[实用新型]一种红外线检测甲烷浓度的装置

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种光学测量传感技术，特别涉及一种红外线检测甲烷浓度的装置。

【背景技术】

气体检测方法有电化学方法，光学方法、电气方法等，目前，在国内所有煤矿的监控系统上使用的检测装置，都是利用电气化学方法来完成的，它是利用热催化元件在不同浓度甲烷中使电桥电阻产生不同变化而制成的，它是由两只固定电阻构成惠斯登检测电桥，当甲烷气体扩散到检测元件时，检测元件迅速进行无焰燃烧，并产生反应热，使热丝电阻值增大，打破了电桥平衡，使电桥输出一个变化的电压信号，这个电压信号的大小与甲烷气体的浓度成正比；但是，由于国内矿井的作业环境复杂，有的工作面煤层潮湿、渗水、含酸，给标校工作带来许多不确定因数，直接影响检测甲烷及其他有毒气体的准确性。

【发明内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种制作成本低、检测精度高的红外线检测甲烷浓度的装置。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括单片机、报警电路、显示电路、红外发光二级管、光准直器、分光镜和探测器；所述报警电路和显示电路分别与单片机的输出端连接，所述单片机的输入端与探测器连接，所述探测器具有测量通道和参考通道；所述单片机通过一驱动电路与红外发光二极管连接，所述红外发光二极管发出的红外光束经光准直器后入射到待测气室内，红外光束穿过所述待测气室后照射到分光镜上，并分成两道分光束分别入射到探测器的测量通道和参考通道内。

上述结构中，所述探测器的测量通道和参考通道内分别设置有滤波片，所述滤波片将测量通道内的分光束滤波成波长为3.3μm，将参考通道内的分光束滤波成波长为4μm。

上述结构中，所述分光镜为半反半透镜。

上述结构中，所述待测气室内设置有全反射直角棱镜，所述红外光束经所述全反射直角棱镜后射出待测气室。

上述结构中，所述待测气室与光电器件之间设置有红外线玻璃，将光电器件隔离在待测气室外。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用了双波长单光路的方法来实现对甲烷浓度的测量，对元器件的硬件要求低，减少了产品的生产成本，同时提高了测量的精确性，减少煤矿的事故发生率，使人员在煤矿中达到安全的生产；在待测气室中嵌入有全反射直角棱镜，增加了红外光束的光程，提高了甲烷气体检测的灵敏度。

【附图说明】

图1为本实用新型的工作原理框图；

图2为本实用新型的红外光束检测结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

如图1和图2所示，本实用新型的红外线检测甲烷浓度的装置，它包括单片机1、报警电路2、显示电路3、红外发光二级管4、光准直器5、分光镜7和探测器8；所述报警电路2和显示电路3分别与单片机1的输出端连接，所述单片机1的输入端与探测器8连接，所述探测器8具有测量通道81和参考通道82；所述单片机1通过一驱动电路11与红外发光二极管4连接，所述红外发光二极管4发出的红外光束经光准直器5后入射到待测气室6内，红外光束穿过所述待测气室6后照射到分光镜7上，并分成两道分光束分别入射到探测器8的测量通道81和参考通道82内。

由于待测气室6内除了甲烷外，还存在有其他气体，这些气体对红外光也存在有吸收和散射作用，对检测结果会造成影响，本实用新型采用差分吸收测量法来消除其他气体对检测结果的影响，本实用新型所使用的差分吸收测量法是采用双波长单光路结构，在所述探测器8的测量通道81和参考通道82内分别设置有滤波片83，通过所述滤波片83将测量通道81内的分光束滤波成波长为3.3μm，将参考通道82内的分光束滤波成波长为4μm；波长为3.3μm的红外光束处于甲烷吸收峰上，而甲烷对另一波长为4μm的红外光束基本无吸收。

其工作原理是：由单片机1发出脉冲驱动红外发光二级管4发出红外光束，同时单片机1以相同频率采集探测器8上测量通道81和参考通道82的检测信号，经模拟数字转换及线性处理后，通过显示电路3显示出待测气室6的甲烷浓度，并且在当甲烷浓度超标时，控制报警电路2工作，提供警报。