一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，包括機體、處理器、TDLAS激光發(fā)生器、透鏡、光電轉(zhuǎn)換器、指示器；所述處理器和所述光電轉(zhuǎn)換器設于所述機體的內(nèi)部，所述TDLAS激光發(fā)生器的發(fā)射端、所述透鏡的接收端以及所述指示器均設于所述機體的外部；所述處理器與所述TDLAS激光發(fā)生器連接；所述光電轉(zhuǎn)換器設于與所述透鏡的接收端相反的另一端；所述處理器還與所述光電轉(zhuǎn)換器連接；所述處理器還與所述指示器連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)明確、操作簡單；能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的氣體檢測，并能夠在高溫、高輻射的環(huán)境中檢測；更重要的是其檢測反應時間< 1秒，檢測方法可以實現(xiàn)遙測，最大距離可達100米。
【專利說明】
一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及檢測領(lǐng)域，尤其涉及有毒、有害、爆炸性氣體的檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]氣體檢測儀，是一種氣體泄露濃度檢測的儀器儀表工具，主要是指便攜式氣體檢測儀。目前來看，傳統(tǒng)的便攜式氣體檢測儀，采用的是電化學、催化燃燒、PID、半導體的原理來實現(xiàn)氣體檢測的，而這種檢測技術(shù)都需要傳感器直接接觸被檢測的氣體，因此，當檢測儀報警的時候，人員往往已經(jīng)處于危險的環(huán)境中，而且，有些場合也不適于人員帶著氣體檢測儀進入進行直接檢測。此外，傳統(tǒng)的便攜式氣體檢測儀的檢測速度通常都在幾十秒，反應緩慢。
[0003]分子的光譜吸收，是指當分子吸收一定能力的光量子時，就會從較低能級基態(tài)躍迀到較高能級，被吸收的能量必須與分子躍迀前后的能量差恰好相等，否則不能被吸收。由于各物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不同，對不同能力的光量子會有選擇性的吸收，總的來說，物質(zhì)含量越多，吸收也就越多，基于這種特性，可以對物質(zhì)進行定性定量的檢測。
[0004]可調(diào)諧半導體激光器(TDLAS )，具有窄線寬和波長隨注入電流改變的特性，因此， 可以實現(xiàn)對分子的單個或幾個距離很近很難分辨的吸收線進行測量。此外，TDLAS由于其線寬非常窄，可以有效地防止臨近吸收譜氣體的干擾，因此具有相當優(yōu)異的選擇性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于傳統(tǒng)的便攜式氣體檢測儀在實際使用過程中存在的諸多弊端，本發(fā)明提供了一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，結(jié)構(gòu)明確、操作簡單;能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的氣體檢測，從而使工作人員遠離危險惡劣的環(huán)境，并能夠在高溫、高輻射的環(huán)境中檢測； 更重要的是所述基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀的檢測反應時間〈1秒，檢測方法可以實現(xiàn)遙測，最大距離可達1〇〇米。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，包括機體、處理器、TDLAS激光發(fā)生器、透鏡、光電轉(zhuǎn)換器、指示器;所述處理器和所述光電轉(zhuǎn)換器設于所述機體的內(nèi)部，所述1DLAS激光發(fā)生器的發(fā)射端、所述透鏡的接收端以及所述指示器均設于所述機體的外部;所述處理器與所述TDLAS激光發(fā)生器連接，用于控制所述TDLAS激光發(fā)生器;所述光電轉(zhuǎn)換器設于與所述透鏡的接收端相反的另一端，用于接受透過所述透鏡的激光信號并將所述激光信號轉(zhuǎn)換成電信號;所述處理器還與所述光電轉(zhuǎn)換器連接，用于處理所述電信號并得到處理結(jié)果;所述處理器還與所述指示器連接，通過所述指示器指示所述處理結(jié)果。
[0007]在本發(fā)明的一個實施例中，所述指示器為一顯示器，通過文字圖像指示所述處理器得到的處理結(jié)果。或者，所述指示器為一警報器，通過聲音指示所述處理器得到的處理結(jié)果。
