一种非接触式激光甲烷检测仪的制作方法

1.本实用新型属于气体检测技术领域，具体地是涉及一种非接触式激光甲烷检测仪。


背景技术：

2.随着煤矿矿井开采深度的加深和开采强度的加大，矿井瓦斯涌出量增大，那么瓦斯突出的危险性也相应增加；煤矿瓦斯又称煤层气，是赋存在煤层中的烃类气体，和天然气一样，主要成分是甲烷，对于管道中甲烷浓度的检测很重要，需掌握管道内甲烷流量和甲烷浓度的实时变化情况，才能保证瓦斯在排放、输送、抽采过程中安全稳定地进行。目前，对于矿井管道中甲烷浓度的检测，煤矿矿井瓦斯抽采过程中常用的一种检测设备是：中国实用新型专利中所公开的“瓦斯抽采管路甲烷浓度非接触激光检测装置”，其申请号为201620735318.9、授权公告号为cn205958450u。此实用新型专利所公开的甲烷浓度非接触激光检测装置，存在着如下问题：其检测甲烷用的气室为三根柱体构成的漏空式结构，此种漏空结构形式的检测气室防震、抗摔及防爆的防护性能差，而且其构成激光回路的反光镜直接暴露于外，与外界接触面大，容易受到污染或遭到损坏。


技术实现要素：

3.本实用新型就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种非接触式激光甲烷检测仪；本实用新型的激光甲烷检测仪，具有较好防震、抗摔及防爆的防护性能；本实用新型相比于现有漏空式检测气室的甲烷检测装置，本实用新型的反光镜片不会暴露于外侧，减少了外界粉尘等对反光镜片的污染，同时也起到了对反光镜片很好的保护效果；本实用新型还可以进行甲烷浓度值的显示并在所检测到的甲烷浓度值超出设定标准值时进行报警。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
5.本实用新型为一种非接触式激光甲烷检测仪，包括传感器主体，传感器主体设置有激光甲烷探头，其特征在于：所述传感器主体下部连接有标定检验充气保护罩，传感器主体与标定检验充气保护罩连接处设置有锁紧卡箍；所述传感器主体包括激光甲烷探头、连接套环、筒状防护型检测气室、反光镜片安装座，激光甲烷探头顶部连接有信号传输线，激光甲烷探头底部与筒状防护型检测气室相连；
6.所述连接套环套接于激光甲烷探头下部，筒状防护型检测气室内上部端口处设置有防爆透光镜片，筒状防护型检测气室周围设置有条形通气孔；所述筒状防护型检测气室底部与反光镜片安装座螺纹连接，反光镜片安装座内设置有反光镜片，标定检验充气保护罩与连接套环密封连接并通过锁紧卡箍固定；
7.所述信号传输线另一端连接有甲烷浓度显示与报警装置，甲烷浓度显示与报警装置包括防爆外壳、主控线路板、显示屏、声光报警器，主控线路板设置于防爆外壳内部，显示屏、声光报警器设置于防爆外壳上，主控线路板分别与显示屏、声光报警器电连接。
8.作为本实用新型的一种优选方案，所述激光甲烷探头下部设置有磨砂防滑区，磨砂防滑区的下部为螺纹连接头，螺纹连接头内侧设有内螺纹。
9.作为本实用新型的另一种优选方案，所述连接套环上设置有螺纹，连接套环通过螺纹与激光甲烷探头下部的螺纹连接头相连。
10.作为本实用新型的另一种优选方案，所述筒状防护型检测气室周围分布设置有多个条形通气孔，多个条形通气孔平行设置，筒状防护型检测气室顶端外侧设置有外螺纹。
11.作为本实用新型的另一种优选方案，所述连接套环底面设置有密封卡槽，标定检验充气护罩顶面设置有第一密封圈，第一密封圈与密封卡槽配合连接，标定检验充气保护罩上部、下部设置有充放气接口。
12.作为本实用新型的另一种优选方案，所述锁紧卡箍包括两个半环箍体、锁杆，两个半环箍体一端通过销轴连接，两个半环箍体另一端通过锁杆连接。
13.进一步地，所述锁杆包括螺杆、锁紧套，螺杆一端通过转轴与一个半环箍体相连，螺杆上螺纹连接锁紧套；另一个半环箍体端部设置有与锁杆相配合连接的u型固定槽。
