[发明专利]气体检测器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体检测器系统，其具有：具有光源和发射器透镜装置的发射器，由所述光源发射分析光束，所述发射器透镜装置构成用于沿着发射方向对分析光束聚焦；以及带有分析检测器和参考检测器的接收器。

背景技术

气体混合物的分析在工艺控制和监控技术方面还有在环境分析方面具有越发重要的意义。此外，随着工业和环境监控中的自动化程度的上升，对于用于在测量灵敏度、长时稳定性、选择性方面进行气体分析的这种测量系统的要求还有在测量系统的寿命和维护间隔方面的要求上升。为了例如在较大型的工业设施的环境分析或监控技术中能够尽可能快速地识别故障情况下逸出的气体，期望的是：尽可能细网眼地且大面积地覆盖要监控的区域。为此，能够使用大量的局部紧密衔接的灵敏的传感器，所述传感器能够经由数据连接彼此连接。

然而更加有利且有效的是光学成形的气体传感器，其中射出的光在大测量距离上取向，并且其中光的吸收为气体类型特定的测量效果。这种系统允许关于测量距离中的平均气体浓度进行说明，并且允许监控更大的区域。

具有发射器、接收器和位于其之间的自由的测量距离的这种气体检测器系统通常称为开放路径系统，沿着所述测量距离检测气体组分或者特定的气体成分的浓度，其中发射器和接收器之间的间距、即自由的测量距离的长度能够位于200m的范围中。这需要：将发射器和接收器彼此精确地取向，因此由发射器所发射的分析光束也实际上完全地射到接收器的光学装置上。但是即使是这种情况的话，还需要将分析光束精确地在正确的位置上射到接收器上，因此确保：在接收器中存在的检测器能够证实尽可能大的强度。当发射器和/或接收器没有正确取向时，系统无法可靠地或者以期望的灵敏度工作。

具有开放的测量距离、在共同的壳体中具有利用激光作为光源和接收元件的这种气体传感器例如从U.S.5,339,155中已知，其中描述：光借助于半透光的镜和倾斜竖立的镜取向和射到空心镜上，并且从那里作为平行的射束穿过开放的测量距离取向和射到远处竖立的反射器上，并且从那里朝向接收元件的反射回到壳体中。

从U.S.6,538,728中已知具有带有开放的测量距离、发送器和接收器的光学气体测量系统的装置，其中在发射器中，测量光源将分析射束射到开放的测量距离中，分析射束横穿开放的测量距离，并且检测器在接收器中记录分析射束。基于由检测器记录的分析射束确定目标气体的气体浓度。此外，在U.S.6,538,728中公开了两个光学的或遥感勘测的通信通道，在所述通信通道上实现了发射器和接收器之间的双向的数据交换。借助于所述数据交换实现：从接收数据中、如接收的光强度中，在发射器上和在接收器上借助于数据通信使关于发射器和接收器的取向的信息是可用的，进而识别失调并且支持调节的校准。

此外，从现有技术中(图1a和1b)中已知下述装置，其中设有具有测量元件111的调节设备以用于检测光学轴线106与发射器105和接收器103彼此间的取向、尤其倾斜的失调。发射器105包括光源和透镜装置113，并且接收器103具有透镜装置116、测量元件111和检测器114。申请人将这种装置用于空场中的气体检测，其中测量元件111构成为以距检测器114预设间距布置的圆环，在所述圆环上以均匀的间距在整个周向之上布置多个光敏感的传感器。所述圆环用作为孔板，所述孔板透射到检测器114的由发射器105的光源射出的平行光束的内部核心光束109，并且接住布置在其上的光学敏感的传感器，由此无法到达至检测器114。在接收器103被调节的状态下，全部光学敏感的传感器检测到相同的强度。然而在接收器103失调的情况下，一些光学敏感的传感器没检测到光或者检测到少量的光，其中从所述分布中能够获得关于失调的信息。当然，从测量元件111的所述装置中得到附加的光损失，这是因为由发射器105射出的光的需要用于调整发射器和接收器的部分没有达到检测器114，并且因此不再能够有助于在检测器114上测量。

此外，原则上得到下述问题，即，在应用检测器的情况下，作为检测器面上位置的函数的灵敏度不是恒定的，而是朝边缘上升。因此当射到检测上的射束斑小于检测器面积或者检测器面积未被均匀地照亮时，所测量的强度仅仅在射束斑移动的情况下改变。但是因为在分析检测器上和参考检测器上测量的强度比例用作为气体浓度的度量，所以少量改变对发射器或接收器的调节已经能够引起测量信号显著改变。