一种基于红外光谱吸收的甲烷检测装置

1.本实用新型涉及气体检测技术领域，尤其是涉及一种基于红外光谱吸收的甲烷检测装置。


背景技术：

2.甲烷是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分，是一种无色无味的可燃性气体，在空气中的含量达到一定程度有发生爆炸的危险。因此，高灵敏度、高精度、高稳定性的甲烷检测技术对保障工业安全生产具有重大意义，特别是在天然气泄漏检测领域具有重要应用价值。近年来，红外光谱吸收检测技术备受各国科研工作者青踩，在该领域的各种场合的应用都做了深入研究。公开号为cn203249865u的专利有效的解决了在煤炭中瓦斯浓度的检测，但其系统未考虑光线的发散对测量精确度的影响而且未能实现对气室压强的控制，存在着一定的安全隐患，同时，未考虑到测量结束后仪器中残留的水汽会对仪器造成损坏。


技术实现要素：

3.实用新型目的：为了克服背景技术的不足，本实用新型公开了一种基于红外光谱吸收的甲烷检测装置。
4.技术方案：本实用新型所述的基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，包括：
5.气室，所述气室上设有进气口和出气口，在进气口出设有吸气装置；
6.光路发射装置，设于气室的一端，且连接面透光，所述光路发射装置内设有红外光源连接电源，由气室的一端向另一端发射红外光线，所述光路发射装置内，在红外光线光路上设有将发散光转为平行光的双凸透镜；
7.信号调理电路，设于气室的另一端，接收红外光线，并由a/d采集模块采集信号；
8.核心处理模块，接收a/d采集模块采集的信号。
9.进一步的，所述气室内设有气压稳定器，保证气室内的压强与外部压强基本一致，保证测量精度。
10.进一步的，所述气室内设有干燥器，待检测结束之后开启干燥器去除实验残留的水蒸气，防止对仪器产生损坏。
11.进一步的，所述进气口和出气口在气室内斜对角位置开设，工作时同时开启，进气口吸入周围环境气体，待吸入充分后先关闭出气口，再关闭进气口。
12.进一步的，所述气室外壁设有恒温加热控制器，在气体进入气室之前开启，等到温度满足时保持该温度，并通入气体。
13.进一步的，所述光路发射装置内，红外光线光路上还设有准直器，红外光线通过双凸透镜以及准直器，保证了红外光线不会发生抖动，提高测量精度。
14.进一步的，所述信号调理电路包括光电探测仪和放大滤波器，用于把接收到的微小信号放大在经过滤波得到稳定的信号。
15.进一步的，所述核心处理模块附载无线通信模块，与移动终端连接。
16.有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点为：本检测装置在红外光路上加入双凸透镜和准直器防止红外光线发生抖动，提高测量的精度；气室内部安装稳压装置保证气室在测量情况下的稳定性和安全性，同时加入干燥器防止测量结束后水蒸气对仪器造成的损坏。
附图说明
17.图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
19.如图1所示的基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，包括：
20.气室1，所述气室1上设有进气口101和出气口102，在进气口101出设有吸气装置，所述进气口101和出气口102在气室1内斜对角位置开设，进气口出气口的工作方式为：同时开启，进气口吸入周围环境气体，待吸入充分后先关闭出气口，再关闭进气口。气室1采用黄铜镀金材质，内壁要光洁、不吸收红外福射且不吸附气体，气室的中心轴线要求和红外光平行，减少因反射造成的能量损耗，提高系统灵敏度。所述气室1外壁设有恒温加热控制器4，由电阻，热敏电阻，电热丝等电器构成，直接恒温加热，在气体进入气室之前开启，等到温度满足时保持该温度，并通入气体。所述气室1内设有气压稳定器103和干燥器104，随着气体的不断充入，气室内的压强也会产生变化，待气室充满待测气体之后，稳压器开启从而保证其室内的压强与外部压强基本一致，保证测量精度；干燥器将清除气室内的水蒸气，达到保护仪器的作用。气体通入时不需要开启，待检测结束之后开启干燥器去除实验残留的水蒸气，防止对仪器产生损坏。
21.光路发射装置2，设于气室1的一端，且连接面透光，所述光路发射装置2内设有红外光源201连接电源202，由气室1的一端向另一端发射红外光线，所述光路发射装置2内，在红外光线光路上设有将发散光转为平行光的双凸透镜203以及准直器204，平行光线经过一凸透镜后会聚于焦点，另一凸透镜主光轴与前一凸透镜主光轴重合，且焦点重合，经过后一凸透镜后会平行射出，再通过准直器，防止红外光线发生抖动，提高测量的精度。
22.信号调理电路，设于气室1的另一端，包括光电探测仪501和放大滤波器502，接收红外光线，并由a/d采集模块3采集信号；
23.核心处理模块，选用stm32f103，接收a/d采集模块3采集的信号，内含实时时钟(rtc)为数据采集、实时存储提供依据，同时附载无线通信模块，用于与移动终端连接，传输数据。


技术特征：
1.一种基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，其特征在于，包括：气室(1)，所述气室(1)上设有进气口(101)和出气口(102)，在进气口(101)出设有吸气装置；光路发射装置(2)，设于气室(1)的一端，且连接面透光，所述光路发射装置(2)内设有红外光源(201)连接电源(202)，由气室(1)的一端向另一端发射红外光线，所述光路发射装置(2)内，在红外光线光路上设有将发散光转为平行光的双凸透镜(203)；信号调理电路，设于气室(1)的另一端，接收红外光线，并由a/d采集模块(3)采集信号；核心处理模块，接收a/d采集模块(3)采集的信号。2.根据权利要求1所述的基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，其特征在于：所述气室(1)内设有气压稳定器(103)。3.根据权利要求1所述的基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，其特征在于：所述气室(1)内设有干燥器(104)。4.根据权利要求1所述的基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，其特征在于：所述进气口(101)和出气口(102)在气室(1)内斜对角位置开设。5.根据权利要求1所述的基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，其特征在于：所述气室(1)外壁设有恒温加热控制器(4)。6.根据权利要求1所述的基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，其特征在于：所述光路发射装置(2)内，红外光线光路上还设有准直器(204)。7.根据权利要求1所述的基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，其特征在于：所述信号调理电路包括光电探测仪(501)和放大滤波器(502)。8.根据权利要求1所述的基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，其特征在于：所述核心处理模块附载无线通信模块。

技术总结
本实用新型公开了一种基于红外光谱吸收的甲烷检测装置，包括：气室，所述气室上设有进气口和出气口，在进气口出设有吸气装置；光路发射装置，设于气室的一端，且连接面透光，所述光路发射装置内设有红外光源连接电源，由气室的一端向另一端发射红外光线，所述光路发射装置内，在红外光线光路上设有将发散光转为平行光的双凸透镜；信号调理电路，设于气室的另一端，接收红外光线，并由A/D采集模块采集信号；核心处理模块，接收A/D采集模块采集的信号。本检测装置在红外光路上加入双凸透镜和准直器防止红外光线发生抖动，提高测量的精度。提高测量的精度。提高测量的精度。


技术研发人员：朱雨恒 朱菊香 权海洋 罗丹悦 谷卫
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2021.04.02
技术公布日：2021/12/7