[发明专利]本质安全的光谱分析仪

说明书

一种激光光谱仪能够操作以分析存在于可燃气体混合物中的一种或多种分析物。所述光谱仪能够包括使得能够进行本质安全操作的一个或多个特征。即，在所述光谱仪的可能存在爆炸性气体混合物的危险区域内，能够限制电气、电子和、热/或光学能量源。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月9日提交的临时申请序列号62/130,463的优先权，其公开内容在此通过引用以其整体并入。

技术领域

本文所述的主题涉及基于光谱分析的分析仪，例如用于分析一种或多种分析物的激光光谱仪，并且特别涉及提高基于光谱分析的分析仪的危险位置安全性。

背景技术

在位于可能存在爆炸或其它燃烧危险的气氛中的电子仪器中，期望消除这些危险。目前实际的方法包括使所有的封闭体和接口都防危险气氛爆炸。然而，这样做可能昂贵，并且需要向仪器添加庞大且不方便的组件和结构。特别地，包括具有非常高的质量以穿过精密激光束的光学窗的防爆封闭体可能相当难以设计并且制造成本高。

必须在将电气仪器或电子仪器置于危险环境中的任何时候都考虑防止或减轻潜在的爆炸。减轻潜在爆炸相关危害的典型方法能够包括防火/防爆外壳，这些外壳通常由压铸、沉重并且昂贵的铝箱制成，这些铝箱被设计成在结构上足够坚固并防止爆炸的传播，并且通常抵抗爆炸事件产生的内部压力下的断裂或变形。其它方法包括惰性气体吹扫(inertgas purge)和正压差动系统(能够包括被设计成保持防止围绕任何通电组件的潜在爆炸性环境的产生的静压力、泄漏补偿和/或连续稀释系统)、油、粉末填充、通电组件封装等。

经常需要的对典型的光学分析仪的危险位置认证为加拿大标准协会(CSA)第1分部认证，这是真正防爆的，或法国标准协会：ATEX(Appareils destinés à être utilisésen ATmosphères EXplosibles，94/9/EC指令的法国篇)0区或1区认证。通常，所有这些防爆或防火设计都需要由一个或多个监管机构进行测试和认证。这些认证和测试通常需要重复多次以符合各种国际危险位置认证，包括但不限于CSA(美国和加拿大)，ATEX(欧洲)，IECEx(澳大利亚和其它地区)，GOST(前苏联的俄罗斯和其它国家)，巴西的Inmetro等。

发明内容

在本主题的一个方面，操作激光光谱仪以分析含有至少一种可燃气体的混合物中存在的一种或多种分析物。操作包括向多个组件提供电力并且将来自激光器的光功率提供至混合物的体积。多个组件中的至少一个组件的危险区域部分位于光谱仪的可能含有混合物并且不包括至少一个爆炸减轻结构的危险区域中。该方法进一步包括将危险区域部分的光功率、电气、电子和/或热点火引发参数限制为小于安全阈值，以防止发生足以点燃可燃气体混合物的点火能量。光功率、电气、电子和/或热点火引发参数包括从激光器传递到混合物的体积的一种或多种光功率、暴露于来自还未光学受限的激光器的辐射的颗粒量、提供到危险区域部分的电流，提供到危险区域部分的电压、危险区域部分的温度以及危险区域部分的储存能量。该方法还进一步包括限制多个组件中的至少一个组件的非危险区域部分的光功率、电气、电子和/或热点火引发参数。非危险区域部分位于光谱仪的非危险区域中，其不能包含混合物或者包括至少一个爆炸减轻结构。

在一些变体中，能够以任何可行的组合可选地包括一个或多个以下特征。例如，限制能够包括监控危险区域中或者被施加到危险区域中的光功率、电流、电压、温度和存储的能量中的至少一个。多个组件能够包括激光器、光电检测器、温度控制装置、温度传感器、温度热敏电阻器、压力换能器、光功率降低装置和流量传感器。