉(zhuǎn)換后濾除雜波信號然后對信號進(jìn)行了放大，由系統(tǒng)信號處理單元對信號進(jìn)行處理，最后通過上位機(jī)對系統(tǒng)信號進(jìn)行輸出顯示和報(bào)警提示。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:在瓦斯?jié)舛葯z測中響應(yīng)速度快，不會(huì)中毒，能夠?qū)崿F(xiàn)對瓦斯氣體穩(wěn)定的長時(shí)間大范圍動(dòng)態(tài)檢測，且精確度高，能有效消除瓦斯氣體濃度測量中的各種干擾。由于使用全光纖測量，井下只有光信號沒有電信號，因此特別適合像井下這種條件惡劣、干擾大、易燃易爆的環(huán)境。由于采用光復(fù)用技術(shù)，減少了傳輸光纖數(shù)量，提高了器件利用率，減少串?dāng)_，降低系統(tǒng)體積和成本，促進(jìn)礦井瓦斯?jié)舛裙饫w檢測系統(tǒng)的推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]附圖2是本實(shí)用新型的原理框圖；

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面根據(jù)附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0014]結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葌鞲邢到y(tǒng)，包括光信號產(chǎn)生模塊、光路復(fù)用模塊、傳感器模塊、光信號處理模塊。光信號產(chǎn)生模塊包括激光發(fā)生器件MXSLD-CS65M5A ;光路復(fù)用模塊包括光路開關(guān)、耦合器和延時(shí)光纖；傳感器模塊包括氣室、EFPI傳感頭、信號處理模塊包括HR2000光譜分析儀和前置放大濾波電路
[0015]原理圖如圖2所示，本實(shí)用新型采用激光光源作為煤礦的瓦斯?jié)舛葯z測的信號源，從激光發(fā)生器件MXSLD-CS65M5A產(chǎn)生的光波，經(jīng)過光路開關(guān)將光源獨(dú)立的分隔成4份，構(gòu)成4路空分復(fù)用，再由延時(shí)光纖構(gòu)成8路時(shí)分復(fù)用，共同構(gòu)成32路傳感網(wǎng)絡(luò)，最終進(jìn)入傳感器氣室，在將光與腔內(nèi)待測的煤礦瓦斯氣體互相時(shí)分和空分后，從光譜分析儀解調(diào)出來的煤礦瓦斯?jié)舛刃畔?，?jīng)過了光電轉(zhuǎn)換后濾除雜波信號然后對信號進(jìn)行了放大，由系統(tǒng)信號處理單元對信號進(jìn)行處理，最后通過上位機(jī)對系統(tǒng)信號進(jìn)行輸出顯示和報(bào)警提示。
【權(quán)利要求】
1.一種基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)，其特征在于包括:信號產(chǎn)生模塊、光路復(fù)用模塊、傳感器模塊、信號處理模塊；光信號產(chǎn)生模塊包括激光發(fā)生器件MXSLD-CS65M5A ;光路復(fù)用模塊包括光路開關(guān)、耦合器和延時(shí)光纖；傳感器模塊包括氣室、EFPI傳感頭、信號處理模塊包括HR2000光譜分析儀和前置放大濾波電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)，其特征在于:所述激光發(fā)生器件MXSLD-CS65M5A產(chǎn)生光源，將調(diào)制的電信號轉(zhuǎn)換為光信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)，其特征在于:所述光路開關(guān)將光源獨(dú)立的分隔成4份，構(gòu)成4路空分復(fù)用，再由延時(shí)光纖構(gòu)成8路時(shí)分復(fù)用，共同構(gòu)成32路傳感網(wǎng)絡(luò)，最終由耦合器將傳感器傳回的包含有瓦斯?jié)舛刃畔⒌墓庑盘栺詈线M(jìn)光信號處理終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)，其特征在于:所述氣室能夠透氣并且防止粉塵、水汽污染，EFPI傳感頭能夠檢測出氣體當(dāng)中的瓦斯?jié)舛炔⑶乙怨庑盘柕男问椒祷氐今詈掀鳌?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)分和空分復(fù)用技術(shù)的多路光纖瓦斯?jié)舛葯z測系統(tǒng)，其特征在于:所述HR2000光譜分析儀將耦合器傳送來的包含瓦斯氣體濃度信息的光信號解調(diào)并以數(shù)字電信號形式輸出光譜圖供上位機(jī)分析，前置放大和率波電路對HR2000光譜分析輸出的電信號進(jìn)行整合，便于通信傳輸。
【文檔編號】G01N21/25GK204101450SQ201420614277
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】楊盼盼, 閆鵬程, 李 昊, 謝璇, 王瑞, 董晨露, 王洋, 凌文青, 魯楠 申請人:安徽理工大學(xué)