[发明专利]光纤甲烷传感模块、光纤多点光电式甲烷传感器及系统

说明书

本发明涉及一种光纤甲烷传感模块、光纤多点光电式甲烷传感器及系统，该系统包括光纤多点光电式甲烷传感器，传感器包括VCSEL激光器、光纤甲烷传感模块、光纤分束器、用于信号发射和接收的信号处理装置。该系统为一个由光纤连接可以实施远距离，多通道(或多检测点)的甲烷传感系统，述光信号发射和接受的信号处理装置连接光纤分束装置，所述光信号发射和接受的信号处理装置发射的光信号经过所述光纤分束装置被分配到各个光纤通道并传输至相对应的设置于不同检测点的所述光纤甲烷传感模块。本发明不但增加了探测系统的集成度，也扩大了可以检测的覆盖范围，提高了该系统在不同场合下使用的适应性，同时也降低了生产加工成本。

技术领域

本发明属于激光光谱甲烷传感器的技术领域，尤其是涉及一种光纤甲烷传感模块、光纤多点光电式甲烷传感器及系统。

背景技术

近年，随着中国城市化进程的不断推进，人们对居住环境和生产安全的要求日益提高。因此，人们对各种潜在危险源监控的需求也不断增加。例如城市地下管廊，地下水道，大量煤堆场，垃圾堆场等地方均会有沼气和瓦斯的随机出现，构成潜在的危险源。能够对这些危险源进行大范围，有效和实时的检测已经成为日益增强的市场需求。

在众多甲烷检测技术中，基于红外激光光谱吸收原理来测量甲烷成分和浓度的光电技术具有测量浓度范围大，测量精度高，不需要校正时间长等优良的特性，使激光光谱甲烷传感器能够广泛的应用到不同的生产过程和安全防范领域。

光学光谱吸收甲烷传感器包括红外光谱吸收型和红外激光光谱吸收型。由于不同甲烷在红外区具有其不同的特征光谱吸收峰，当被测甲烷通过红外光或红外激光，其光强度在特征光谱吸收峰处将由被测甲烷调制，光强度调制的幅度和被测甲烷的浓度成正比，因此通过检测和分析红外吸收峰处的光强变化，可以对被测甲烷的浓度检测。

相对而言，光学光谱吸收甲烷传感器具较有高的抗甲烷交叉干扰能力，特别是激光光谱甲烷传感器，具有良好的抗甲烷交叉干扰能力。结合现代的电子处理技术，这些传感器能够实现对被测甲烷的连续测试、自动运行的功能；具有自动校正，测量精度高，反应时间快的特性。这类传感器可以用于很多工业生产过程，如在石化、采矿、半导体工业等工矿生产检测和报警，例如硫化氢、氧气、一氧化碳、二氧化碳、氯气、甲烷和可燃的碳氢化合物等是主要检测甲烷。而检测磷、砷和硅烷等物品则时半导体工业中的主要应用。这些传感器也可以用于公共环境和家庭环境的安全检测和报警。家庭中主要用于检测煤气，天然气和液化气的泄漏和安全提示报警。

然而，一般甲烷传感器都是对放置传感器附近的甲烷进行探测，对于大面积，长距离的实际测量场景，则要求将大量的点式光电式甲烷传感器组成一个准分布式的多通道或多点光电式甲烷传感器系统。为了满足气体检测和工业过程控制中多点多参量气体的监测和控制要求，降低整个系统的成本，简化系统光源以及信号检测处理系统，增强系统可靠性，是本技术领域亟待解决的问题。

综上所述，现有技术中如何对大面积长距离测量环境下的甲烷气体进行检测，同时满足低成本、高可靠性的问题，尚缺乏行之有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，解决现有技术中存在的如何对大面积长距离测量环境下的甲烷气体进行检测，同时满足低成本、高可靠性的问题，本发明提供了一种光纤甲烷传感模块、光纤多点光电式甲烷传感器及系统，该多通道光纤甲烷传感系统不但增加了探测系统的集成度，也扩大了可以检测的覆盖范围，提高了该系统在不同场合下使用的适应性，同时降低了生产加工成本。

本发明的第一目的是提供一种光纤甲烷传感模块。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种光纤甲烷传感模块，包括：

具有容纳空间的外壳，在外壳内部设有接入光纤和接出光纤，所述接入光纤和接出光纤之间至少两个相互平行的气体传感气室，所述气体传感气室间通过光纤连接，依照光信号传输方向，所述气体传感气室前后分别设置气室入射光转换单元和气室出射光转换单元；