[发明专利]便携式高分辨率CCD光干涉型瓦斯检测器

说明书

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯防治技术领域，具体涉及便携式高分辨率CCD光干涉型瓦斯检测器。

背景技术

井下瓦斯浓度超限是煤矿开采生产工作的重大安全隐患之一。瓦斯的主要成分为甲烷(CH₄)，是一种无色无味的气体，有四大危害：一是可以燃烧，引起矿井火灾，二是会爆炸，导致矿毁人亡，三是浓度过高时会导致人员缺氧窒息、甚至死亡，四是会发生煤(岩)与瓦斯突出，摧毁、堵塞巷道，甚至引起人员窒息或瓦斯爆炸。瓦斯的主要物理化学性状，不易被人们及时发现和察觉。关于瓦斯的监测主要依靠相关仪器，现有的光干涉式瓦斯检测技术主要有传统的光干涉瓦斯测定器和便携的电化学式的瓦斯测定器两种。

普通光干涉瓦斯测定器，采用白炽灯泡作为光源，检测瓦斯靠瓦斯检测员的人眼观察目镜中的光干涉条纹的移动量，来识读气体中甲烷的浓度值。具有测量范围宽，有一定精确度、无易损传感元件，维修工作量小的优点，但也存在人为操作，误差和视觉误差较大、读数不直观，采用挤压气囊收集气体、需要手工记录，无法精确高效快速的检测、记录瓦斯浓度数据变化，操作繁琐不利于煤矿对测量数据的管理。

便携式智能光干涉瓦斯测定器，以白色发光二极管为光源，采用催化燃烧原理，用于检测易燃易爆气体，通过光电转换元件将干涉条纹的移动量转换为电信号，通过转换的测量电信号获得测量瓦斯浓度值。这种瓦斯测定器具有检测速度快，读数直观、避免了人为操作误差和视觉误差，操作相对方便。但也存在工作温度高，检测元件的表面温度一般在200℃到300℃，内部温度最高可达到700到800℃；元件易受硫化物、卤素化合物等的影响，降低使用寿命；在缺氧环境下用可燃气体报警器检测时指示值误差较大等缺点。

因此，有必要设计一种具有操作简捷、带自动报警、检测速度快、测量精度高、直观反映检测地点的瓦斯浓度变化且能同步存储检测数据功能，使用寿命较长的新型便携式瓦斯检测器，方便矿井日常瓦斯检测和科研所需的现场测量分析。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出便携式高分辨率CCD光干涉型瓦斯检测器。

本发明的技术方案是：

一种便携式高分辨率CCD光干涉型瓦斯检测器，包括：多功能控制模块、光干涉瓦斯浓度检测模块、充电锂电池、外壳；

所述光干涉瓦斯浓度检测模块，包括：光学镜头、高分辨率线阵CCD、隔膜式循环气泵、测微玻璃、发光源、聚光镜、反射棱镜、平面镜、气室、物镜、折光棱镜和毛细管；

所述隔膜式循环气泵、测微玻璃、发光源、聚光镜、反射棱镜、平面镜、气室、物镜、折光棱镜、毛细管、充电锂电池设置于外壳内部，所述气室、折光棱镜、平面镜和毛细管位于外壳内部同一侧，所述折光棱镜和平面镜设置于气室的两端，所述背面镀有反射膜的平面镜与气室两端设置的平光透镜呈45度角相对放置，所述反射棱镜放置于平面镜的出射光线上，所述物镜放置于反射棱镜和测微玻璃之间，所述物镜、测微玻璃均放置于反射棱镜的出射光线上，所述测微玻璃一侧的外壳设置有通光孔，且该通光孔也位于反射棱镜的出射光线上，所述光学镜头的镜身底部设置于外壳的通光孔处，所述高分辨率线阵CCD设置于光学镜头的镜身顶端，所述发光源的出射光线通过聚光镜射入平面镜；

所述气室包括第一空气室、第二空气室和气样室，所述第一空气室、第二空气室和气样室相互平行，气样室位于第一空气室和第二空气室中间，所述气样室的两端分别设置有进气管和出气管，所述进气管连接隔膜式循环气泵，所述出气管上设置有放气阀；

所述外壳上设置有出气孔和进气孔，所述出气管安装于出气孔处，所述隔膜式循环气泵的吸气口设置于进气孔处，并外接过滤室，所述第一空气室与第二空气室之间通过毛细胶管连通，所述第一空气室上设置有通气管口，并通过该通气管口连接毛细管；

所述充电锂电池连接多功能控制模块，所述多功能控制模块的输出端连接隔膜式循环气泵的电源输入端、发光源的输入端和高分辨率线阵CCD的输入端，所述高分辨率线阵CCD的输出端连接多功能控制模块的输入端；

所述多功能控制模块，用于控制充电锂电池对隔膜式循环气泵、发光源和高分辨率线阵CCD进行供电，将高分辨率线阵CCD输出的电信号转化为数字信号并显示，预设瓦斯浓度报警值，并在瓦斯浓度值大于等于瓦斯浓度报警值时进行报警。

所述多功能控制模块设置于外壳外部，包括：控制主板、液晶显示屏、蜂鸣器和存储卡槽；

所述控制主板的输入端连接高分辨率线阵CCD的输出端，所述控制主板的输出端连接液晶显示屏的输入端、蜂鸣器的输入端，所述存储卡槽连接控制主板的输出端；