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CN107991238A - 一种激光甲烷气体传感器 - Google Patents

一种激光甲烷气体传感器 Download PDF

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CN107991238A CN201711484462.5A CN201711484462A CN107991238A CN 107991238 A CN107991238 A CN 107991238A CN 201711484462 A CN201711484462 A CN 201711484462A CN 107991238 A CN107991238 A CN 107991238A
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CN
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laser
photodetector
rear end
mounting hole
inner cavity
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CN201711484462.5A
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李志刚
冯山虎
陈海永
王海超
杨清永
郭东歌
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Hanwei Electronics Group Corp
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Hanwei Electronics Group Corp
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    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提供了一种激光甲烷气体传感器，它包括外壳和设置于所书述外壳内部的光学气室、光电探测器、激光器与电路板，所述光学气室包括一个内腔，所述内腔一端开设有激光器安装孔和光电探测器安装孔，所述激光器设置在所述激光器安装孔内，所述光电探测器设置在所述光电探测器安装孔内；所述内腔还设置有多组反光镜，所述激光器、所述光电探测器和所述反光镜构成M型检测光路；所述电路板电连接所述激光器和所述光电探测器。该激光甲烷气体传感器具有结构简单、装配方便、外形小巧、光路长的优点。

Description

一种激光甲烷气体传感器
技术领域
本发明涉及一种气体传感器，具体涉及一种激光甲烷气体传感器。
背景技术
甲烷作为重要的燃料和工业原料在日常生活和工业生产中有着广泛的应用，同时又是易燃易爆的气体，所以在油气开采、天然气输送、沼气生产、能源化工、煤炭、冶金等有可能出现气体聚集或气体泄漏并对人民生命财产安全产生重大威胁的特殊环节需要对甲烷的泄漏进行检测。目前常用的甲烷检测技术主要有半导体、催化、红外和激光法等检测方法。其中激光甲烷检测技术是甲烷检测技术中相对专业的一种检测技术。激光甲烷传感器相比半导体和催化传感器具有长寿命、抗干扰、抗中毒等优势，相比红外传感器又具有抗烃类交叉干扰、抗水气、稳定不易漂移等优势。但目前激光检测技术由于受到光学气室的影响，体积都比较大。
随着科技的进步，激光传感器在向小型化发展，为了降低传感器整体尺寸，需要减少光学气室的体积，为了有更高的测量精度和探测灵敏度，又必须有足够长的光路，但光路太长又不利于传感器的小型化，因此，设计一种光学气室体积较小且管路足够长的激光甲烷气体传感器具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种激光甲烷气体传感器。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种激光甲烷气体传感器，它包括外壳和设置于所述外壳内部的光学气室、激光器、光电探测器和电路板；
所述光学气室包括一个内腔，所述内腔一端开设有激光器安装孔和光电探测器安装孔，所述激光器设置在所述激光器安装孔内，所述光电探测器设置在所述光电探测器安装孔内；所述内腔还设置有多组反光镜，所述激光器、所述光电探测器和所述反光镜构成M型检测光路；所述电路板电连接所述激光器和所述光电探测器。
基于上述，所述光学气室的内腔为半封闭内腔，包括前端和后端，以及连接所述前端和所述后端的腔壁，所述腔壁开有槽孔；所述激光器安装孔和所述光电探测器安装孔开设在所述后端，所述光学气室通过所述后端上的外螺纹与所述外壳螺纹连接。
基于上述，所述光学气室的内腔为封闭内腔，包括前端和后端，以及连接所述前端和所述后端的腔壁，所述前端开有气孔，所述激光器安装孔和所述光电探测器安装孔开设在所述后端，所述光学气室通过所述后端上的外螺纹与所述外壳螺纹连接。
基于上述，所述外壳包括前套筒和后端盖，所述后端盖和所述前套筒螺纹连接；所述电路板设置在所述后端盖内，所述后端盖上设有可容纳所述电路板电缆通过的中心孔。
基于上述，所述前套筒设置有一处或多处用于气体进入所述光学气室的防护滤网。
基于上述，所述前套筒对应所述封闭内腔前端的气孔设置通气孔，所述通气孔内设置有防护滤网。
基于上述，所述反光镜为抛物面反光镜或平面反光镜。
基于上述，所述内腔的后端设有电路板安装孔，所述电路板通过螺栓固定于所述电路板安装孔上。
基于上述，所述半封闭内腔为金属腔体。
基于上述，所述前套筒和所述后端盖内部灌注环氧树脂密封材料。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体地说，本发明具有以下优点：
