本實(shí)用新型涉及工業(yè)生產(chǎn)、燃?xì)饧庸ぜ拜斔汀⒚旱V開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)有毒有害氣體檢測(cè)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種用于井下瓦斯氣體自動(dòng)檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

目前煤礦井下開(kāi)采用于瓦斯氣體濃度檢測(cè)的傳感器多為催化燃燒式和電化學(xué)式這類傳統(tǒng)傳感器。由于煤礦開(kāi)采環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)點(diǎn)式傳感器存在壽命短、精度低、易飽和中毒，經(jīng)常存在誤測(cè)、誤報(bào)現(xiàn)象。同時(shí)現(xiàn)有的激光類點(diǎn)式傳感器也不能滿足井下高濕度和高灰層環(huán)境，長(zhǎng)時(shí)間使用存在濾網(wǎng)堵塞，檢測(cè)失靈的情況。

針對(duì)上述情況，非常需要一種靈敏度高、響應(yīng)速度快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，泄漏及時(shí)報(bào)警，無(wú)需人為干預(yù)或者最大限度減小維護(hù)頻率的氣體探測(cè)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為解決目前煤礦開(kāi)采有毒有害氣體檢測(cè)裝置存在壽命短，經(jīng)常誤報(bào)、漏報(bào)的技術(shù)問(wèn)題，提供一種用于井下瓦斯氣體自動(dòng)檢測(cè)裝置。

本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種用于井下瓦斯氣體自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括氣體檢測(cè)裝置；所述的氣體檢測(cè)裝置包括激光器、準(zhǔn)直器、分光片、標(biāo)準(zhǔn)氣池、第一探測(cè)器、第二探測(cè)器及信號(hào)處理主板；準(zhǔn)直器、分光片順次位于激光器的出射光路上；標(biāo)準(zhǔn)氣池和第一探測(cè)器順次位于分光片的反射光路上；沿分光片的出射光路出射的激光作為檢測(cè)激光；還包括一個(gè)用于收集檢測(cè)激光照射到物體表面后所產(chǎn)生的漫反射回光信號(hào)的聚光透鏡，所述第二探測(cè)器設(shè)在聚光透鏡與檢測(cè)激光出射方向相反的一側(cè)；第一、第二探測(cè)器的信號(hào)輸出端均與信號(hào)處理主板的信號(hào)輸入端相連接。

標(biāo)準(zhǔn)氣池設(shè)有入射窗口和出射窗口，激光器出光經(jīng)過(guò)分光片分光后第一光束正對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣池的入射窗口，標(biāo)準(zhǔn)氣池的出射窗口設(shè)有采集出射激光的第一探測(cè)器；激光器發(fā)射的激光經(jīng)過(guò)分光片分光后，第二束激光入射到礦井地面，聚光透鏡收集地面反射回光后由第二探測(cè)器進(jìn)行接收，信號(hào)處理主板對(duì)第一、第二探測(cè)器信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)反演出光束路徑上的瓦斯氣體濃度。

進(jìn)一步的，還包括與信號(hào)處理主板的信號(hào)輸出端相連接的通信電路；所述通信電路將檢測(cè)裝置檢測(cè)到的氣體濃度信息通過(guò)串行通信發(fā)往監(jiān)控中心。

通信電路將相應(yīng)的點(diǎn)位氣體濃度信息上傳到監(jiān)控中心，當(dāng)濃度超標(biāo)時(shí)及時(shí)報(bào)警，極大的保證了井下作業(yè)安全。

進(jìn)一步的，檢測(cè)裝置為固定遙測(cè)形式，檢測(cè)裝置可以垂直或者水平懸掛于井下工作面內(nèi)，反映出光束穿過(guò)區(qū)域的積分濃度，對(duì)不同的作業(yè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以滿足不同工礦條件和不同檢測(cè)需求。

進(jìn)一步的，所述的檢測(cè)激光的出射方向和聚光透鏡的軸線平行，其中聚光透鏡采用菲涅耳透鏡或者平凸透鏡，但不局限于菲涅耳透鏡或者平凸透鏡。

所述的標(biāo)準(zhǔn)氣池可以根據(jù)檢測(cè)氣體種類的不同封裝不同的氣體，可以用于對(duì)探測(cè)激光器的波長(zhǎng)進(jìn)行閉環(huán)鎖定及濃度定標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)氣池采用單光程對(duì)射結(jié)構(gòu)；入射窗口和出射窗口分別位于氣體吸收池相對(duì)的兩側(cè)且位于同一直線上。

