[发明专利]地震观测用断层逸出痕量氢气在线监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种地震观测用断层逸出痕量氢气在线监测方法，其特征在于采用一种地震观测用断层逸出痕量氢气在线监测系统，所述系统包括原位集气预处理装置、第一电磁阀、第二电磁阀、采样泵、定量管、气体分离柱、氢气检测装置、尾气处理装置、循环气泵和主控电路，原位集气预处理装置的进气口罩在断层观测孔上，原位集气预处理装置、第一电磁阀、定量管、第二电磁阀和采样泵依次相连，采样泵的输出管连接出气口；第一电磁阀又和气体分离柱相连，气体分离柱、氢气检测装置、尾气处理装置和循环气泵依次相连，循环气泵的输出管再和第二电磁阀相连；第一电磁阀、第二电磁阀、采样泵、循环气泵及氢气检测装置分别和主控电路相连；

所述方法包括以下步骤：所述的原位集气预处理装置、第一电磁阀、定量管、第二电磁阀、采样泵和出气口构成采集气路，所述的第一电磁阀、气体分离柱、氢气检测装置、尾气处理装置、循环气泵、第二电磁阀和定量管构成闭合循环检测气路；首先采集气路工作，断层逸出气体经原位集气预处理装置采集和预处理后，在采样泵的带动下，流经第一电磁阀、定量管、第二电磁阀和采样泵，最后从出气口流出，以确定样气的体积，实现样气的定量采集；接着检测气路工作，由循环气泵提供气体循环动力，定量后的样气经第一电磁阀流入气体分离柱，气体分离柱分离出样气中的氢气，氢气流入氢气检测装置，氢气检测装置输出反映氢气浓度的传感信号给所述的主控电路，之后气体流入尾气处理模块处理，最后流经循环气泵流向第二电磁阀；

所述的氢气检测装置内设有温湿度传感器，温湿度传感器输出的传感信号和所述的主控电路相连；所述的监测方法包括环境因子修正方法：事先通过实验获得不同温湿条件下的环境因子，然后将温湿度与环境因子之间呈现出的特殊曲线关系写入主控电路的信号处理单元中；在实际测量时，信号处理单元接收氢气检测装置送来的氢气传感信号和温湿度传感信号，利用环境因子对实际测得的氢气浓度值进行修正，最后获得经过环境因子修正的氢气浓度值。

2.根据权利要求1所述的地震观测用断层逸出痕量氢气在线监测方法，其特征在于所述的原位集气预处理装置包括原位集气装置和过滤装置，原位集气装置是个倒置的漏斗型罩体，罩体罩在断层观测孔上，罩体的顶端连接转接头，转接头通过管路和所述的过滤装置相连，过滤装置再和所述的第一电磁阀相连。

3.根据权利要求2所述的地震观测用断层逸出痕量氢气在线监测方法，其特征在于所述的过滤装置包括相连的滤尘器和汽水分离器，滤尘器设在汽水分离器的前端，即滤尘器通过管路和所述的转接头相连，滤尘器内含PTFE疏水滤膜，汽水分离器包括直管形石英管和设在直管形石英管中的螺旋石英管和中心管，直管形石英管、螺旋石英管及中心管形成汽水分离器的三个腔体，螺旋石英管按螺旋形缠绕在中心管上，螺旋石英管的进气端和滤尘器相连，中心管的出气端和所述的第一电磁阀相连，直管形石英管内封闭灌装有冷却液。

4.根据权利要求1或2或3所述的地震观测用断层逸出痕量氢气在线监测方法，其特征在于所述的氢气检测装置包括呈半球形的外壳及设于外壳内的氢气感应元件，外壳由平面形底面和罩在底面上的半球面罩体密封连接而成，半球面罩体的中心点设有进气通道，进气通道和所述的气体分离柱相连，半球面罩体的下部设有出气通道，出气通道和所述的尾气处理装置相连，所述的氢气感应元件设在底面上，氢气感应元件为采用磁控溅射方法镀制的多层纳米复合薄膜，包括底层、中间层和表层，底层为金属铜薄膜层，中间层为氢敏半导体氧化物薄膜层，表层为钯——过渡族元素合金薄膜层，氢气感应元件引出引脚，引脚穿过底面伸出外壳并和所述的主控电路相连。

5.根据权利要求4所述的地震观测用断层逸出痕量氢气在线监测方法，其特征在于所述的外壳内设有温湿度传感器，温湿度传感器安装在外壳的半球面罩体内壁，温湿度传感器输出的传感信号和所述的主控电路相连。

6.根据权利要求1或2或3所述的地震观测用断层逸出痕量氢气在线监测方法，其特征在于所述的气体分离柱是一个内部中空的柱体，柱体内部填充有多孔碳小球，多孔碳小球的球径均相同。