[发明专利]一种基于光分束器的多束激光光谱气体检测装置及系统

说明书

本发明公开了一种基于光分束器的多束激光光谱气体检测装置及系统，包括底板和挡板，底板左侧的挡板上安装有数据处理单元，底板的端面上从左至右依次安装有锁相放大器、带放大器的光/电信号转换器、激光探测器、气体样品池、准直器、激光分束器、光放大器、二极管激光器、激光驱动器和电流发生器；本发明检测路径宽，可以检测大空间初早期泄漏的气体浓度，并采用二极管激光器的激光波长调制技术得到曲线稳定性和线型状态俱佳的二次谐波信号作为检测信号，提高了测量精度，具有结构紧凑、体积小，功能全特点，并能够实现初早期探测气体浓度探测，对及时发现易燃易爆、有毒有害气体泄漏，采取解决措施，提高石油化工安全生产水平。

技术领域

本发明涉及气体测量方法技术领域，具体为一种基于光分束器的多束激光光谱气体检测装置及系统。

背景技术

随着安全生产越来越受到生产部门的重视。一种具有使用寿命长、标定周期长、探测范围宽、误报率低，采用激光吸收光谱检测气体浓度的技术得到越来越广泛的应用。

石油化工油气站场(或装置)、油气长输管道站场，在生产运行过程中，可能存在可燃气体或有毒气体泄漏的危险，一但泄漏，如不及时发现，采取措施，极易引发火灾、爆炸、中毒等恶性事故，造成人身伤亡和重大经济损失及环境污染。

石油化工装置目前采用的激光气体探测器(检测仪)，均采用了吸收光谱技术，有采用三角波或锯齿波的直接吸收光谱气体检测技术，或各类波长调制吸收光谱气体检测技术等，且普遍采用单一束激光为检测气体光源。一般由激光发射装置、已知样品气体、激光探测器、激光接收装置、分析计算和数据处理单元等组成，通过发射一束激光实现气体浓度的探测。这些检测技术虽然避免了点式探测器存在的使用寿命短、灵敏度低、探测范围窄等缺陷，但是，受泄漏气体的扩散初期为柱状，待一定时间后扩散为云状特点影响，如果现有的光谱气体检测仪激光发射路径，没有刚好正对气体泄漏初期形成柱状位置，则需要等到扩散为云状弥漫空间时，方能检测到气体泄漏。所以现有的基于发射一束激光光谱吸收技术的激光气体检测仪由于检测路径窄，只能对某个区域内泄漏一定时间后的气体浓度实现探测，很难实现初早期泄漏气体的检测，不利于早期发现、迅速处理，将危险和损失降到最低。

综上，现有技术具有只能实现泄漏一定时间后的气体浓度探测，是利用激光发射装置发射一束连续激光到待测气体，虽然有些装置采用调谐波长调制技术，经过锁相放大器经过反演计算得到气体浓度，只是提高了测量准确度，但是不能实现初早期泄漏气体的探测。

多束激光检测气体的光路径较宽，便于实现初早期泄漏气体的检测。多束激光可以采用多个激光器实现或采用光开关连续发射激光实现，前者实现成本较高，后者每束光间有时间差，影响泄漏气体浓度检测准确性。所以提出一种采用基于分束器的多束激光实现初早期气体泄漏检测技术，是目前防止泄漏导致事故发生、保证安全生产的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光分束器的多束激光光谱气体检测装置及系统，使用电流进行波长调制和利用光分束器将一束激光分为多束激光吸收气体光谱技术和反演计算得到气体浓度，能够实现初早期探测气体浓度探测，对及时发现易燃易爆、有毒有害气体泄漏，采取解决措施，提高石油化工安全生产水平，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：