進(jìn)一步的，所述的第二探測(cè)器位于聚光透鏡的一個(gè)焦點(diǎn)處，第二探測(cè)器安裝在三維調(diào)整架上，可以實(shí)現(xiàn)±X、±Y、±Z調(diào)節(jié)，且第二探測(cè)器接收端前方安裝濾光片。通信電路采用串口通信電路，通過(guò)4針接插件和檢測(cè)模塊連接。所述的激光器采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。

進(jìn)一步的，檢測(cè)裝置各部件均安裝于防水防塵外殼中；防水防塵外殼的一端設(shè)有開(kāi)口，其中激光器、準(zhǔn)直器、分光片均安裝在防水防塵外殼的內(nèi)壁上；第一探測(cè)器、第二探測(cè)器以及標(biāo)準(zhǔn)氣池均通過(guò)支架支撐在防水防塵外殼內(nèi)；防水防塵外殼靠近其開(kāi)口的內(nèi)壁設(shè)有凸起，凸起上開(kāi)有用于透射檢測(cè)激光的透射孔；所述的聚光透鏡安裝在凸起與防水防塵外殼的內(nèi)壁之間；所述的聚光透鏡前方安裝有防護(hù)窗片，防護(hù)窗片相對(duì)于防水防塵外殼內(nèi)縮。

聚光透鏡前方設(shè)置防護(hù)窗片，且防護(hù)窗片相對(duì)于外殼內(nèi)縮，防止灰層和水對(duì)防護(hù)窗片的污染。整個(gè)檢測(cè)裝置集成在一個(gè)外殼內(nèi)，便于作業(yè)時(shí)攜帶且有效保護(hù)外殼內(nèi)部的部件。

一種用于井下瓦斯氣體自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括一個(gè)激光器、信號(hào)處理主板以及將激光器出射激光分成多路的分光裝置，分光裝置的每個(gè)出射光路上均設(shè)有一個(gè)氣體檢測(cè)裝置；每個(gè)氣體檢測(cè)裝置包括順次位于分光裝置一個(gè)出射光路上的準(zhǔn)直器、分光片；分光片的反射光路上順次設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)氣池和第一探測(cè)器；沿分光片的出射光路出射的激光作為檢測(cè)激光；還包括一個(gè)用于收集檢測(cè)激光照射到物體表面后所產(chǎn)生的漫反射回光信號(hào)的聚光透鏡，聚光透鏡與檢測(cè)激光出射方向相反的一側(cè)的焦點(diǎn)上設(shè)有一個(gè)第二探測(cè)器；每個(gè)氣體檢測(cè)裝置的第一、第二探測(cè)器的信號(hào)輸出端均與信號(hào)處理主板的信號(hào)輸入端相連接。

激光器出光可以直接或者通過(guò)分光片分光后射出，即一個(gè)激光器可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)要求實(shí)現(xiàn)單路或者多路（通過(guò)布置多個(gè)氣體探測(cè)裝置）同時(shí)測(cè)量。

本裝置不僅可以用于瓦斯氣體檢測(cè)，同時(shí)可以更換不同波長(zhǎng)激光器用于不同場(chǎng)合的多種有毒有害氣體檢測(cè)。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，便于作業(yè)時(shí)攜帶，也特別適合于煤井下作業(yè)。

附圖說(shuō)明

圖1 本實(shí)用新型對(duì)射式結(jié)構(gòu)示意圖。

1-激光器，2-準(zhǔn)直器，3-分光片，4-標(biāo)準(zhǔn)氣池，5-窗片，6-聚光透鏡，7-第一探測(cè)器，8-第二探測(cè)器，9-信號(hào)處理主板，10-防水防塵外殼，11-凸起，a-出射光，b-漫反射回光。

具體實(shí)施方式

一種用于井下瓦斯氣體自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括氣體檢測(cè)裝置；所述的氣體檢測(cè)裝置包括激光器1、準(zhǔn)直器2、分光片3、標(biāo)準(zhǔn)氣池4、第一探測(cè)器7、第二探測(cè)器8及信號(hào)處理主板9；準(zhǔn)直器2、分光片3順次位于激光器1的出射光路上；標(biāo)準(zhǔn)氣池4和第一探測(cè)器7順次位于分光片3的反射光路上；沿分光片3的出射光路出射的激光作為檢測(cè)激光；還包括一個(gè)用于收集檢測(cè)激光照射到物體表面后所產(chǎn)生的漫反射回光信號(hào)的聚光透鏡6，所述第二探測(cè)器8設(shè)在聚光透鏡6與檢測(cè)激光出射方向相反的一側(cè)；第一、第二探測(cè)器的信號(hào)輸出端均與信號(hào)處理主板9的信號(hào)輸入端相連接。

