本實用新型涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是激光氣體探測技術(shù)領(lǐng)域中的手持式油氣濃度激光檢測裝置。
背景技術(shù)：
可燃?xì)怏w檢測報警器廣泛應(yīng)用于石油、燃?xì)?、化工、油庫、煤礦等工業(yè)領(lǐng)域，保障生產(chǎn)安全以及人身安全，是消防、安全預(yù)警的重要計量器具。可燃?xì)怏w檢測報警器檢測泄漏的可燃?xì)怏w濃度并及時報警以預(yù)防火災(zāi)與爆炸和人身事故的發(fā)生?，F(xiàn)階段先進技術(shù)采用分布式固定位置安裝傳感器探頭監(jiān)測可燃?xì)怏w泄露，形成了完整的實時在線檢測報警系統(tǒng)；同時巡檢人員巡檢檢修時配備了大量的便攜式可燃?xì)怏w檢測報警儀。
油庫儲罐中儲存的石油、汽油、柴油和煤油等油料屬于易燃易爆物質(zhì)，極易揮發(fā)與空氣混合形成爆炸性混合氣，當(dāng)混合氣的濃度達(dá)到爆炸下限時，一旦遇到雷擊、明火、電火花等，就會發(fā)生火災(zāi)或爆炸，極大地威脅著油庫的安全。為此，我國油罐區(qū)、煉廠、油氣管道、加油站等場所配備了大量的油氣檢測設(shè)備。但油氣作為多組分氣體，多達(dá)數(shù)十種，檢測濃度數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，直接關(guān)系到油庫安全和工作人員的身體健康。
現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)電化學(xué)式、催化燃燒式傳感器，通電工作、溫度高(400 ～500℃)、受環(huán)境溫度、濕度影響大、每周需調(diào)校、傳感器中的催化元件易中毒失效、使用壽命不超過 12 個月；該類傳感器需通電且耗電量大，受制于防火防爆要求，井下無法廣泛應(yīng)用，且油庫洞庫擔(dān)心傳感器及傳輸電纜漏電起火也限制廣泛應(yīng)用。
另外現(xiàn)有催化燃燒式傳感器適用于檢測單一泄露的可燃性氣體，因為其工作原理是通過單位體積泄露氣體的燃燒熱值而判定氣體泄露濃度的，這種方法對單一性氣體可以起作用，因為單一氣體單位濃度燃燒熱值是一定的。但是對于混合氣體因其所含可燃?xì)怏w本身的分子架構(gòu)不同，同樣體積的泄露氣體其濃度值實際上是不可確定的，只能測到單位濃度混合氣體的燃燒熱量值，并不能確定氣體的濃度。石油行業(yè)的儲油設(shè)備存在的風(fēng)險是油氣泄露，而油氣并不是單一的氣體組分，因此目前使用了長達(dá)20多年的電化學(xué)式和催化燃燒式傳感器其實根本不適用石油行業(yè)的油氣泄露濃度測定。
鑒于傳統(tǒng)手持式電化學(xué)式和催化燃燒式傳感器的技術(shù)缺陷、應(yīng)用限制、監(jiān)控不到位，國內(nèi)煤礦瓦斯爆炸、石油儲存、煉化企業(yè)多有大型火災(zāi)發(fā)生，非煤礦山有毒有害氣體毒害等惡性事故等，給生命及財產(chǎn)造成極大損失。我公司研發(fā)激光氣體監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品已申請技術(shù)專利，專利名稱：無源激光探測儲油罐油氣濃度的方法，申請?zhí)枺?01510441779.5；專利名稱:油氣類混合氣體無源分布式激光探測裝置申請?zhí)枺?01510441780.8 。作為對油氣濃度的測量方法上，在之前現(xiàn)有技術(shù)上進行技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新，發(fā)明一種手持式油氣濃度激光檢測裝置，具有便攜式，檢測混合類油氣濃度和分級報警的功能，其最重要的特征是可以測定非直線目標(biāo)的油氣濃度適用于管道探測和對不易直線到達(dá)的區(qū)域進行油氣濃度探測。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種手持式油氣濃度激光檢測裝置，具有便攜式，檢測混合類油氣濃度和分級報警的功能。采用激光氣體檢測技術(shù)與本公司對混合油氣濃度檢測的專利技術(shù)，使混合油氣濃度檢測數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，標(biāo)定周期長，使用壽命長。可廣泛應(yīng)用于儲油罐區(qū)、加油站、油氣輸送管道、煉廠等油氣濃度檢測的日常巡檢工作中。
