[实用新型]可燃气体浓度光纤监测装置

说明书

一、技术领域：

本实用新型涉及一种石油炼制、贮存、运输、石油液化气站等，可燃气体的安全监测装置，特别涉及一种可燃气体浓度光纤监测装置。

二、背景技术：

原油、汽油、轻质油、天然气中含有及易挥发的甲烷、丁烷，空气中含量超过60g/m³时在≥55℃或遇火会爆炸，因此国家标准严格规定烃类的闪点值为≥55℃。石油储运、气站、化工厂、炼油厂的可燃气体浓度监测的安全性和可靠性是确保带有易燃气体原料安全生产及贮存、运输的关键技术。目前易燃易爆场所采用的电子监测设备不能准确的分析甲烷、丁烷的含量，而且带电监测本身就存在不安全因素。

三、发明内容：

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种避免带电监测的可燃气体浓度光纤监测装置。

其技术方案是：主要由光端机、光信息解调仪、用高分子绝缘材料铠装的监测光缆和传感器组成，所述的光端机和光信息解调仪安放在监控室或值班室内，所述的光端机和光信息解调仪通过高分子绝缘材料铠装的监测光缆连接多个传感器，光端机发出高速激光通过高分子绝缘材料铠装的监测光缆传给各个传感器，所述的传感器通过激光可准确识别出待检测气体的频率和波长，并随时把检测信息通过高分子绝缘材料铠装的监测光缆传回给光信息解调仪。

上述的待检测气体为甲烷、丁烷等可燃气体。

上述的高分子绝缘材料铠装的监测光缆上设有相位光栅。

本实用新型的有益效果是：通过微激光技术分别把待检测气体的光谱频率和波长写入纤芯，用高分子绝缘材料把光纤制作成监测传感器和光缆。根据监测气体的光谱频率和波长设置监测信息解调仪，光纤传感器根据设计的光谱频率和波长识别出监测气体并将信息传给解调仪，解决了光纤在线实时监测危险气体浓度的问题。

四、附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图；

附图2是本实用新型的计算机的屏幕显示图；

上图中：1、光端机；2、光信息解调仪；3、用高分子绝缘材料铠装的监测光缆；4、传感器；5、监测传感器编号；6、监测气体浓度；7、激光功率监测显示。

五、具体实施方式：

结合附图1和2，对本实用新型作进一步的描述：

本实用新型主要由光端机1、光信息解调仪2、用高分子绝缘材料铠装的监测光缆3和传感器4组成，所述的光端机1和光信息解调仪2安放在监控室或值班室内，所述的光端机1和光信息解调仪2通过高分子绝缘材料铠装的监测光缆3连接多个传感器4，光端机1发出高速激光通过高分子绝缘材料铠装的监测光缆3传给各个传感器4，所述的传感器4通过激光可准确识别出设计检测气体的频率和波长，并随时把检测信息通过高分子绝缘材料铠装的监测光缆3传回给光信息解调仪2。参照附图2，本实用新型的计算机的屏幕显示图，显示多个监测传感器编号5；每个传感器传回的监测气体浓度6；下方是激光功率监测显示7。

上述的待检测气体为甲烷、丁烷等可燃气体。

本实用新型为实现在混合气体中监测甲烷或丁烷的气体浓度，研制一种搀有光敏材料的光纤，用微激光技术分别把甲烷、丁烷的光谱频率和波长写入纤芯制成传感器，该传感器可从各种的混合气体中通过波长识别甲烷、丁烷的气体，(甲烷、丁烷光谱波长分别是1651nm、16784nm。)通过识别气体的光谱频率变化解调仪计算出相应的气体浓度，监测结果随时显示在计算机的屏幕上并自动存储记录。

例如甲烷的吸收光谱线是1651nm。首先我们将DFB激光器调节到接近吸收光谱线的地方，然后将一个随着时间变化的斜坡信号加载到激光器中，去震荡扫描以待测气体的吸收谱线为中心的频率范围。在进行扫描时，反射的传输信号被接收器同步记录。归一化的传输信号波动与系统参考点(技术上称之为0点)构成吸收光谱线透射率方程。方程中信号幅值和气体的浓度是成正比的。通过反复扫描整个吸收情况结合取零点做参考，系统在本质上是自我校准的。在吸收很弱的情况下，例如：甲烷的浓度＜1％时，在误差和系统噪声的影响下直接恢复信号缺乏必要可探测灵敏度，为了解决这个问题，于是我们使用了带波长调节功能的振幅调制器，除了对激光注入斜坡震荡，我们同时采用了高频率正弦波。正弦波和气体吸收谱线的相互作用，在相同的频率上产生了振幅调制信号。如果解析度和敏感度没有限制，因为是直接探测，就会看见吸收谱线传输信号。在接收端锁定探测，然后通过振幅调制信号恢复所需波长就可以通过周密的信号处理，提取检测气体的浓度。

本项技术与现有技术相比具有显著特点：

1、无电监测。

2、用光谱检测气体的频率和波长。