[0008]在另外一個實施例中，所述光電轉(zhuǎn)換器為一種銦鎵砷光電管。
[0009]在其中一個實施例中，所述的基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀還包括一反射鏡，其在實際應用時設于泄漏氣體的另外一側(cè)，即泄漏氣體在所述反射鏡與所述 IDLAS激光發(fā)生器的發(fā)射端或所述透鏡的接收端的之間。
[0010]本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的氣體檢測，從而使工作人員遠離危險惡劣的環(huán)境，由于是非接觸的檢測，尤其適用于在一些傳統(tǒng)傳感器無法實現(xiàn)的比如高溫、 高輻射的環(huán)境中，更重要的是所述基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀的檢測反應時間〈1秒，檢測方法可以實現(xiàn)遙測，最大距離可達1 〇〇米。
[0011]除此以外，相對與固定式激光氣體檢測儀器，由于其位置固定只有覆蓋特定的范圍，而便攜式氣體檢測儀由于其攜帶方便，非常有利用檢測一些長距離的輸送管道的泄漏檢測，由于是非接觸的，基于可調(diào)諧半導體激光的氣體檢測的反應時間在毫秒級，可以非?？斓膾哌^一定區(qū)域。【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的一個實施例的結(jié)構(gòu)透視圖；圖2為本發(fā)明的一個實施例的應用圖?！揪唧w實施方式】
[0013]本發(fā)明提供了一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，包括機體1、處理器2、TDLAS激光發(fā)生器3、透鏡4、光電轉(zhuǎn)換器5、指示器6;所述處理器2和所述光電轉(zhuǎn)換器5設于所述機體1的內(nèi)部，所述TDLAS激光發(fā)生器3的發(fā)射端、所述透鏡4的接收端以及所述指示器6均設于所述機體的外部；所述處理器2與所述TDLAS激光發(fā)生器3連接，用于控制所述 TDLAS激光發(fā)生器3;所述光電轉(zhuǎn)換器5設于與所述透鏡4的接收端相反的另一端，用于接受透過所述透鏡4的激光信號并將所述激光信號轉(zhuǎn)換成電信號;所述處理器2還與所述光電轉(zhuǎn)換器5連接，用于處理所述電信號并得到處理結(jié)果;所述處理器2還與所述指示器6連接，通過所述指示器6指示所述處理結(jié)果。
[0014]在本發(fā)明的一個實施例中，本發(fā)明提供了一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，包括機體1、處理器2、TDLAS激光發(fā)生器3、透鏡4、光電轉(zhuǎn)換器5、指示器6;所述處理器2和所述光電轉(zhuǎn)換器5設于所述機體1的內(nèi)部，所述TDLAS激光發(fā)生器3的發(fā)射端、所述透鏡4的接收端以及所述指示器6均設于所述機體的外部;所述處理器2與所述TDLAS激光發(fā)生器3連接，用于控制所述IDLAS激光發(fā)生器3;所述光電轉(zhuǎn)換器5設于與所述透鏡4的接收端相反的另一端，用于接受透過所述透鏡4的激光信號并將所述激光信號轉(zhuǎn)換成電信號;所述處理器2還與所述光電轉(zhuǎn)換器5連接，用于處理所述電信號并得到處理結(jié)果;所述處理器2還與所述指示器6連接，通過所述指示器6指示所述處理結(jié)果;所述指示器6為一顯示器，通過文字圖像指示所述處理器2得到的處理結(jié)果，或者，所述指示，6為一警報器，通過聲音指示所述處理器2得到的處理結(jié)果。
[0015]在另外一個實施例中，本發(fā)明提供了一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，包括機體1、處理器2、TDLAS激光發(fā)生器3、透鏡4、光電轉(zhuǎn)換器5、指示器6;所述處理器2 和所述光電轉(zhuǎn)換器5設于所述機體1的內(nèi)部，所述TDLAS激光發(fā)生器3的發(fā)射端、所述透鏡4的接收端以及所述指示器6均設于所述機體的外部;所述處理器2與所述TDLAS激光發(fā)生器3連接，用于控制所述TDLAS激光發(fā)生器3;所述光電轉(zhuǎn)換器5設于與所述透鏡4的接收端相反的另一端，用于接受透過所述透鏡4的激光信號并將所述激光信號轉(zhuǎn)換成電信號;所述處理器 2還與所述光電轉(zhuǎn)換器5連接，用于處理所述電信號并得到處理結(jié)果;所述處理器2還與所述指示器6連接，通過所述指示器6指示所述處理結(jié)果；所述光電轉(zhuǎn)換器5為一種銦鎵砷光電管。
