[实用新型]一种矿用三组分红外气体传感器

说明书

本实用新型涉及一种矿用三组分红外气体传感器，包括混气装置、采样气室、红外光源、四元组合探测器、光源驱动模块、信号调理模块、微处理器模块、浓度显示模块和LoRa无线通讯模块；所述混气装置上端设有混气装置进气口，在混气装置进气口处安装保护罩，所述混气装置内部装有小功率风扇；混气装置下端设置有混气装置出气口，所述混气装置出气口与采样气室进气口相连接；所述采样气室上端左侧设置有采样气室进气口，下端右侧设置有采样气室出气口，下端左侧安装红外光源，在红外光源处设有反光杯；所述四元组合探测器安装于采样气室右上方，并于采样气室左右两侧各设置一个直角反射器。本实用新型能够实现三种矿井气体的同时监测，测量精度高。

技术领域

本实用新型涉及红外气体传感领域，具体涉及一种矿用三组分红外气体传感器。

背景技术

近年来，煤炭事业发展迅速，煤矿安全问题关系到重大的生命财产损失，安全监测更是重中之重。矿井气体主要包含甲烷、二氧化碳、二氧化硫等。甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。二氧化碳中毒主要表现为头痛、恶心、心跳加速等，严重时可能导致缺氧，造成永久性脑损伤、昏迷、甚至死亡。二氧化硫易造成为头痛、流泪、畏光、咳嗽，咽喉灼痛等，严重时可在数小时内发生肺水肿，吸入极高浓度可引起反射性声门痉挛而致窒息。矿井气体浓度过高也亦造成燃烧与爆炸。因此，分析研究煤焦气化过程中的多组分气体具有重要意义。

对于矿井气体的检测，常用的传感器有催化燃烧式、半导体式、电化学式等，这些方法存在着测量精度差，检测范围窄，易受背景气体的干扰等缺点。上世纪八十年代初，国内开始使用红外气体分析方法，初期红外光源采用电机机械进行调制，采用薄膜电容微音器作为探测器，所设计的红外气体传感器功耗大、稳定性差且成本较高。现阶段，随着电子技术的进步，红外气体传感器开始采用电调制光源、新型探测器及低功耗单片机系统，使得仪器具有选择性好、稳定性高、灵敏度高、检测快速等优点。

目前，非分光红外(NDIR)气体传感器得到较大发展，但仍存在许多的不足。首先，现有方案中，红外气体传感器前端采样气室普遍采用直射式设计。根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律可知，红外光路越长，则气体对红外光的吸收越充分。因此，气室过短会影响气体测量精度，但是在直射式气室中，通过增加气室长度来延长光路，会增大整个传感装置的体积，不利于仪器小型化。其次，目前存在的红外传感器大多数只能测试一种气体，无法对多种气体进行准确的定性识别和定量检测，因此不能满足同时检测多种矿井气体的需求。第三，矿井气体检测的过程中，气体中存在较多灰尘、水汽等杂质，这些杂质直接进入气室，会影响红外光源以及热释电探测器的正常工作，进而影响气体检测精度，还易缩短传感器寿命。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种能实现对三种矿井气体同时检测的红外气体传感器以及混气装置。

本实用新型提供的技术方案是：

一种矿用三组分红外气体传感器，包括混气装置、采样气室、红外光源、四元组合探测器、光源驱动模块、信号调理模块、微处理器模块、浓度显示模块和LoRa无线通讯模块；所述混气装置上端设有混气装置进气口，在混气装置进气口处安装保护罩，所述混气装置内部装有两个小功率风扇，用于气体的均匀混合，防止气体的局部堆积；混气装置下端设置有混气装置出气口，所述混气装置出气口与采样气室进气口相连接；所述采样气室上端左侧设置有采样气室进气口，下端右侧设置有采样气室出气口，下端左侧安装红外光源，在红外光源处设有反光杯，使红外光平行射出，射向反光镜，经反射镜反射后，接着射向气室左右两侧设置的直角反射器，红外光经过直角反射器反射后最终被所述四元组合探测器所接收，所述四元组合探测器安装于采样气室右上方。

进一步的，红外气体传感器用于甲烷、二氧化碳以及二氧化硫的检测。

进一步的，所述混气装置上端设有三个进气口，以实现各气体的独立输入。

进一步的，所述保护罩包含防水透气膜以及防尘膜。