[发明专利]远距离挥发性有机物多点检测传感装置

说明书

技术领域

    本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及一种远距离挥发性有机物多点检测传感装置。

背景技术

    挥发性有机化合物简称VOC（Volatile Organic Compounds, VOC）。VOC有许多定义，如美国环保署EPA对VOC的定义是除CO、CO2、碳酸、金属碳化物、碳酸盐与碳酸铵以外，任何参与大气光化学反应的碳化合物；欧共体EC在1999/13/EC中对VOC的定义是在温度20℃下，具有大于或者等于0.01kPa蒸汽压的化合物。

    在目前已确认的900多种室内化学物质和生物性物质中，挥发性有机化合物（VOCs）至少在350种以上（>1ppb），其中20多种为致癌物或致突变物，有些长期接触则能导致癌症（肺癌、白血病）或导致流产、胎儿畸形和生长发育迟缓等。故对孕妇、小孩等特殊人群影响最大。

   VOC广泛存在于自然界与人类生活环境中。对于建筑行业，装饰涂料、家具中大量存在苯、甲苯、二甲苯等挥发性物质；对于食品行业，食品的包装材料中含有苯类溶剂残留物质，会对人体健康造成一定危害；对于能源行业，矿下作业环境中存在许多易燃易爆的挥发性物质，对作业人员的人身安全与设备的正常运转构成严重威胁；对于石油化工行业，生产或者储运过程中，非甲烷总烃、二甲苯、乙醛等易燃易爆气体也会带来巨大安全隐患，直接排放会对大气造成污染。

  VOC的传统检测方法有许多种，例如气相色谱法，顶空搅拌棒吸附萃取法，质谱分析法。传统的VOC检测方法存在着价格昂贵，测试流程复杂，测量环境要求较高，测量距离较短等问题。VOC的检测仪器也有许多种，例如“电子鼻（Electronic Nose）”等。

   光纤传感是由光源发出的光，经光纤传输至待测区时，待测参数与进入光纤调制区的光相互作用，导致光的光学性质（例如强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，经光纤传输至光电探测器并解调，获得被测参数。光纤传感具有低能耗、低损耗、抗电磁干扰、灵敏度高等优点，在半导体、电子、化学VOC传感设备无法测量，或者测量结果存在较大误差的特殊环境中，光纤传感成为潜在的替代测量手段。目前光纤传感在VOC检测中面临许多问题，比如测量距离短，测量区域有限，可测VOC种类少等。VOC的远程检测方案需要满足以下条件：信号传输通道稳定，安全，能适应恶劣工作环境，工程造价低，信号传输过程中，检测信号具有较小衰减以及能量损耗，满足一定的功耗比，末端传感器产生的被测信号能与传输信道无缝接合，降低耦合成本与接头损耗，VOC传感器能对不同的挥发性物质进行辨别与测量。

   在光纤通信领域中，光时域反射仪简称OTDR（Optical time-domain reflectometer，OTDR）用以对被测光纤的任意特征点，进行实时在线的特征参数的测量。在光纤传感领域中，结合OTDR在光纤通信中的应用，可以实现远距离光纤传感。 

发明内容

为了克服现有技术中VOC测量距离短，测量区域有限，可测VOC种类少的问题，本发明提供了一种远距离挥发性有机物多点检测传感装置，包括光时域反射仪、传输光纤和光分束器，与所述光分束器连接的多个延迟光纤，和与多个延迟光纤连接的多个VOC传感器。

进一步的，所述光时域反射仪经参考光纤和第一连接器与所述传输光纤连接。

进一步的，所述传输光纤通过第二连接器与所述光分束器连接。

进一步的，所述多个延迟光纤的长度不同。

进一步的，在所述光时域反射仪的距离—光强曲线上，所述多个VOC传感器的测量数据能在同一距离—光强曲线上显示。

进一步的，所述多个VOC传感器的种类不同，以对不同的挥发性有机物进行测量。

进一步的，所述传输光纤的长度在一百米至上百公里，以实现远距离测量。

本发明所具有的有益效果为：

   1、本发明利用光时域反射仪进行光信号的分析与处理，将测量距离从几十米增加至上百公里。

   2、本发明利用光分束器，将光时域反射仪的光源信号，分成多个信号并进入多个末端VOC传感器，能够在同一时间对不同地点的挥发性有机物进行实时连续测量。

   3、本发明利用光纤传感技术，通过改变末端VOC传感器的种类，可以对不同挥发性物质进行测量。