一种双通道全光纤TDLAS气体测量系统的制作方法

一种双通道全光纤tdlas气体测量系统
技术领域
1.本实用新型涉及气体测量领域，更具体地，涉及一种双通道全光纤tdlas气体测量系统。


背景技术：

2.由于甲烷(ch4)和氨气(nh3)易溶于水，早期的燃气泄漏和氨逃逸过程中甲烷和氨气的逸出量均为痕量，传统的气体检测技术难以检测早期的燃气泄漏和氨逃逸。传统气态污染物排放检测技术包括人工采样方式与连续采样方式两大类。人工采样方式主要采用传统的分析方法如化学分析法、气相色谱法，其缺点是必须对目标气体进行人工取样，在实验室进行分析，其中操作者的操作技能对分析的精度有很大影响；而且传统方法只能单一成分地逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能；分析费时，响应速度慢，效率低，难以实时地分析工况。连续采样测量方式常用于紫外线式、红外线式和热导式等分析仪器，均由采用预处理系统和分析仪表两部分组成，被测气体通过采样和预处理后连续送入仪表的测量管道，安装在测量管道两头的红外线或紫外线光学探头完成气体浓度的测量，其测量原理是当被测气体通过测量管道时吸收红外或紫外光源发出的特定频率光(与被测气体成分有关)使光强衰减，测出光强的衰减程度即确定了甲烷和氨气的含量。
3.但是，这种基于采样的测量方式存在以下明显缺点：1.响应时间慢，无法实时跟踪浓度的变化情况；2.单个采样点只能得到整个测量场内的某一处的测量数据，很难代表其测量场内气体浓度的真实水平，采用多点采样的方法又增加了设备投资；3.采样过程中易于发生二次反应，从而导致最终的测量结果与真实值之间存在着误差；4.需要的气体样本量大，无法测量痕量气体。并且在实际运行中存在着腐蚀、管道阻塞等各种问题，导致了采样方法越来越难以满足日益严格的检测要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双通道全光纤tdlas气体测量系统，灵敏度高，测量结果反映一个区域的浓度平均水平，结果更具有代表性等。
5.本实用新型的目的是通过以下方案实现的：
6.一种双通道全光纤tdlas气体测量系统，包括tdlas控制器、第一激光器、第二激光器、第一传输光纤、第二传输光纤、第一气密接口装置、第二气密接口装置、内反式空心光纤波导、光电探测器、第一气体检测端口、第二气体检测端口和同轴信号接口，第一气密接口装置包括光纤接头和不锈钢壳体，第一气密接口装置包括光纤接头和不锈钢壳；tdlas控制器的第一输出端与第一激光器的输入端连接，第一激光器的输出端通过第一传输光纤与气密接口装置的光纤接头连接；tdlas控制器的第二输出端与第二激光器的输入端连接，第二激光器的输出端通过第二传输光纤与第一气密接口装置的光纤接头连接；待检测目标气体通过第一气体检测端口进入第一气密接口装置；第一气密接口装置连接内反式空心光纤波导，通过内反式空心光纤波导与第一气密接口装置连接，第一气密接口装置与光电探测器
连接，光电探测器与同轴信号接口连接，同轴信号接口与tdlas控制器连接。
7.进一步地，包括电源与控制主板，所述tdlas控制器、同轴信号接口设置在电源与控制主板上。
8.进一步地，包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述tdlas控制器连接第一驱动单元，通过第一驱动单元驱动第一激光器；所述tdlas控制器连接第二驱动单元，通过第二驱动单元驱动第二激光器。
9.进一步地，包括usb接口，所述usb接口与tdlas控制器通信连接。
10.进一步地，包括放大器，所述放大器的输入端与光电探测器的输出端连接，所述放大器的输出端与tdlas控制器的输入端连接。
11.进一步地，包括pc机，所述pc机与tdlas控制器连接。
12.进一步地，所述pc机通过usb接口与tdlas控制器连接。
13.进一步地，所述第一激光器采用蝶形分装尾纤式激光器。
14.进一步地，所述第二激光器采用蝶形分装尾纤式激光器。
15.进一步地，所述内反式空心光纤波导采用工作波长为1～4μm的空心光纤。
16.本实用新型的有益效果：
17.本实用新型将内反式空心光纤波导用于传输激光的同时，作为样气容器，实现了超小容积超长光程的特殊气体分析腔，通过波长调谐与谐波锁相检测实现痕量级浓度检出。对早期的燃气泄漏和氨逃逸，仅需极小的气体样本量即可进行高精度的实时在线气体检测，仪器的灵敏度高，对于甲烷和氨气可以实现ppm乃至ppb量级的检测精度，测量结果反映一个区域的浓度平均水平，结果更具有代表性等。
附图说明
18.下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
20.本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合或替换。