14.作为本实用新型的另一种优选方案，所述防爆外壳顶部设置有提梁，防爆外壳底部设置有线路连接头，线路连接头与激光甲烷探头顶部的信号传输线相连，线路连接头与防爆外壳内部的主控线路板相连。
15.作为本实用新型的另一种优选方案，所述防爆外壳包括前壳体、后盖，后盖与前壳体连接处设置有第二密封圈，主控线路板通过固定螺钉连接于前壳体上；所述声光报警器包括声报警器和光报警器，声报警器采用蜂鸣器，蜂鸣器固定安装于前壳体内侧中部，位于前壳体上设置有与蜂鸣器相通的出声通孔，显示屏设置于蜂鸣器上方的前壳体上，显示屏采用数码管构成。
16.作为本实用新型的另一种优选方案，所述光报警器包括灯罩、报警灯，报警灯固定安装于前壳体顶部，报警灯外侧设置灯罩，灯罩与前壳体连接处设置有密封垫；所述主控线路板上集成有微处理芯片、显示电路、声光报警电路，显示电路、声光报警电路分别与微处理芯片的控制信号输出端相连，显示电路与显示屏电连接，声光报警电路分别与声报警器、光报警器电连接。
17.本实用新型有益效果：
18.1、通过所述的激光甲烷探头以及所设置的筒状防护型检测气室、与筒状防护型检测气室螺纹连接的反光镜片安装座构成了本实用新型激光甲烷检测仪的传感器主体部分，其具有较好防震、抗摔及防爆的防护性能，相比于现有漏空式检测气室的甲烷检测装置，本实用新型的反光镜片不会暴露于外侧，减少了外界粉尘等对反光镜片的污染，同时也起到了对反光镜片很好的保护效果。
19.2、本实用新型的非接触式管路激光甲烷检测仪，还设置了标定检验充气保护罩，方便对传感器进行标定检验，以保证激光甲烷检测仪使用时的检测精度及准确性。
20.3、本实用新型的非接触式管路激光甲烷检测仪，还设置了甲烷浓度显示与报警装置，此装置所设置的外壳为防爆外壳，其具有很好的防爆效果，其实现了对激光甲烷探头所检测到的甲烷浓度值的实时显示并在所检测到的甲烷浓度值超出设定标准值时进行报警。由于本实用新型具有较好防震、抗摔及防爆的防护性能，在使用时可随意选取于被检测管道内方便安装的位置，安装使用方便，无需繁琐拆装。
附图说明
21.图1是连接标定检验充气保护罩的传感器主体的结构示意图。
22.图2是传感器主体的结构示意图。
23.图3是传感器主体的分解式结构示意图。
24.图4是连接套环的放大结构示意图。
25.图5是锁紧卡箍的锁紧状态下的放大结构示意图。
26.图6是锁紧卡箍的打开状态下的放大结构示意图。
27.图7是标定检验充气保护罩的放大结构示意图。
28.图8是甲烷浓度显示与报警装置的外观结构示意图。
29.图9是甲烷浓度显示与报警装置的内部结构示意图。
30.图10是微处理芯片的电路原理图。
31.图11是显示电路的电路原理图。
32.图12是声光报警电路的电路原理图。
33.图中标记：1为传感器主体、2为锁紧卡箍、3为标定检验充气保护罩、4为线路连接头、5为防爆外壳、6为声报警器、7为显示屏、8为光报警器、9为提梁、10为主控线路板、11为第二密封圈、12为密封垫、13为固定螺钉、14为出声通孔、51为前壳体、52为后盖、81为灯罩、82为报警灯；101为信号传输线、102为激光甲烷探头、103为磨砂防滑区、104为连接套环、105为筒状防护型检测气室、106为密封卡槽、107为条形通气孔、108为反光镜片安装座、109为螺纹连接头、110为防爆透光镜片、111为外螺纹、112为反光镜片；201为螺杆、202为半环箍体、203为锁杆、204为锁紧套、205为u型固定槽；301为第一密封圈、302为充放气接口。
具体实施方式
34.为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