手持式油氣濃度激光檢測裝置，其特征在于由手持機機體、傳輸管線、探頭組成；手持機機體由激光傳感模塊、顯示模塊、報警模塊、氣相分析模塊、光譜分析模塊、氣相比對模塊、電壓轉(zhuǎn)化模塊、電池充電模塊組成；傳輸管線由不銹鋼套管和光纖組成；探頭由準(zhǔn)直器、反射片、溫度光纖探測器組成；
激光傳感模塊的功能包括：①輸出油氣檢測激光信號與溫度檢測激光信號，并經(jīng)過光纖分別傳輸?shù)綔?zhǔn)直器與溫度光纖探測器；②接收返回的油氣檢測激光信號，具體過程是準(zhǔn)直器對準(zhǔn)反射片發(fā)射油氣檢測激光信號，油氣檢測激光信號的光路經(jīng)過反射片反射原路返回到準(zhǔn)直器形成返回的油氣檢測激光信號，返回的油氣檢測激光信號由光纖傳輸?shù)郊す鈧鞲心K；③接收返回的溫度檢測激光信號，具體過程是溫度檢測激光信號到達(dá)探頭的溫度光纖探測器后，溫度檢測激光信號在溫度光纖探測器內(nèi)由溫度作用變化后得到返回的溫度檢測激光信號，返回的溫度檢測激光信號經(jīng)光纖傳輸?shù)郊す鈧鞲心K；溫度光纖傳感器位于探頭內(nèi)部，探測油氣環(huán)境溫度，不影響油氣檢測激光信號的光路；
光纖位于不銹鋼套管內(nèi)部，連接手持機機體的激光傳感模塊與探頭的準(zhǔn)直器與溫度光纖探測器，光纖的功能是進行光信號傳輸，光信號包括：油氣檢測激光信號、返回的油氣檢測激光信號、溫度檢測激光信號、返回的溫度檢測激光信號；
光譜分析模塊的功能是接收激光傳感模塊發(fā)出的返回的油氣檢測激光信號與返回的溫度檢測激光信號；光譜分析模塊分析接收到的光信號的光譜變化，判定油氣環(huán)境溫度，并通過過油類品質(zhì)溫度梯度濃度表，判定油氣檢測區(qū)的油氣氣相組成的實際值；油類品質(zhì)溫度梯度濃度表是在實驗室環(huán)境下測定不同種類油氣在特定溫度下?lián)]發(fā)出的油氣中各種可燃?xì)怏w的百分比和油氣濃度的關(guān)系表，當(dāng)溫度和油氣種類確定的情況下，油氣中可燃?xì)怏w的百分比確定，光譜分析模塊對比返回的油氣檢測激光信號與實驗狀態(tài)下確定的油氣中可燃?xì)怏w的百分比能夠得出探頭所在地點油氣泄露的強弱，隨著手持式油氣濃度激光檢測裝置的探頭的運動即可找到油氣泄露最強的地點，斷定事故發(fā)生范圍；
氣相分析模塊的功能是通過接收手動輸入的油類品質(zhì)參數(shù)與光譜分析模塊發(fā)出的溫度參數(shù)，對比濃度燃點曲線的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值；常用可燃?xì)怏w爆炸極限數(shù)據(jù)是共有技術(shù)，根據(jù)常用可燃?xì)怏w爆炸極限數(shù)據(jù)可以計算出濃度燃點曲線的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值；
氣相比對模塊的功能是比較通過光譜判定的油氣檢測區(qū)的油氣氣相組成的實際值，與濃度燃點曲線的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值；
報警模塊的功能是通過光譜分析模塊判定的油氣氣相組成的實際值達(dá)到氣相分析模塊判定的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值的報警閾值時，發(fā)出聲、光、震動報警，可設(shè)置多個等級的報警閾值，不同報警閾值采用區(qū)別的報警信號；
顯示模塊的功能是顯示環(huán)境溫度值，檢測區(qū)域的混合油氣濃度值，報警閾值；
電池充電模塊的功能是對電池充電；
電壓轉(zhuǎn)換模塊的功能是供電池充電模塊使用，將電池電壓轉(zhuǎn)換穩(wěn)定在3.3V電壓。
