[实用新型]甲烷物理传感器

说明书

本实用新型为一种气体传感器。

甲烷物理传感器是一种测量甲烷浓度的设备，用于煤矿井下及有关工农业领域中甲烷浓度的检测和报警，防止爆炸事故发生，保护人民生命财产免遭受重大损失。目前多数实用甲烷传感器属化学传感器，存在许多不足之处，容易中毒，易出误报，使用寿命短，校准频繁。正在研制中的光纤气体传感器系统复杂，价格昂贵。上述结构存在严重缺点，有待改进。

本实用新型提出了一种甲烷物理传感器，克服了上述缺点。第一，这是一种物理传感器，性能稳定可靠，使用寿命长；第二，结构简单，体积小，适合煤矿井下工作；第三，校准周期大大延长。

本实用新型所说的物理传感器如附图1所示，它由5部分组成：光源(1)、气室(2)、分色装置(3)、光电接收器件(4)和信号处理及显示系统(5)。

附图1：甲烷物理传感器

本实用新型具体结构及其作用说明如下：

光源(1)由发光器件与透镜两部分组成。发光器件是小灯泡或宽光谱的固体发光器件，它们光谱范围落在中红外波段，并被恒幅脉冲电流或恒定电流激励。透镜使它们发出的光变为平行光射进气室(2)，气室(2)能让含有甲烷的气体顺利地进出，使那里甲烷的含量与环境中甲烷的含量基本相同。分色装置(3)接收气室(2)的平行光进行分色。挑出甲烷吸收最强和最弱的两色或多色光进行检测。分色装置(3)是光栅加棱镜组合，或者是分叉光纤和干涉滤波片组成。分叉光纤前需多加一个透镜将平行光聚焦于光纤端面，以便两路分色。光电接收器件(4)是光敏线列或两个单独的光电器件，它们的光谱范围都落在中红外波段，对两色或多色光同时检测，输出两路或多路光电信号至下级处理。光敏线列是普通光电二极管列阵或短路调制光电二极管列阵。信号处理及显示系统(5)除了通常的放大和显示外，还包括报警、几种信号输出、断电等多种功能。通过两路或多路电信号处理，可以自动消除光原变化的影响。

本实用新型的原理是利用甲烷的光谱吸收特性，当复色光通过气室(2)时，甲烷吸收谱的透过率下降快，下降幅度与甲烷浓度有一定关联，因此利用吸收特性可以定量测量甲烷浓度，另外一些波段，甲烷的吸收系数小，透过率与甲烷浓度关系不大，比较上述两波段的透过率，可以消除光源变化的影响。

本实用新型利用甲烷吸收特性，采取复色光源和分色检测，使该传感具有如下优点：

(1)性能稳定可靠，使用寿命长；

(2)结构简单，重量轻，体积小，便于煤矿井下工作；

(3)大大减少核准次数；

(4)输出功能与现行控制设备匹配，只需替换传感器，即可正常工作；

(5)同时检测两色或多色光，可以自动消除光源变化的影响。