35.结合图1至图7所示，本实用新型一种非接触式激光甲烷检测仪，包括传感器主体1、传感器主体1设置有激光甲烷探头102，所述传感器主体1下部连接有标定检验充气保护罩3，传感器主体1与标定检验充气保护罩3连接处设置有锁紧卡箍2；所述传感器主体1包括激光甲烷探头102、连接套环104、筒状防护型检测气室105、反光镜片安装座108，激光甲烷探头102顶部连接有信号传输线，激光甲烷探头102底部与筒状防护型检测气室105相连；所述连接套环104套接于激光甲烷探头102下部，筒状防护型检测气室105内上部端口处设置有防爆透光镜片110，筒状防护型检测气室105周围分布设置有多个平行设置的条形通气孔107，筒状防护型检测气室105顶端外侧设置有外螺纹111；所述筒状防护型检测气室105底部与反光镜片安装座108螺纹连接，反光镜片安装座108内设置有反光镜片112，标定检验充气保护罩3与连接套环104密封连接并通过锁紧卡箍2固定；所述筒状防护型检测气室105可以起到很好地防震、抗摔防护效果，相比于现有漏空式气室的甲烷检测装置，本实用新型的反光镜片112不会暴露于外侧，减少了外界粉尘对反光镜片112的污染，同时也起到了对反光镜片112很好的保护效果，反光镜片安装座108是通过螺纹连接于筒状防护型检测气室105底部的，方便拆卸，进而提高了传感器的整体性能。
36.如图1、图2和图3所示，所述激光甲烷探头102下部设置有磨砂防滑区103，磨砂防滑区103的下部为螺纹连接头109，螺纹连接头109内侧设有与筒状防护型检测气室105顶端外侧的外螺纹111配合连接的内螺纹；通过所述的磨砂防滑区103的设置，在拿传感器主体1时，可以手持此磨砂防滑区103，这样可以避免传感器从手上滑脱掉落。
37.如图3、图4和图7所示，所述连接套环104上设置有螺纹，连接套环104通过螺纹与激光甲烷探头102下部的螺纹连接头109相连；所述连接套环104底面设置有密封卡槽106，标定检验充气保护罩3顶面设置有第一密封圈301，第一密封圈301与密封卡槽106配合连接；所述标定检验充气保护罩3上部、下部设置有充放气接口302。通过所述的第一密封圈301与密封卡槽106的配合，可以保证连接套环104与标定检验充气保护罩3的密封性连接，保证本实用新型激光甲烷传感器在被标定检验时，由充放气接口302通入的甲烷气体不会在标定检验充气保护罩3与连接套环104连接处泄漏，实现了标定检验的准确性，进而保证了激光甲烷传感器使用时的检测精度。
38.如图5和图6所示，所述锁紧卡箍2包括两个半环箍体202、锁杆203，两个半环箍体202一端通过销轴连接，两个半环箍体202另一端通过锁杆203连接；所述锁杆203包括螺杆201、锁紧套204，螺杆201一端通过转轴与一个半环箍体202相连，螺杆201上螺纹连接锁紧套204；另一个半环箍体202端部设置有与锁杆203相配合连接的u型固定槽205。通过将螺杆201旋转到u型固定槽205中，再旋拧锁紧套204，使锁紧套204与u型固定槽205紧紧贴合，实现两个半环箍体202的闭合锁紧；在需要打开卡箍时，只需反向旋拧u型固定槽205侧方的锁紧套204，使锁紧套204与u型固定槽205分开，即可将螺杆201移出u型固定槽205，实现锁紧卡箍2的打开。
39.结合图8至图12所示，所述信号传输线101另一端连接有甲烷浓度显示与报警装置，甲烷浓度显示与报警装置包括防爆外壳5、主控线路板10、显示屏7、声光报警器，主控线路板10设置于防爆外壳5内部，显示屏7、声光报警器设置于防爆外壳5上，主控线路板10分别与显示屏7、声光报警器电连接；所述防爆外壳5顶部设置有提梁9，防爆外壳5底部设置有线路连接头4，线路连接头4与激光甲烷探头102顶部的信号传输线101相连，线路连接头4与防爆外壳5内部的主控线路板10相连；所述防爆外壳5包括前壳体51、后盖52，后盖52与前壳体51连接处设置有第二密封圈11，主控线路板10通过固定螺钉13连接于前壳体51上；所述声光报警器包括声报警器6和光报警器8，声报警器6采用蜂鸣器，蜂鸣器固定安装于前壳体51内侧中部，位于前壳体51上设置有与蜂鸣器相通的出声通孔14，显示屏7设置于蜂鸣器上方的前壳体51上，显示屏7采用数码管构成。所述光报警器8包括灯罩81、报警灯82，报警灯82固定安装于前壳体51顶部，报警灯82外侧设置灯罩81，灯罩81与前壳体51连接处设置有密封垫12；所述主控线路板10上集成有微处理芯片、显示电路、声光报警电路，显示电路、声光报警电路分别与微处理芯片的控制信号输出端相连，显示电路与显示屏7电连接，声光报警电路分别与声报警器6、光报警器8电连接。
