[发明专利]一种基于光学的水合物生成监测方法和系统

权利要求书

1.一种基于光学的水合物生成监测系统，包括向反应器单元中注入示踪气的示踪气注入单元、用于向反应器单元内输入并输出激光以跟踪反应器单元中示踪气体浓度变化的水合物生成监测单元、用于检测水合物生成监测单元射出激光强度的分析单元、用于检测反应器单元内温度和压力变化的温压检测单元、用于采集温压检测单元及分析单元数据的采集单元、用于处理采集单元所采集数据从而判断其中是否有水合物的生成的数据处理单元，其特征在于：

所述水合物生成监测单元包括激光发射器、设置于反应器单元内的透气性气室(2)，所述气室(2)内包括用于气体吸收激光的怀特池、用于将射入气室(2)内的激光准直和耦合的第一自聚焦透镜(1)和用于将怀特池内反射的激光进行准直和耦合后射出气室(2)内的第二自聚焦透镜(6)，所述怀特池包括固定于气室(2)内壁一侧的第三凹透镜(5)，所述气室(2)内壁另一侧由上而下设置有可调节角度的第一凹透镜(3)和第二凹透镜(4)，所述第一凹透镜(3)和第二凹透镜(4)、第三凹透镜(5)的曲率半径相同，所述第三凹透镜(5)的曲率中心在第一凹透镜(3)和第二凹透镜(4)反射表面的对称中心点，第一凹透镜(3)和第二凹透镜(4)的曲率中心在第三凹透镜(5)的反射表面上，所述第一自聚焦透镜(1)通过入射光纤连接激光发射器，所述第二自聚焦透镜(6)通过出射光纤连接分析单元。

2.根据权利要求1所述的基于光学的水合物生成监测系统，其特征在于：所述气室(2)顶部和底部相互错开地设置有透气孔(7)，所述透气孔(7)处设置有由聚四氟乙烯经过膨化拉伸而成的微孔薄膜。

3.根据权利要求1所述的基于光学的水合物生成监测系统，其特征在于：所述第一凹透镜(3)和第二凹透镜(4)、第三凹透镜(5)反射面涂有保证激光反射效率的银反射层。

4.根据权利要求1所述的基于光学的水合物生成监测系统，其特征在于：所述激光发射器发射的激光波长为1055nm。

5.根据权利要求1所述的基于光学的水合物生成监测系统，其特征在于：还包括与激光发射器电路连接的电流控制器和温度控制器，所述温度控制器用于控制和稳定激光发射装置温度；所述电流控制器用于控制激光发射装置中的电流，稳定激光发射装置的输出功率。

6.根据权利要求1所述的基于光学的水合物生成监测系统，其特征在于：所述示踪气包括SF₆、H₂S、CCl₂F₂。

7.一种基于权1至6任一项所述的基于光学的水合物生成监测系统的水合物生成监测方法，其特征在于，包括步骤：

通过示踪气注入单元将示踪气注入到反应器单元内；

激光发射器发出一定频率的激光经入射光纤和第一自聚焦透镜(1)入射到气室(2)内，在气室(2)中由各凹透镜反射后经第二自聚焦透镜(6)耦合后通过出射光纤射出；

分析单元对出射光纤中的激光进行检测，分析出射激光的强度；

采集单元采集出射激光的强度数据及温压检测单元的温度和压力数据发送至数据处理单元；

数据处理单元对比反应器单元内反应前后检测到的激光强度和温度压力值，若有变化，则表示水合物开始形成，反之，则没有水合物形成。

8.根据权利要求7所述的水合物生成监测方法，其特征在于，将示踪气注入到反应器单元内之前，还包括步骤：

调节第一凹透镜(3)和第二凹透镜(4)角度，使激光在各凹透镜之间达到预定的反射次数，即获得预定的光程。

9.根据权利要求8所述的水合物生成监测方法，其特征在于：所述激光发射器发射的激光波长为1055nm。

10.根据权利要求8所述的水合物生成监测方法，其特征在于：所述示踪气包括SF₆，H₂S、CCl₂F₂。