[实用新型]甲烷气团界面识别和可调量程激光遥测甲烷浓度的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及到气体检测分析领域，尤其涉及到一种甲烷气团界面识别和可调量程激光遥测甲烷浓度的装置。

背景技术

按照气体检测原理可以将甲烷气体检测方法分为如下几类：气敏检测法、气相色谱检测法、光干涉检测法、差分检测法、可调谐半导体激光吸收光谱检测法等，现对其的不足之处进行说明：气敏检测法存在的问题是检测性能与敏感元件的制作、工艺等密切相关，并且检测结果还受到检测现场温度等环境因素的影响。检测响应速度较慢、元件容易中毒且寿命短；气相色谱法需要待测物的纯品色谱定性数据，对组分未知的混合物难以做出定性的分析，采用过程可能会发生附加反应，响应时间较长、无法进行实时测量、测量系统复杂、无法实现在线测量，只能单点监测，不能反映被测环境的整体情况；光干涉检测法难以实现遥测，线性范围窄，长期稳定性差，需后期加工；可调谐二极管激光器气体光谱吸收检测法对激光器提出了很高的要求，需要光源可调谐范围较宽，频率稳定性高，对温度调谐和电流调谐控制精度很高，光源驱动电路较复杂，同时，激光器的价格比较昂贵。

现在多数使用的为美国汉斯生产的专门用于甲烷的气体检测仪和日本东京燃气公司生产的32A型甲烷气体检测仪，前者经用户使用柱密度浓度值测量存在较大的误差，误报率比较高，同时，手持设备与机箱通过刚性连接管连接，在使用过程中易折断；后者测量距离比较短，工作环境温度必须在零摄氏度以上才能正常工作，这就限制了其使用，动态响应较慢，电池使用不能超过1小时。

最重要的是国内外关于甲烷气体激光检测仪器设备，大都采用TDLAS技术测量的甲烷气团柱密度值，它的单位是ppm.m，这一结果不能实时显示甲烷气团当前浓度值，存在很大的偏差，这是当前测量仪器存在的重大缺陷。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述问题，提供了一种甲烷气团界面识别和可调量程激光遥测甲烷浓度的装置。

本实用新型的甲烷气团界面识别和可调量程激光遥测甲烷浓度的装置，是由STM32控制器、激光器驱动电路、激光器温度控制电路、光电检测电路、锁相解调电路、三维空间激光测量跟踪器和内置风速传感器构成，STM32控制器分别与激光器驱动电路、激光器温度控制电路、锁相解调电路和三维空间激光测量跟踪器电路联接；光电检测电路与锁相解调电路联接。

作为本实用新型的进一步改进，激光器驱动电路包括正弦波发生电路Ⅰ、正弦波发生电路Ⅱ、锯齿波发生电路、恒流源电路和激光器，其中正弦波发生电路Ⅰ、正弦波发生电路Ⅱ和锯齿波发生电路的一端均与STM32控制器电路联接，正弦波发生电路Ⅰ的另一端电路连接有带通滤波器Ⅰ，正弦波发生电路Ⅱ的另一端电路连接有带通滤波器Ⅱ；带通滤波器Ⅰ、锯齿波发生电路和STM32控制器的数模输出接口DA均与求和电路连接，求和电路、恒流源电路和激光器依次电路联接。

作为本实用新型的进一步改进，激光器温度控制电路中包括TEC驱动芯片、激光器TEC、激光器温度检测电阻、恒流源发生电路和调理电路，其中TEC驱动芯片的一端与STM32控制器电路联接、另一端与激光器TEC电路联接，激光器温度检测电阻置于激光器内且分别与恒流源发生电路和调理电路联接，调理电路与STM32控制器电路联接。

作为本实用新型的进一步改进，锁相解调电路是由依次电路联接的前置放大电路、带通滤波电路和锁相环电路构成，其中前置放大电路与光电检测电路联接；锁相环电路分别与带通滤波器Ⅰ、带通滤波器Ⅱ电路联接且通过电压调理电路与STM32控制器电路联接。

作为本实用新型的进一步改进，该可调量程激光遥测甲烷浓度装置设有显示器，且该显示器与STM32控制器电路联接。

本实用新型的甲烷气团界面识别和可调量程激光遥测甲烷浓度的装置，操作灵活，可便携式巡检，也可装在车上进行车载式巡检；其测量速度快，可以达到ms级的响应时间，测量灵敏度高，可以达到ppm量级，最大检测距离100米，30米长的范围一次检测完成，大大提高了检测效率；对环境要求不高，在高粉尘、强腐蚀性的被测气体环境，对测量结果无影响；而且遥距检测功能使得一些不能到达或者难以到达的地方检测得以实现。

附图说明

附图1为本实用新型的甲烷气团界面识别和可调量程激光遥测甲烷浓度的装置的模块图；

附图2为本实用新型的甲烷气团界面识别和可调量程激光遥测甲烷浓度的装置的激光器驱动电路的模块图；

附图3为本实用新型的甲烷气团界面识别和可调量程激光遥测甲烷浓度的装置的激光器温度控制电路的模块图；