[发明专利]一种用于石化载氢管道氢气和杂质含量在线监测的光纤传感系统与方法

摘要

本发明公开了一种用用于石化载氢管道氢气和杂质含量在线监测的光纤传感系统与方法。系统包括测量导气旁管、光信号增强气室、光源单元、信号探测单元、信号解调单元、数据处理单元等。光源单元发出的激光通过光纤光缆导入光信号增强气室，激发气体的拉曼信号，同时信号探测单元将探测到的信号通过传输光缆传输到位于非防爆区的信号解调单元，解调后的数据通过RS‑485串口线传输到数据处理单元进行数据处理以及测量参量的实时显示。本系统可同时在线监测石化等行业工艺管线中高浓度氢气和杂质气体(如CH₄、CO、CO₂、H₂S等)含量，且传感器本征安全，使氢气等危险气体的在线监测更加安全准确。

主权项

1.一种用于石化载氢管道氢气和杂质含量在线监测的光纤传感系统，其特征在于，包括：测量导气旁管(4)、光信号增强气室(6)、光源单元(11)、信号探测单元(7)、信号解调单元(13)和数据处理单元(14)；所述的光信号增强气室(6)上开有进气口、排气口、进光口、信号探测单元接口；所述的光信号增强气室(6)内部左右两侧镶嵌有两块凹面反射镜，光源单元(11)发出的激光束从其中一块凹面反射镜一侧导入，射向另一块凹面反射镜一侧，激光束在腔内经两块凹面反射镜多次反射并且每次反射的光线都经过腔体的中心部位，使会聚的光斑的能量增强，从而增强拉曼散射信号；石化载氢主管道(1)中的气体依次通过测量导气旁管(4)和进气管道(5)进入光信号增强气室(6)，并通过排气管道(8)进入放空管道(9)，使气体不停流动以保证气室(6)与主管道(1)中气体成分的一致性；光源单元(11)发出的激光通过光纤光缆(10)导入光信号增强气室(6)，激发气体的拉曼信号，同时信号探测单元(7)将探测到的拉曼信号通过传输光缆(12)传输到位于非防爆区的信号解调单元(13)进行解调，信号解调单元(13)将解调后的数据通过RS‑485串口线传输到数据处理单元(14)进行数据处理以及测量参量的实时显示；所述光信号增强气室(6)与测量导气旁管(4)连通，测量导气旁管(4)从石化载氢主管道(1)引出，其功能是让测量气路与主管道分离，保证测量系统的安全性，同时保证了光信号增强气室(6)与主管道(1)中气体成分的一致性；测量导气旁管(4)前端依次接有减压阀(2)和截止阀(3)，减压阀(2)用于降低测量气室中气体的压力，保证测量时整个系统的运行安全，截止阀(3)用来控制气流的通断，以便于系统调试；测量时通过调整减压阀(2)来减小进入气室的气体压强，然后打开截止阀(3)，石化载氢主管道(1)中的气体依次通过测量导气旁管(4)和进气管道(5)进入光信号增强气室(6)。