[发明专利]一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置及方法

权利要求书

1.一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置，其特征在于：该装置包括：红外光源（1），聚光镜（2），温度探测器（3），锥形集光器（4），测量滤光片（5），参比滤光片（6），双通道红外探测器（7），反射镜（8），反射镜座（9），支架（10），过滤保护罩（11），防水防尘透气膜（12）和电路板（13）；具有开孔的所述的支架（10）形成一个中空的气室，该支架（10）上紧贴一层防水防尘透气膜（12），外面再套上过滤保护罩（11），在支架（10）的一端安装反射镜（8），通过反射镜座（9）固定并与支架（10）相连，另一端设置红外光源（1）和双通道红外探测器（7），红外光源（1）前端设置有聚光镜（2），双通道红外探测器（7）前面设置有测量滤光片（5）和参比滤光片（6），测量滤光片（5）和参比滤光片（6）前端设置有锥形集光器（4），温度探测器（3）置于气室中聚光镜（2）与锥形集光器（4）之间的空隙位置，电路板（13）固定于支架（10）上。

2.根据权利要求1所述的一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置，其特征在于：所述的电路板（13）包括信号调理模块、A/D转换模块、数据处理模块、光源驱动模块和网络输出模块，其中，由光源驱动模块通过与外部电源相连，提供该装置工作所需的电压；该装置探测被测气体共产生三个信号：温度信号、测量信号和参比信号；所产生的测量信号和参比信号，通过输入信号调理模块进行放大、滤波和输入A/D转换模块转换成数字信号后，输入数据处理模块；而所产生的温度信号为数字信号，直接输入数据处理模块；信号经过数据处理后，计算得到被测气体浓度值；此值通过网络输出模块输出到远程终端，该网络输出模块采用TCP/IP协议。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置，其特征在于：所述的电路板（13）有外壳保护和固定，并与支架之间密封。

4.根据权利要求1所述的一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置，其特征在于：所述的测量滤光片（5）和参比滤光片（6）均为窄带干涉滤光片。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置，其特征在于：针对碳氢可燃气体选择的测量滤光片（5）的中心波长为3.4μm±70nm，半带宽为180nm±20nm，参比滤光片（6）的中心波长为3.93μm±20nm，半带宽为75nm±10nm。

6.一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测方法，其特征在于：泄漏的碳氢可燃气体在与空气混合后，经自然扩散进入权利要求1至5任一项所述的基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置中，首先经过过滤保护罩（11）的第一层过滤作用初步滤除大的灰尘杂质，再经过防水防尘透气膜（12）彻底滤除水分和灰尘，通过支架（10）上的开孔进入气室，在气室中，由光源驱动模块驱动红外光源（1）发出的红外光，经过聚光镜的聚焦、准直作用后，射向气室中的气体，经过被测气体吸收后，到达反射镜（8）上之后被反射，红外光再次通过气室并被吸收，锥形集光器（4）将反射镜（8）反射来的红外光进行汇聚，经过测量滤光片（5）和参比滤光片（6）到达双通道红外探测器（7），双通道红外探测器（7）的两个通道分别产生一个包含光源和环境信息的参比信号和一个包含被测气体浓度信息的测量信号，这两个信号通过信号调理模块的放大、滤波和A/D转换模块转换成数字信号之后，输入到数据处理模块，数据处理模块通过数据处理排除掉光源和环境的影响，根据事先写入的浓度计算模型得到被测气体浓度，与此同时，温度探测器（3）也将探测到的被测气体的温度输入到数据处理模块，数据处理模块再对被测气体浓度进行温度修正，从而得到真实的被测气体浓度，将此浓度通过网络输出模块输出到远程终端。

7.根据权利要求6所述的一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测方法，其特征在于：所述的数据处理模块在数据处理时针对被测气体的特性，采用多点标定方法，建立被测气体浓度计算模型；标定时，选择CH4为被监测碳氢可燃气体的标准气体，在监测量程范围内选择多个浓度点，配制标准混合气，根据测量电压和参比电压得到一个只包含气体浓度信息的变量D，根据D值与标准浓度X0值之间的对应关系建立被测气体浓度计算模型，将此模型写入单片机存储器内，实际监测时，数据处理模块接收测量电压、参比电压和温度三个数值，先计算出气体浓度信息变量D，以排除可能存在的光源波动和环境影响，再根据事先写入的浓度计算模型计算出对应的浓度值，然后根据温度进行温度补偿，得到补偿后的气体浓度，此浓度即为被测气体的真实浓度值，将此数值输出到网络输出模块，网络输出模块将此数值经网络输出接口对外输出到远程监控计算机。