還包括與信號(hào)處理主板9的信號(hào)輸出端相連接的通信電路；所述通信電路將檢測(cè)裝置檢測(cè)到的氣體濃度信息通過(guò)串行通信發(fā)往監(jiān)控中心。

檢測(cè)裝置為固定遙測(cè)形式，檢測(cè)裝置可以垂直或者水平懸掛于井下工作面內(nèi)，反映出光束穿過(guò)區(qū)域的積分濃度，對(duì)不同的作業(yè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

所述的檢測(cè)激光的出射方向和聚光透鏡6的軸線平行，其中聚光透鏡6采用菲涅耳透鏡或者平凸透鏡。

所述的標(biāo)準(zhǔn)氣池4可以根據(jù)檢測(cè)氣體種類的不同封裝不同的氣體。

所述的第二探測(cè)器8位于聚光透鏡6的一個(gè)焦點(diǎn)處，第二探測(cè)器8安裝在三維調(diào)整架上，可以實(shí)現(xiàn)±X、±Y、±Z調(diào)節(jié)，且第二探測(cè)器8接收端前方安裝濾光片。

通信電路采用串口通信電路，通過(guò)4針接插件和檢測(cè)模塊連接；所述的激光器1采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。

檢測(cè)裝置各部件均安裝于防水防塵外殼10中；防水防塵外殼10的一端設(shè)有開(kāi)口，其中激光器1、準(zhǔn)直器2、分光片3均安裝在防水防塵外殼10的內(nèi)壁上；第一探測(cè)器7、第二探測(cè)器8以及標(biāo)準(zhǔn)氣池4均通過(guò)支架支撐在防水防塵外殼10內(nèi)；防水防塵外殼10靠近其開(kāi)口的內(nèi)壁設(shè)有凸起11，凸起11上開(kāi)有用于透射檢測(cè)激光的透射孔；所述的聚光透鏡6安裝在凸起11與防水防塵外殼10的內(nèi)壁之間；所述的聚光透鏡6前方安裝有防護(hù)窗片5，防護(hù)窗片5相對(duì)于防水防塵外殼10內(nèi)縮。

一種用于井下瓦斯氣體自動(dòng)檢測(cè)裝置，包括一個(gè)激光器1、信號(hào)處理主板9以及將激光器1出射激光分成多路的分光裝置，分光裝置的每個(gè)出射光路上均設(shè)有一個(gè)氣體檢測(cè)裝置；每個(gè)氣體檢測(cè)裝置包括順次位于分光裝置一個(gè)出射光路上的準(zhǔn)直器2、分光片3；分光片3的反射光路上順次設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)氣池4和第一探測(cè)器7；沿分光片3的出射光路出射的激光作為檢測(cè)激光；每個(gè)氣體檢測(cè)裝置還包括一個(gè)用于收集檢測(cè)激光照射到物體表面后所產(chǎn)生的漫反射回光信號(hào)的聚光透鏡6，聚光透鏡6與檢測(cè)激光出射方向相反的一側(cè)的焦點(diǎn)上設(shè)有一個(gè)第二探測(cè)器8；每個(gè)氣體檢測(cè)裝置的第一、第二探測(cè)器的信號(hào)輸出端均與信號(hào)處理主板9的信號(hào)輸入端相連接。

所有氣體檢測(cè)裝置共用一個(gè)通信電路；所述通信電路與信號(hào)處理主板9的信號(hào)輸出端相連接。

如圖1所示，氣體檢測(cè)裝置包括激光器1（半導(dǎo)體激光器）、準(zhǔn)直器2、分光片3、標(biāo)準(zhǔn)氣池4、第一、第二探測(cè)器7，8、聚光透鏡6、信號(hào)處理電路板9。激光器1出光經(jīng)準(zhǔn)直器2準(zhǔn)直后被分光片3不同比例分為2束，其中一束穿過(guò)標(biāo)準(zhǔn)氣池4，由另一側(cè)的第一探測(cè)器7接收；另一束發(fā)射出去，照射到物體表面，聚光透鏡6收集物體表面漫反射回光信號(hào)，然后由第二探測(cè)器8進(jìn)行接收。信號(hào)處理主板9對(duì)第一、第二探測(cè)器信號(hào)進(jìn)行處理，反演出實(shí)時(shí)的氣體濃度（該方法為現(xiàn)有公知技術(shù)）。所述的通信終端包括標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，檢測(cè)裝置將檢測(cè)到的濃度信息通過(guò)串行通信發(fā)往監(jiān)控中心，如有氣體泄漏，及時(shí)預(yù)警，通信電路通過(guò)線纜與信號(hào)處理主板9進(jìn)行連接。圖1中出射光a即為檢測(cè)激光。