[实用新型]矿用光纤瓦斯监测转换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种矿井瓦斯浓度监测装置，尤其是涉及一种矿用光纤瓦斯检测装置。

背景技术

近年来，井下瓦斯突出、爆炸事件是矿井事故的主要原因之一，为了保障矿工生命和国 家财产安全，改善矿井生产条件，我国耗费巨资装配了大量的瓦斯检测装置，为防止瓦斯爆 炸、确保人身安全起到了一定的保障作用。

出现在20世纪80年代的光纤气体检测技术是一种新型气体检测方法，它具有其它瓦斯 检测方法不可比拟的优势。它具有测量精度高、测量范围大、传输距离远、抗电磁干扰能力 强、气体选择性好和使用寿命长等优点。但是由于种种原因真正用到煤矿等环境中的瓦斯光 纤传感器装置几乎没有。其中专利矿用瓦斯远程光纤激光检测仪(申请号：200810015614.1) 给出了一种采用锯齿波调制技术实现具有自参考功能的矿用瓦斯远程光纤激光检测仪，该实 用新型采用参考光路消除了光路传输等影响，同时还通过自身参考消除了差分方式等方法存 在的不完全对称造成的零点漂移等问题，提高了仪器的抗温度和电路干扰能力。但是该远程 检测仪只能与PC机配合实现瓦斯的远程监测，并且没有标准的瓦斯浓度输出接口，不能与煤 矿现有设备进行配套使用，由于上述原因使其在矿井等领域大范围推广使用受到较大限制。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型给出了一种瓦斯监测转换装置方案，与上述专利技术的 区别是本实用新型不使用计算机而采用微处理器进行数据采集处理，实现瓦斯浓度信号的检 测，增加了瓦斯浓度标准输出接口，方便了与矿上现有控制设备等的关联使用。此外，本实 用新型所使用的恒流源驱动电路是由微处理器通过数字方式产生的，提高了光源驱动的精度 和抗干扰能力，从而提高了整个系统的抗干扰能力；本实用新型的光源温度控制电路采用专 门的温度控制芯片，提高光源波长控制的精度，从而提高了系统的精度和稳定性。

本方案是通过如下技术措施来实现的：它包括DFB光源和光纤传感探头以及连接二者的 光路组件，其特征是所述的光源由锯齿波电路驱动，所述光路组件包括分路器以及与分路器 连接的探测光路组件和参考光路组件，所述探测光路组件将光纤传感探头返回的光信号输入 到光电转换电路，所述光电转换电路将光信号转换成模拟电压信号输入到AD转换电路，其特 征是所述AD转换电路输出数字信号到微处理器信号处理电路；

所述探测光路组件包括输入端与分路器连接的第一2×2耦合器、第二2×2耦合器和第 三2×2耦合器，第一耦合器的输出端通过一段较长的光纤和第一瓦斯传感探头的光信号输入 端相连，第一耦合器的反射端和光电探测电路的输入端第一光电探测器连接。第二和第三2 ×2耦合器的输出端分别与第二和第三瓦斯传感探头连接，反射端分别与光电探测电路的第二 光电探测器和第三光电探测器连接。

所述参考光路组件包括一个输入端与分路器连接的第四2×2耦合器，第四2×2耦合器 的一个输出端通过光纤接入到参考气室，所述参考气室通过光纤输出光信号至第四光电探测 器，第四2×2耦合器的另一输出端与第五光电探测器连接。

所述的微处理器信号处理电路通过微处理器实现了信号的采集、处理和浓度信号转换、 输出等功能。

与所述微处理器信号处理电路连接的还有输出显示和按键输入电路，电源电路。其中数 据显示电路主要是LCD显示电路用以显示瓦斯浓度和装置本身的状态；按键输入电路用以控 制显示电路所显示的内容，实现装置的浓度显示和参数设置等功能。

与所述微处理器信号处理电路连接的有模拟信号输出电路。所述的微处理器信号处理电 路经过模拟信号输出电路把转换装置所得到的瓦斯浓度信号转换为4-20mA电流信号或者 200-1000HZ的频率信号进行输出。

与所述微处理器信号处理电路通过数据输出电路连接有声光报警和LED显示。所述的微 处理器信号处理电路通过数据输出电路把所得到的瓦斯浓度信号经过光缆传送到瓦斯传感探 头的声光报警和LED显示单元，由其根据设定值进行报警和浓度显示。

所述微处理器信号处理电路控制光源驱动电路产生恒流源驱动DFB光源发光。所述微处 理器信号处理电路通过自身的DA产生一定的模拟信号控制锯齿波恒流源电路产生恒流源驱 动DFB光源发光；其中锯齿波的频率和信号大小由微处理器信号处理电路控制。