[实用新型]一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置

说明书

一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，包括芯片、继电器、电源、激光发射器、凸透镜组、分光器、气室、多芯光纤、接收模块、以及上位机；采用了多路激光器，可以测量多种气体浓度，每一路激光器对应了待检测气体的吸收谱，利用芯片控制继电器，从而控制多路激光的发射时序，能够针对地下管廊的主要有害气体进行检测。在测量多种气体浓度过程中，采用了分布式的光纤拓扑结构，使得一个光源组能够挂载多个气室，成本低。测量气体浓度时，不同于传统检测装置在每个气室端都接光强检测器，而是将多路激光信号统一传回至接收模块，使用一个光电传感器来测量多路激光光强，降低了成本。

技术领域

本实用新型涉及物理学领域，特别是一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置。

背景技术

近年来，国家在大力推进智慧城市建设计划。综合管廊的建设是智慧城市建设中重要的组成部分。在城市管廊中，存在大量废气。废气有毒或者容易爆炸，极具危险，因此需要对城市管廊中的气体浓度进行监测。

目前对有害气体检测主要依赖于气体传感器。气体传感器能够检测气体浓度，并将检测结果进行转化，以便被人们利用。气体传感器种类众多，分为半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、光学气体传感器等。利用激光对气体检测，具有精度高，操作简单，能够实时在线检测的优势。

用激光对气体浓度进行检测，利用气体吸收激光的特性，即Lambert Beer定律，通过测量光强来确定气体的浓度。在地下管廊中，存在多种有害气体，主要由甲烷，硫化氢，一氧化碳构成。不同气体有不同的吸收光谱，现有的光学检测传感器都只能对某一特定种类的气体进行检测。如何设计制作一个能够多气体检测的装置应用于城市管廊的气体浓度检测成为了一个难题。此外，城市管廊距离长，现有的光学检测传感器多数是单点测量装置，如果直接用于长距离测量则需要布置多个光学传感器，这将提升城市管廊建设的成本。如何低成本的设计制作长距离测量装置也是一个叩待解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，其具体技术方案如下：

一种基于多路激光的地下管廊有害气体检测装置，其特征在于，包括芯片、继电器、电源、激光发射器、凸透镜组、分光器、气室、多芯光纤、接收模块、以及上位机；

所述激光发射器用于发射激光，所述激光发射器数量至少为三个，激光发射器发射出的激光通过光纤传送给凸透镜组；每个激光发射器上连接一个继电器，用于对激光发射器进行开关控制，每个继电器上连接一个电源，电源给连接的继电器以及激光发射器进行供电；

所述芯片用于控制继电器开关与闭合，芯片通过线缆与所述继电器连接，实现信号传递；

所述凸透镜组包括至少三个第一凸透镜以及至少一个第二凸透镜；每个激光发射器发射的激光通过光纤传送到一个第一凸透镜上实现激光光线集中，然后激光光线通过第二凸透镜进行激光光线折射，使得激光光线进入分光器；

所述分光器用于将激光均匀分成多束；所述分光器输入端接收激光器发射的激光，输出端连接多个多芯光纤；

所述气室数量为多个，所述气室安装在地下管廊的不同位置，所述气室与地向管廊联通，地下管廊中的气体填充在气室内部，气室一侧连接多芯光纤，实现激光输入气室，另一端连接多芯光纤，实现激光输出气室；

所述多芯光纤用于传递激光信号；气室传输出的多芯光纤将激光传输至接收模块；

所述接收模块用于接收气室传出的激光，所述接收模块与上位机之间通过线缆连接。

进一步的，所述接收模块包括接收平台、多芯光纤固定架、凸透镜、凸透镜支架、光电传感器以及光电传感器旋转装置构成；所述多芯光纤固定架、凸透镜支架以及光电传感器旋转装置均固定设置在所述接收平台上；