所述光电气室的内腔中设有多组反光镜，激光器发射出的激光经过各反射镜反射后由光电探测器接收，构成M型检测光路，可以在有限的空间内大大延长光路，有效降低激光甲烷气体传感器整体尺寸。进一步，所述光学气室通过螺纹安装于所述外壳中，尽量缩小激光甲烷气体传感器的整体体积，结构和装配工艺简单，性能稳定，而且螺纹还可以起到密封隔爆的作用。进一步，所述前套筒内对应所述通气孔设有过滤网，以避免灰尘或其他杂物进入传感器内部，起到防护作用。进一步，所述光学气室上设计有激光器、光电探测器、反光镜、电路板的安装孔，极大的方便了激光器、光电探测器、反光镜、电路板和光学腔体之间的固定，而且反光镜、激光器、光电探测器通过安装孔嵌入光电气室内腔的腔壁中可以进一步节省空间。
附图说明
图1为本发明中激光甲烷传感器的结构示意图（一）。
图2为本发明中激光甲烷传感器的结构示意图（二）。
图3为本发明中所述光学气室结构示意图。
图中：1.前套筒；11.防护滤网；2.光学气室；20.前端；21.反光镜；22.反光镜；23.反光镜；24.激光器安装孔；25.光电探测器安装孔；26.反光镜安装孔；27.外螺纹；3.电路板；31.电缆；4.后端盖；40.中心孔；41.外螺纹；5.激光器；6.光电探测器。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1～3所示，一种激光甲烷气体传感器，它包括外壳和设置于所述外壳内部的光学气室2、激光器5、光电探测器6和电路板3；
所述外壳包括前套筒1和后端盖4，所述后端盖4和所述前套筒1螺纹连接，所述前套筒1和所述后端盖4内部灌注环氧树脂密封材料；所述电路板3设置在所述后端盖4内，所述后端盖4上设有可容纳所述电路板3电缆31通过的中心孔40。如图2所示，所述后端盖4的后端还设有外螺纹41便于用户对整个传感器的安装和固定。
如图1所示，所述光学气室2的内腔为封闭内腔，它包括前端和后端，以及连接所述前端和所述后端的腔壁，所述前套筒1对应所述封闭内腔前端的气孔设置通气孔，所述通气孔内设置有防护滤网11；进一步，如图3所示在其他的实施例中，所述光学气室2还可以是半封闭内腔，所述内腔为金属腔体，它包括前端20和后端，以及连接所述前端20和所述后端的腔壁，所述腔壁开有槽孔，所述前套筒1对应所述槽孔，设置有多处用于气体进入所述光学气室2的防护滤网。各所述防护滤网可以避免灰尘或其他杂物进入传感器内部，起到防护作用。
所述光学气室2通过所述后端上的外螺纹27与所述前套筒1螺纹连接；尽量缩小激光甲烷气体传感器的整体体积，结构和装配工艺简单，性能稳定，而且螺纹还可以起到密封隔爆的作用。
所述后端开设有激光器安装孔24和光电探测器安装孔25，所述激光器5设置在所述激光器安装孔24内，所述光电探测器6设置在所述光电探测器安装孔25内；所述内腔还设置有反光镜21、反光镜22和反光镜23，所述腔壁上开设有三个反光镜安装孔26，三组反光镜分别安装于所述反光镜安装孔中，所述激光器5发射光束由所述反光镜21接收反射至反光镜22，反光镜22反射至反光镜23，反光镜23反射由所述光电探测器6接收构成M型检测光路，在有限的空间内有效延长光路，满足传感器测量灵敏度和准确度要求；所述电路板3电连接所述激光器5和所述光电探测器6。在其他的实施例中，所述反光镜的个数可根据需要设置。
各所述反光镜、所述激光器和所述光电探测器分别通过各自的安装孔嵌入所述腔壁中，节省空间，缩小所述光学气室的体积，尽量缩小激光甲烷气体传感器的整体体积。同时，所述反光镜设置于所述反光镜安装孔中可以根据需要调整反光镜的角度。
进一步，所述内腔的后端设有电路板安装孔，所述电路板通过螺栓固定于所述电路板安装孔上，所述反光镜为平面反光镜。在其他的实施例中，也可根据需求选用抛物面反光镜。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种激光甲烷气体传感器，其特征在于：它包括外壳和设置于所述外壳内部的光学气室、激光器、光电探测器和电路板；
所述光学气室包括一个内腔，所述内腔一端开设有激光器安装孔和光电探测器安装孔，所述激光器设置在所述激光器安装孔内，所述光电探测器设置在所述光电探测器安装孔内；所述内腔还设置有多组反光镜，所述激光器、所述光电探测器和所述反光镜构成M型检测光路；所述电路板电连接所述激光器和所述光电探测器。
2.根据权利要求1所述的激光甲烷气体传感器，其特征在于：所述光学气室的内腔为半封闭内腔，包括前端和后端，以及连接所述前端和所述后端的腔壁，所述腔壁开有槽孔；所述激光器安装孔和所述光电探测器安装孔开设在所述后端，所述光学气室通过所述后端上的外螺纹与所述外壳螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的激光甲烷气体传感器，其特征在于：所述光学气室的内腔为封闭内腔，包括前端和后端，以及连接所述前端和所述后端的腔壁，所述前端开有气孔，所述激光器安装孔和所述光电探测器安装孔开设在所述后端，所述光学气室通过所述后端上的外螺纹与所述外壳螺纹连接。
4.根据权利要求2或3所述的激光甲烷气体传感器，其特征在于：所述外壳包括前套筒和后端盖，所述后端盖和所述前套筒螺纹连接；所述电路板设置在所述后端盖内，所述后端盖上设有可容纳所述电路板电缆通过的中心孔。
5.根据权利要求2所述的激光甲烷气体传感器，其特征在于：所述前套筒设置有一处或多处用于气体进入所述光学气室的防护滤网。
6.根据权利要求3所述的激光甲烷气体传感器，其特征在于：所述前套筒对应所述封闭内腔前端的气孔设置通气孔，所述通气孔内设置有防护滤网。
7.根据权利要求5或6所述的激光甲烷气体传感器，其特征在于：所述反光镜为抛物面反光镜或平面反光镜。
8.根据权利要求7所述的激光甲烷气体传感器，其特征在于：所述内腔的后端设有电路板安装孔，所述电路板通过螺栓固定于所述电路板安装孔上。
9.根据权利要求8所述的激光甲烷气体传感器，其特征在于：所述半封闭内腔为金属腔体。
10.根据权利要求9所述的激光甲烷气体传感器，其特征在于：所述前套筒和所述后端盖内部灌注环氧树脂密封材料。
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