[发明专利]基于TDLAS的多组分气体多点监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及安全生产和气体监测技术领域，尤其涉及一种基于TDLAS的 多组分气体多点监测系统。

背景技术

随着国民经济的快速发展，对工业现场安全生产的监测日益加强，例如 煤炭生产、天然气开采、流通和储存、制药等。这些场合可能存在易燃易爆 性气体或有毒气体，会对生产安全和环境带来巨大的危害。因此，这些场合 对于易燃易爆危险性气体或有毒气体的监测提出了更高的要求。

国内普遍采用半导体、催化燃烧、电化学方法检测易燃易爆危险性气体 或有毒气体。检测精度低、响应慢、检测范围窄，其他气体的存在容易对检 测造成干扰产生误判。而且需要经常校准，维护工作量大，使用不方便。这 些问题的存在使得半导体、催化燃烧、电化学方法不足以满足更高的监测要 求。当前，先进的方法是采用TDLAS(TunableDiodeLaserAbsorption Spectroscopy可调谐半导体激光吸收光谱)技术检测工程现场的易燃易爆危险 性气体或有毒气体的浓度。TDLAS技术是通过检测气体透射光强或反射光强的 变化来检测气体浓度的方法。每种气体分子都有自己的吸收谱特征，光源的 发射谱与气体吸收谱重叠的部分才被吸收，吸收后的光强将发生变化,通过检 测光强的变换即可反演出气体的浓度。由于该方法具有极高的准确性和灵敏 度,同时具有动态测量范围大、响应时间快、不易受其他气体干扰、维护量 小等优点，已成为当前气体检测中一个重要发展方向。

当前基于TDLAS的单激光监测系统虽然有很多优点，但很多场合监测的 气体不一样，监测要求不一致使得这类系统也存在一些缺陷。例如单激光多 点监测就无法满足多种气体监测的要求，存在后续改进成本高，扩展性能差 等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有测量范围大、响应时间快、不易受其他 气体干扰、维护成本低的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，它克服了 现有技术的不足，是一种可靠、低廉、安全的多点监测系统。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，包括多个现场光学气 室、传输线路以及室内主机三部分；

该室内主机产生多束检测激光，并通过光纤传输线路将检测激光传输到 多个现场光学气室内，该多个现场光学气室将待测气体吸入，并通过其内设 置的反射装置让激光多次反射穿透待测气体；经多次反射后的激光信号再通 过光纤传输线路返回给室内主机，室内主机对返回的激光信号进行处理、分 析和识别，得到待测气体的种类和浓度信息并予以显示。

本发明所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统中，所述室内主机 包括主机触摸屏、MCU处理器、数字处理模块和激光检测模块；

该主机触摸屏用于接收用户输入和展示检测结果；

该MCU处理器用于控制数字处理模块和激光检测模块，并汇总检测结果， 处理用户输入数据；

该数字处理模块包括调制电路、温控电路、前置调理放大电路、模/数转 换电路和锁相放大电路，用于产生调制波形、控制激光器温度和处理检测数 据；

该激光检测模块包括激光驱动器、激光器、分光器、光合路器和光电探 测器，用于产生多路检测激光和接收从现场光学气室返回的各路激光信号， 并将其转换成电信号；该激光检测模块中有多个激光器，根据待测气体的种 类进行选择，以发出不同波段的激光检测不同种类的待测气体。

本发明所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统中，所述现场光学 气室包括过滤网、可更换式吸气泵、气体干燥器和光学气室；

该过滤网安装在可更换式吸气泵的泵口，用于滤除气体中的颗粒；该可 更换式吸气泵，用于将现场气体吸入光学气室；

该气体干燥器用于去除气体中的水蒸气，以保证进入现场光学气室的待 测气体为干燥气体；

该光学气室内设有反射装置，激光由光纤传输线路进入光学气室，并通 过反射装置多次反射穿透光学气室内的待测气体。本发明所述的基于TDLAS 的多组分气体多点监测系统中，所述传输线路包括检测激光的光纤传输线路 和电能传输线路两部分，两者之间相互独立，分别用于传递激光和传输电能；

该检测激光通过传输线路中的光纤传递到分光器，再利用分光器获取多 路子激光后传递到各个现场光学气室，接着光纤传递从现场光学气室出来的 激光到光合路器；