40.具体地，所述微处理芯片采用型号为stm32f103rct6的单片机，如图10是微处理芯片的电路原理图；如图11是显示电路的电路原理图，显示电路由电阻和显示驱动芯片组成，显示驱动芯片的输入端1引脚通过电阻r2与stm32f103rct6单片机的控制信号输出端14引脚相连，显示驱动芯片的输入端2引脚通过电阻r6与stm32f103rct6单片机的控制信号输出端15引脚相连，显示驱动芯片的输入端3引脚通过电阻r7与stm32f103rct6单片机的控制信
号输出端16引脚相连，显示驱动芯片的输入端4引脚通过电阻r8与stm32f103rct6单片机的控制信号输出端17引脚相连，显示驱动芯片的输入端5引脚通过电阻r12与stm32f103rct6单片机的控制信号输出端20引脚相连，显示驱动芯片的输入端7引脚通过电阻r13与stm32f103rct6单片机的控制信号输出端21引脚相连，显示驱动芯片的输入端10引脚通过电阻r14与stm32f103rct6单片机的控制信号输出端22引脚相连，显示驱动芯片的输入端11引脚通过电阻r16与stm32f103rct6单片机的控制信号输出端23引脚相连，显示驱动芯片的输出端与显示屏7相连。如图12是声光报警电路的电路原理图，声光报警电路由电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电阻r26、三极管q2、三极管q3、电容c6、声报警驱动芯片u1、声报警驱动芯片u2组成；电阻r23一端为声信号输入端，声信号输入端与stm32f103rct6单片机的控制信号输出端59引脚相连，电阻r23另一端与三极管q2基极相连，三极管q2集电极与电阻r21相连，电阻r21另一端分别与报警驱动芯片u1的输入端3引脚、报警驱动芯片u2的输入端3引脚相连，三极管q2集电极与报警驱动芯片u1的输入端4引脚相连，电阻r22一端与声报警驱动芯片u1的输出端8引脚相连，电阻r22另一端声报警驱动芯片u2的输入端4引脚相连，电阻r24并联连接于报警驱动芯片u2的输出端5和8引脚之间，电容c6一端与电阻r22相连，电容c6另一端与电阻r24相连，电容c6还与声报警器6相连；电阻r26一端光信号输入端，光信号输入端与stm32f103rct6单片机的控制信号输出端9引脚相连，电阻r26另一端与三极管q3基极相连，三极管q3的集电极与电阻r25相连，电阻r25与光报警器8相连；另外，需说明的是，在防爆外壳5内还设置有用于给主控线路板10、显示屏7、声光报警器进行供电的电源模块。
41.结合本实用新型的技术方案以及附图阐述其工作原理：通过所述的激光甲烷探头102发出的激光经过防爆透光镜片110照射于筒状防护型检测气室105内，再经过反光镜片112的反射作用形成光路以检测瓦斯抽采管路中的甲烷浓度；再通过激光甲烷探头102顶部的信号传输线101将所检测到的甲烷浓度信号传输出给甲烷浓度显示与报警装置内的微处理芯片进行处理，由微处理芯片处理后输出控制信号传输给显示电路、声光报警电路，可由显示屏7进行显示浓度值；当检测到的甲烷浓度值超出设定标准值时，由微处理芯片处理后输出控制信号来控制声报警器6、光报警器8进行报警。
42.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。