[0016]在其中一個實施例中，本發(fā)明提供了一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，包括機體1、處理器2、TDLAS激光發(fā)生器3、透鏡4、光電轉(zhuǎn)換器5、指示器6;所述處理器2 和所述光電轉(zhuǎn)換器5設于所述機體1的內(nèi)部，所述TDLAS激光發(fā)生器3的發(fā)射端、所述透鏡4的接收端以及所述指示器6均設于所述機體的外部;所述處理器2與所述TDLAS激光發(fā)生器3連接，用于控制所述TDLAS激光發(fā)生器3;所述光電轉(zhuǎn)換器5設于與所述透鏡4的接收端相反的另一端，用于接受透過所述透鏡4的激光信號并將所述激光信號轉(zhuǎn)換成電信號;所述處理器 2還與所述光電轉(zhuǎn)換器5連接，用于處理所述電信號并得到處理結(jié)果;所述處理器2還與所述指示器6連接，通過所述指示器6指示所述處理結(jié)果;所述的基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀還包括一反射鏡，其在實際應用時設于泄漏氣體的另外一側(cè)，即泄漏氣體在所述反射鏡與所述1DLAS激光發(fā)生器3的發(fā)射端或所述透鏡4的接收端的之間在實際使用過程中，特定波長的TDLAS激光發(fā)生器3由處理器2產(chǎn)生的鋸齒掃描信號驅(qū)動，紅外激光穿過被檢測氣體，到達發(fā)射面7,反射面7既可以是專用的反射鏡也可以是普通的淺色墻體、罐體或者管道;透鏡4用于收集放大反射回來的激光信號，光電轉(zhuǎn)換器5將接受到的激光信號轉(zhuǎn)換成電信號，一般光電轉(zhuǎn)換使用銦鎵砷光電管;處理器2將接受到的信號進行數(shù)字化濾波處理分析，當激光路徑上有漏的氣體，紅外激光就會被吸收，通過檢測激光的吸收量就可以計算出泄漏氣體的濃度，最后通過指示器6指示氣體的濃度。[〇〇17]具體地，處理器2，產(chǎn)生控制激光器的電流信號，使激光的波長在一個小范圍內(nèi)來回掃描，被檢測氣體分子的吸收譜需要在這個掃描波長的范圍內(nèi)，紅外激光穿越被檢測的區(qū)域，在沒有發(fā)生被檢測氣體泄漏的情況下，激光不會被吸收，當發(fā)生氣體泄漏，激光早掃描到泄漏氣體吸收峰處，激光將被吸收，處理器2可以根據(jù)吸收的量，檢測出特定氣體的濃度。
[0018]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該實用進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，其特征在于，包括機體、處理器、 TDLAS激光發(fā)生器、透鏡、光電轉(zhuǎn)換器、指示器;所述處理器和所述光電轉(zhuǎn)換器設于所述機體 的內(nèi)部，所述1DLAS激光發(fā)生器的發(fā)射端、所述透鏡的接收端以及所述指示器均設于所述機 體的外部;所述處理器與所述TDLAS激光發(fā)生器連接，用于控制所述TDLAS激光發(fā)生器;所述 光電轉(zhuǎn)換器設于與所述透鏡的接收端相反的另一端，用于接受透過所述透鏡的激光信號并 將所述激光信號轉(zhuǎn)換成電信號;所述處理器還與所述光電轉(zhuǎn)換器連接，用于處理所述電信 號并得到處理結(jié)果;所述處理器還與所述指示器連接，通過所述指示器指示所述處理結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，其特征在于，所 述指示器可以為顯示器或警報器，分別通過文字圖像或聲音進行指示。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，其特征在于，所 述光電轉(zhuǎn)換器為一種銦鎵砷光電管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，其特征在于，還 包括一反射鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于可調(diào)諧半導體激光的便攜式氣體檢測儀，其特征在于，泄 漏氣體在所述反射鏡與1DLAS激光發(fā)生器3的發(fā)射端或透鏡4的接收端的之間。
【文檔編號】G01N21/39GK106092964SQ201610424887
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】劉千軍, 張永強
【申請人】上海萊帝科技有限公司