[发明专利]气体检测器

说明书

技术领域

本发明大体上涉及气体泄漏的远程检测领域。特别地，本发明涉及气体检测器，例如用于在工业环境中使用。

背景技术

数年前，可携式远程气体检测器已被开发出，用于通过手动使激光束扫描经过目标区域而从一定距离检查气体泄漏的存在。这种目标区域典型地是气体管道或气体管道网络的附近区域。例如以LaserMethane为商标的可携式远程甲烷检测器是可用的。这种装置发射激光束并接收来自目标区域的后向散射的那一部分，以测量在检测器与目标之间的甲烷的浓度光程积。如TakayaIseki所著论文“LaserMethane^TM-可携式远程甲烷检测器”中阐释的，采用的技术是可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS），更具体是波长调制光谱（WMS）的二次谐波检测。有兴趣的读者可以参看该篇论文以及其中引用的参考文献以获知这一技术的细节。已知的人可携式气体检测装置配备有可见红色激光指示器以示出当前瞄准的点。当在检查的方向上检测到气体的存在时，即如果浓度光程积超出预定的阈值，那么远程气体检测装置发出警报信号以警告其使用者。

已知的远程气体检测装置的缺点是，存在操作员遗漏泄漏的一些风险，这是因为目标区域的不完美的人工扫描。的确，即使专注的使用者也可能不慎忘记指向一些区域。因此，使用手持式气体检测装置的泄漏检测活动的可靠性在很大程度上取决于人工扫描的完整性。

已知手持式气体检测装置的另一缺点是，大面积的人工扫描可耗费长时间。

技术问题

本发明的目的是提出一种允许更可靠的气体检测并具有缩短扫描目标区域所需时间的潜能的用于远程检测的气体检测器。此目的通过如权利要求1中要求保护的气体检测器实现。本发明的优选实施方式限定在从属权利要求中。

发明概要

根据本发明，用于远程检测目标区域中的气体（例如甲烷、CO₂、CO、N₂O、乙醇等）的气体检测器包括用于将波长调制的光束发射到目标区域中的光源（例如激光器，优选可调谐半导体激光器）和用于感测从目标区域返回的光的光传感器，例如光电二极管、光电检测器、光子牵引检测器（例如可从Hamamatsu获得）。光束赋有气体的吸收波长附近的波长调制。控制器（其例如是微控制器、专用集成电路、现场可编程门阵列或之类）操作性连接至光传感器，以便基于光传感器感测到的返回光来检测气体在目标区域中在波长调制光束路径中的存在。气体检测器包括指示器（例如用于提供可见、可听或振动警报），其操作性连接至控制器以便指示气体的存在。气体检测器包括扫描装置，其关于光源构造并布置成用于扫描由光源发射的穿过目标区域的波长调制光束，并且关于光传感器以这样的方式构造和布置，使得光检测器经由扫描装置接收从目标区域返回的光。指示器构造成与扫描装置协作以便指示气体在目标区域中的位置。

技术人员将理解，根据本发明的气体检测器构造成用于自动扫描目标区域。扫描图案（例如Lissajous曲线）优选足够密以便不在目标区域中留下空白点（即没有被光束扫过的点）。扫描图案的密度优选适应于光束的发散度，以便实现整个目标区域的高效扫描。较之于目标区域的人工扫描，自动扫描具有可重复性、更高的可靠性并且典型地还具有更高的扫描速度的优点。此外，技术人员将理解，根据本发明的气体检测器可以实施为人可携式（例如手持式）装置。尽管如此，所述气体检测器还可以设有支撑件（例如三脚架）。因此，本发明的一有趣的优点是，当所述气体检测器被安装在策划的位置之后，其可以被用于自主监控目标区域。对于这种监测应用而言，气体检测器优选地包括通信装置（例如网络接口控制器，蓝牙装置、USB接口等）来连接至监测中心。

优选地，扫描装置包括扫描镜，其在运行中将波长调制光束扫过目标区域并将从目标区域返回的光反射至光传感器。这种扫描镜可以例如包括双轴线谐振型微机械镜或两个关于彼此布置的单轴线谐振型微机械镜，以便允许实现目标区域的二维扫描。在扫描装置包括两个单轴线谐振型微机械镜的情况下，一个或多个中间镜可以布置在微机械镜之间的光学路径上。