[发明专利]一种甲烷检测器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体浓度检测技术，尤其是涉及一种持续检测，检测准确的甲烷检测器及方法。

背景技术

我国是世界煤炭生产和消费大国，煤炭在今后很长的时期内仍将是主要能源。近年来，重大、特大瓦斯事故在煤矿生产事故中所占比例越来越高，避免瓦斯爆炸事故是一个重要措施就是要做好瓦斯的检测工作，提前掌握煤矿瓦斯的变化情况，一旦出现异常，能及时采取相应措施，保障煤矿的安全生产。

瓦斯上煤矿开采的伴生物，矿井瓦斯是对煤矿井下各种有害气体的总称，其主要成分是甲烷、二氧化碳、一氧化碳等。在这些有害气体中，甲烷含量占80％以上，所以人们习惯将甲烷称为瓦斯。瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体，当空气中瓦斯含量达到40％以上时，就能使人立刻死亡。新鲜空气中，瓦斯含量达到5％-16％时，就达到爆炸浓度，也称爆炸极限。

发生瓦斯事故的原因有多方面，除了加强监管、严格管理，对矿井内甲烷长期持续的检测监控，也可以起到非常重要的防护作用。而目前的一般甲烷检测器提高了检测精度，但不能既保证检测精度又能持续进行检测，这使得无法反映甲烷含量持续变化的情况，达不到到使用要求。因此需要设计一种既能持续检测，检测精度高的甲烷检测器。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中一般甲烷检测器精度和持续检测无法兼具的问题，提供了一种持续检测，检测准确的甲烷检测器及方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种甲烷检测器，包括有处理单元、显示单元、除湿单元、气体红外检测单元和信号增强单元，所述气体红外检测单元包括检测管，检测管内包括相邻相透光的光源室和气室，在光源室内设置有红外光源，在气室上设置有进气管和出气管，在气室远离光源室的一端设置有滤镜组，在滤镜组后设置有测量探测器和参考探测器，所述测量探测器和参考探测器分别与信号增强单元相连，信号增强单元与处理单元相连，处理单元分别与红外光源、显示单元、除湿单元相连，所述除湿单元设置在气室的进气管上。气室用于通入测量气体。测量探测器通过滤镜组后用于持续检测被甲烷气体吸收的特定波长红外线光强度，参考探测器通过滤镜组后用于持续检测不被甲烷气体吸收的特定波长红外线光强度，两个探测器将探测到的信息转换成电信号发送给处理单元进行计算。信号增强单元对探测器的信号进行增强，改善信噪比，使得能更好的提取出隐含在噪声中有用的信号。处理单元根据两个探测器的电信号，以及预设的光路长度、红外吸收常数对气体中的甲烷含量进行计算，在显示单元上进行显示。除湿单元对进入气室的气体进行除湿，防止水汽对检测器的影响，使得检测结果更加准确。本发明通过两个探测器采用双通道检测技术，参考探测器的数据具有参考和补偿作用，这样有效提高了甲烷检测的灵敏度和数据的准确性。

作为一种优选方案，所述除湿单元包括除湿室，除湿室上部设置出气口，下部设置进气口，除湿室的出气口连接至气室的进气管上，在除湿室内横向设置若干除湿棒，所述除湿棒上下层叠交错排列，除湿棒穿过除湿室都连接在一个传导底座上，在传导底座上设置有电制冷片。除湿棒成若干排设置，且上下排除湿棒之间交错排列，这样气体通过除湿室时要充分与除湿棒接触，水汽预冷在除湿棒上凝结并在重力作用下滴落排出。电制冷片进行制冷，并通过传导底座对各除湿棒进行降温。

作为一种优选方案，所述信号增强单元包括前置放大电路、滤波放大单路和A/D转换电路，测量探测器和参考探测器分别与前置放大电路相连，前置放大电路与滤波放大电路相连，滤波放大电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路与处理单元相连，检测器还包括有信息输入单元和无线通讯单元，信息输入单元和无线通讯单元分别于处理单元连接。前置放大电路和滤波放大电路对探测器信号进行放大得到稳定的信号，信号再经过A/D转换然后送到处理单元。信息输入单元用于输入被测者的驾驶证号，处理单元将酒精含量检测结果与驾驶证号进行绑定然后通过无线通讯单元发送到管理中心，管理中心能够根据信息进行扣分操作和信息登记。

作为一种优选方案，所述滤镜组包括只通过被甲烷吸收光能的特定波长红外线的第一滤镜和只通过不被吸收光能的特定波长红外线的第二滤镜，第一滤镜设置在测量探测器的探测头上，第二滤镜设置在参考探测器的探测头上。根据甲烷对红外光在3.33um波长处具有特定吸收峰这一特性，在测量探测器上设置只通过该波长红外线的第一滤镜。另外根据红外光在3.95um处稳定、没有气体吸收的特性，在参考探测器上设置只通过该波长红外线的第二滤镜。