手持式混合油氣濃度激光檢測與報警方法，不同于傳統(tǒng)的催化燃燒式技術(shù)原理，采用本公司激光技術(shù)對混合油氣監(jiān)測的專利技術(shù)，發(fā)明創(chuàng)新制作成一種便于攜帶的手持式混合油氣檢測與報警儀器，應(yīng)用于油氣泄露的日常巡檢工作中，具體的：
激發(fā)激光傳感模塊發(fā)出油氣檢測激光信號與溫度檢測激光信號；
油氣檢測激光信號通過光纖傳輸?shù)綔?zhǔn)直器，發(fā)射油氣檢測激光光束，激光光束的光路經(jīng)過反射片反射原路返回到準(zhǔn)直器，得到油氣探測激光信號；
溫度檢測激光信號經(jīng)過光纖傳輸?shù)綔囟裙饫w探測器，變化后得到溫度探測激光信號；
油氣探測激光信號與溫度探測激光信號經(jīng)過光纖傳輸?shù)郊す鈧鞲心K，進一步的傳輸?shù)焦庾V分析模塊；
光譜分析模塊分析光信號光譜的變化，判定油氣監(jiān)測區(qū)環(huán)境溫度與混合油氣相組成的實際值；
氣相分析模塊通過手動輸入油類品質(zhì)參數(shù)與自動采集的溫度參數(shù)，得出對比濃度燃點曲線的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值；
氣相比對模塊將光譜分析模塊判定的混合油氣氣相組成的實際值與對比濃度燃點曲線的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值比較，是否達(dá)到報警閾值；
報警模塊設(shè)置多個報警閾值，當(dāng)混合油氣氣相組成的實際值達(dá)到報警閾值時聲、光、震動報警；
顯示模塊顯示出檢測區(qū)域環(huán)境溫度值，混合油氣濃度值與報警閾值。
本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點： 1.采用本公司激光技術(shù)對混合油氣濃度檢測專利技術(shù)，是檢測濃度數(shù)據(jù)更佳準(zhǔn)確，響應(yīng)時間快，標(biāo)定周期長；2.此專利技術(shù)在石油混合類油氣檢測測領(lǐng)域尚屬首例，本實用新型將本公司專利技術(shù)推廣應(yīng)用；3.可設(shè)置多種油類品質(zhì)參數(shù)，可檢測不同種的油類油氣濃度；4.本實用新型便攜式，可根據(jù)需求設(shè)置報警閾值，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，真正保護了工作人員的生命安全；5.探頭不帶電，可將探頭直接深度油氣區(qū)域；6.可廣泛應(yīng)用于儲油罐區(qū)、加油站、油氣輸送管道、煉廠等油氣濃度檢測的日常巡檢工作中。
附圖說明
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中各標(biāo)號列示如下
1—手持機機體，2—傳輸管線，3—探頭，
11—激光傳感模塊，12—顯示模塊，13—報警模塊，14—光譜分析模塊，15—氣相分析 模塊，16—氣相對比模塊，17—電壓轉(zhuǎn)換模塊，18—電池充電模塊，
21—不銹鋼套管，22—光纖，
31—準(zhǔn)直器，32—反射片，31—溫度光纖探測器。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細(xì)描述。
請參閱圖1，本實施方式提供了提供一種手持式油氣濃度激光檢測裝置，包括手持機機體1、傳輸管線2、探頭3；所述手持機機體包括激光傳感模塊11、顯示模塊12、報警模塊13、光譜分析模塊14、氣相分析模塊15、氣相比對模塊16、電壓轉(zhuǎn)化模塊17、電池充電模塊18；所述傳輸管線2包括不銹鋼套管21、光纖22；所述探頭3塊包括準(zhǔn)直器31、反射片32、溫度光纖探測器33；
所述激光傳感模塊11輸出油氣檢測激光信號與溫度檢測激光信號，并經(jīng)過光纖22分別傳輸?shù)綔?zhǔn)直器31與溫度光纖探測器33；
具體的，所述準(zhǔn)直器31對準(zhǔn)反射片32，發(fā)射油氣激光光束，激光光束的光路經(jīng)過反射片32反射原路返回到準(zhǔn)直器31形成探測激光信號，并再一次有光纖22傳輸?shù)郊す鈧鞲心K11；
