[实用新型]一种甲烷传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，特别涉及甲烷传感器。

背景技术

甲烷传感器是一种测量甲烷浓度的设备，一般用于煤矿井下及工农领域中甲烷浓度的检测和报警，防止爆炸事故的发生，保护人民的生命财产免受重大的损失。天然气作为汽车动力源得到了很大程度的普及，对汽车的尾气甲烷检测也成了人们的一项重要的研究工作。甲烷传感器一般分为物理式甲烷传感器和化学式甲烷传感器，其中物理式甲烷传感器的类型又分为半导体式、接触燃烧式、光干涉式、热传导式、红外线吸收散射式，而化学式甲烷传感器的类型为化学反应式。其中的半导体方式的传感器已有制成商品化的，如家用天然气报警器，矿山用的可燃气体报警器，但这些商品化的传感器都不能对汽车尾气进行检测，其原因有三点，其一是不能进行定量检测，其二是检测灵敏度还不能达到汽车尾气检测的要求，其三是动态特性差，检测速度达不到汽车尾气检测的要求；而红外线吸收散射方式虽然可以定性测量，但是也不能对汽车尾气进行检测。其原因也有三点，其一是动态特性差，检测时间长，其二是价格贵，体积大，其三是不抗振，易脆损坏。现阶段人们多是利用气体分析仪进行检测，但是种仪器昂贵，体积大，检测时不能受震动，检测响应慢。用于煤矿井下及工农领域中的甲烷传感器动态特性差、不能进行定量检测且不能检测出气体中的稀薄甲烷含量；基于上述原因，对汽车的尾气甲烷检测一直是有待于人们攻克难题。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种甲烷传感器，其可以对以天然气作为燃料的汽车尾气中的甲烷进行定量检测，且动态特性好、抗振，不易损坏。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种甲烷传感器，包括气室，其特征在于：还包括振荡器、调制电路、激光二极管及放大器，所述振荡器、调制电路、激光二极管、气室及放大器依次相连，并形成一体化的模块。

其中传感器对甲烷的检测原理为：

由光的吸收定律：I＝I_oe^-KCl得：C=1KllnI0I]]>

式中：I-光强，IO-原光强，K-气体吸收系数

C--气体浓度，l-光线通过待测气体路径的长度。

该式说明被测气体浓度与气体吸收系数、光线通过待测气体路径的长度成反比，与原光强和光强的比值的对数成正比。可见甲烷气体对一定波长的光吸收，使该波长的光强减弱的原理进行检测。而这种吸收的强弱又与气体的浓度有关。甲烷气体浓度越大，对一定波长的光的吸收也越强，但浓度一定时，一定波长的光经历的光程越长，则在气体中遇到甲烷气体分子的几率就越大，光强衰减也就越大。振荡器产生20KHz的等幅波信号经调制电路调制在激光二极管上，激光二极管发出的是20KHz的等幅波信号调制的一定波长的光，这样才能避免其他光线的干扰。光线在气室的无吸收反光平面镜上经n次反射，相当于将两平面镜的间距扩大了n倍。光电二极管将光信号转变成电信号，带通放大器只放大20KHz的等幅波信号，而将其他光线的信号滤除掉。

作为优选，所述气室的内部侧壁上设置有相互数排平行的反射镜，气室上设置有进气管和出气管，所述进气管和出气管与反射镜的设置方向一致；并在气室外还固定有发射管、接收管。

由于气体在收集时，气体中的尘埃，炭粒和水汽被气体清洁器滤除，实现气体的初步自清洁。但时间长久，在气室内的镜面上也有可能附着微小炭粒，本实用新型中还设计了一自清洁系统；所述自清洁系统由电磁阀与自清洁刷构成，自清洁刷分别设置在气室内部的前后端，电磁阀固定在气室外壁，所述电磁阀通过圆杆与自清洁刷刚性相连。

作为优选，所述气室外壁顶部固定有电路板，该电路板的两端与电磁阀电联。这样能实现通过电路板来控制自清洁刷工作。

所述激光二极管固定在气室的两端，激光二极管与气室形成2°的倾角。角度越小，光线在气室反射的次数就越多，光路就越长，检测灵敏度就越高。

所述气室采用四氟乙烯材料做成。由于汽车尾气温度较高，而四氟乙烯材料热涨冷缩系数小的，耐高温，有益于保证气室的使用寿命。

所述进气管和出气管的外壁上设置有螺纹。这样能便于与采气管相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：