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.在本技术中出现的各种术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本实用新型的限定，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式意图也包括复数形式。
23.在对实施例进行描述之前，需要对一些必要的术语进行解释。例如：
24.若本技术中出现使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本实用新型的教导。应当理解的是，若提及
一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。
25.当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。
26.实施例1
27.如图1所示，一种双通道全光纤tdlas气体测量系统，包括tdlas控制器、第一激光器、第二激光器、第一传输光纤、第二传输光纤、第一气密接口装置、第二气密接口装置、内反式空心光纤波导、光电探测器、第一气体检测端口、第二气体检测端口和同轴信号接口，第一气密接口装置包括光纤接头和不锈钢壳体，第一气密接口装置包括光纤接头和不锈钢壳；tdlas控制器的第一输出端与第一激光器的输入端连接，第一激光器的输出端通过第一传输光纤与气密接口装置的光纤接头连接；tdlas控制器的第二输出端与第二激光器的输入端连接，第二激光器的输出端通过第二传输光纤与第一气密接口装置的光纤接头连接；待检测目标气体通过第一气体检测端口进入第一气密接口装置；第一气密接口装置连接内反式空心光纤波导，通过内反式空心光纤波导与第一气密接口装置连接，第一气密接口装置与光电探测器连接，光电探测器与同轴信号接口连接，同轴信号接口与tdlas控制器连接。
28.实施例2
29.基于实施例1，在实际应用过程中，包括电源与控制主板，所述tdlas控制器、同轴信号接口设置在电源与控制主板上。
30.实施例3
31.基于实施例1，在实际应用过程中，包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述tdlas控制器连接第一驱动单元，通过第一驱动单元驱动第一激光器；所述tdlas控制器连接第二驱动单元，通过第二驱动单元驱动第二激光器。
32.实施例4
33.基于实施例1，在实际应用过程中，包括usb接口，所述usb接口与tdlas控制器通信连接。
34.实施例5
35.基于实施例1，在实际应用过程中，包括放大器，所述放大器的输入端与光电探测器的输出端连接，所述放大器的输出端与tdlas控制器的输入端连接。
36.实施例6
37.基于实施例1，在实际应用过程中，包括pc机，所述pc机与tdlas控制器连接。
38.实施例7
39.基于实施例6，在实际应用过程中，所述pc机通过usb接口与tdlas控制器连接。
40.实施例8
41.基于实施例1，在实际应用过程中，所述第一激光器采用蝶形分装尾纤式激光器。
42.实施例9
43.基于实施例1，在实际应用过程中，所述第二激光器采用蝶形分装尾纤式激光器。
44.实施例10
45.基于实施例1，在实际应用过程中，所述内反式空心光纤波导采用工作波长为1～4μm的空心光纤。
46.本实用新型的工作原理为：
47.本实用新型基于tdlas原理实现气体测量，由于气体分子在不同光波段的光谱吸收特性差异，不同的成分具有不同的吸收中心峰，因此可以通过吸收中心峰来判断气体的成分。在本实用新型的系统中，采用内反式空心光纤波导作为核心器件，在传输激光的同时，作为样气容器，实现了超小容积超长光程的特殊气体分析腔，通过波长调谐与谐波锁相检测实现痕量级浓度检出，特别适用于样本量有限的气体分析领域。同时还可实现非接触在线监测，仪器的灵敏度高，对于甲烷和氨气可以实现ppm乃至ppb量级的检测精度，测量结果反映一个区域的浓度平均水平，结果更具有代表性等。
48.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”均是广义含义，本领域技术人员应作广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是活动连接，或整体地连接，或局部地连接，可以是机械连接，也可以是电性连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通等，对于本领域的技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义，即，文字语言的表达与实际技术的实施可以灵活对应，本实用新型的说明书的文字语言(包括附图)的表达不构成对权利要求的任何单一的限制性解释。
49.在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本实用新型的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。