具體的，所述溫度光纖傳感器32位于探頭3內(nèi)部，探測油氣環(huán)境溫度，不影響混合油氣激光光束的光路；溫度檢測激光信號在溫度光纖探測器33內(nèi)變化后得到溫度探測激光信號，經(jīng)光纖22傳輸?shù)郊す鈧鞲心K11；
所述光纖22位于不銹鋼套管21內(nèi)部，連接手持機機體1的激光傳感模塊11與探頭3的準(zhǔn)直器31與溫度光纖探測器33進行進行光信號傳輸；
所述激光傳感模塊11得到的混合油氣激光探測信號與溫度探測信號，被傳輸至光譜分析模塊14；
所述光譜分析模塊14分析接收到的光信號的光譜變化，判定油氣環(huán)境溫度，并通過油類品質(zhì)溫度梯度濃度表，判定油氣檢測區(qū)的油氣氣相組成的實際值；
所述氣相分析模塊15通過輸入油類品質(zhì)參數(shù)與溫度參數(shù)，對比濃度燃點曲線的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值；原油品質(zhì)參數(shù)通過手動選擇輸入，可以改變設(shè)定多種油類品質(zhì)的選擇，環(huán)境溫度參數(shù)通過自動采集輸入；
所述氣相比對模塊16比較通過光譜判定的油氣檢測區(qū)的油氣氣相組成的實際值，與濃度燃點曲線的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值；
所述報警模塊13在通過光譜分析模塊14判定的油氣氣相組成的實際值達(dá)到氣相分析模塊15判定的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值的報警閾值時，發(fā)出聲、光、震動報警，可設(shè)置多個等級的報警閾值，不同報警閾值采用區(qū)分的報警信號；
所述顯示模塊12顯示環(huán)境溫度值，檢測區(qū)域的混合油氣濃度值，報警閾值；
所述電池充電模塊18用于對電池充電；優(yōu)選的，所述充電為電池放電至臨界欠壓狀態(tài)時。
所述電壓轉(zhuǎn)換模塊17供電池充電模塊18使用；優(yōu)選的，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊17將電池電壓轉(zhuǎn)換穩(wěn)定在 3.3V 電壓；
進一步的，請參閱圖1，本實施方式提供了一種手持式混合油氣濃度激光檢測與報警方法，具體結(jié)合以下實施例說明：
在本實用新型的一個較佳實施例中，使用手持式油氣濃度激光檢測裝置檢測可能存在油氣泄露的區(qū)域；激發(fā)激光傳感模塊11發(fā)出油氣檢測激光信號與溫度檢測激光信號；
油氣檢測激光信號通過光纖22傳輸?shù)綔?zhǔn)直器31，發(fā)射油氣檢測激光光束，激光光束的光路經(jīng)過反射片32反射原路返回到準(zhǔn)直器31，得到油氣探測激光信號；
溫度檢測激光信號經(jīng)過光纖22傳輸?shù)綔囟裙饫w探測器33，變化后得到溫度探測激光信號；
油氣探測激光信號與溫度探測激光信號經(jīng)過光纖22傳輸?shù)郊す鈧鞲心K11，進一步的傳輸?shù)焦庾V分析模塊14；
光譜分析模塊14分析光信號光譜的變化，判定油氣監(jiān)測區(qū)環(huán)境溫度與混合油氣相組成的實際值；
氣相分析模塊15通過手動輸入油類品質(zhì)參數(shù)與自動采集的溫度參數(shù)，得出對比濃度燃點曲線的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值；
氣相比對模塊16將光譜分析模塊14判定的混合油氣氣相組成的實際值與對比濃度燃點曲線的爆炸臨界點的油氣氣相組成的理論值比較，是否達(dá)到報警閾值；
報警模塊13設(shè)置多個報警閾值，當(dāng)混合油氣氣相組成的實際值達(dá)到報警閾值時聲、光、震動報警；
顯示模塊12顯示出檢測區(qū)域環(huán)境溫度值，混合油氣濃度值與報警閾值。
本領(lǐng)技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，本實用新型的技術(shù)方案還可適用于單一氣體如甲烷、H2S等，及其他多種混合氣體的檢測不只限于混合油氣的范圍。也可根據(jù)本發(fā)明的思想進行變換，屬于本實用新型的保護范圍。