便携式红外瓦斯报警仪.pdf

本发明涉及瓦斯检测领域，具体是一种便携式红外瓦斯报警仪。解决了现有瓦斯红外检测装置的灵敏度和精度未能达到理想的要求等问题，该报警仪包括置于盒体内的检测单元、信号处理电路，盒体上设有功能按钮、显示屏、报警器、报警指示灯，盒体上开有与检测单元正对的通气孔；检测单元为内置有红外光源、红外探测器的集气罐，集气罐包含侧壁上开有通孔的筒体、分别固定于筒体两端的端盖，端盖的内表面为凹镜镜面，红外光源、红外探测器分别通过支撑体与两端盖的内表面固定，并处于端盖内表面凹镜镜面的焦点位置。检测单元结构简单、合理、紧凑，便于加工，便于随身携带，整个报警仪的灵敏度高、响应速度快、稳定性好、测量精度高，应用范围广。

1、  一种便携式红外瓦斯报警仪，包括置于盒体(1)内的检测单元、与检测单元连接的信号处理电路，盒体(1)上设有与信号处理电路连接的功能按钮(11)、显示屏(12)、报警器(13)和报警指示灯(14)，盒体(1)上开有通气孔(2)，盒体(1)内的检测单元正对通气孔(2)固定；其特征在于：所述检测单元为内置有红外光源(18)、红外探测器(19)的集气罐(3)，集气罐(3)包含侧壁上开有通孔(4)的筒体(5)、分别固定于筒体(5)两端的端盖(6、7)，端盖(6、7)的内表面为凹镜镜面，红外光源(18)、红外探测器(19)分别通过支撑体(8、9)与两端盖(6、7)的内表面固定，并处于端盖(6、7)内表面凹镜镜面的焦点位置。

2、  根据权利要求1所述的便携式红外瓦斯报警仪，其特征在于：端盖(6、7)中央分别开有与支撑体(8、9)螺纹固定的固定孔(20)。

3、  根据权利要求1所述的便携式红外瓦斯报警仪，其特征在于：盒体(1)上的通气孔(2)处设有防尘防水透气盖(10)，所述防尘防水透气盖(10)包括环状盖体(15)、隔爆网(16)、过滤网(17)，过滤网(17)采用聚四氟乙烯薄膜，隔爆网(16)、过滤网(17)由外向内依次与环状盖体(15)固定。

4、  根据权利要求1所述的便携式红外瓦斯报警仪，其特征在于：红外探测器(19)采用双通道热释电探测器。

便携式红外瓦斯报警仪
技术领域
本发明涉及瓦斯检测领域，具体是一种便携式红外瓦斯报警仪。
背景技术
现有瓦斯红外检测装置中采用的红外探测器(即红外传感器)是利用双原子分子或多原子分子对红外光具有特定吸收峰这一特性来实现的，即某种瓦斯气体只对应吸收某种波段处的红外光能量，该红外波段称为这一瓦斯气体的特定红外吸收峰，各种瓦斯气体的特定吸收峰互不干扰，且瓦斯气体吸收的红外光能量与瓦斯气体在红外光照射区域内的浓度有关，相比应用其他原理实现的瓦斯检测装置具有稳定性好、使用寿命长、应用范围广、不易受有害气体影响而中毒、老化等优点；但是在长期使用过程中，现有瓦斯红外检测装置的灵敏度和精度未能达到理想的要求，且体积较大，携带不便。经一系列资料查询、实验验证，结果表明主要是由于瓦斯红外检测装置集气部件的结构设计不够完善，集气部件内固定红外光源与红外探测器，为红外探测器检测瓦斯气体提供与外界同状态的容气腔体，因此，集气部件的结构、红外探测器在集气部件内的固定位置是否合理、紧凑直接影响到红外探测器的性能，例如：集气部件内容气腔体的容积大小、红外光源与红外探测器的安装位置会影响红外光线分布的合理性、红外探测器的最佳测量光程，进而影响瓦斯红外检测装置的检测结构；另外，现有瓦斯红外检测装置的红外光源、红外探测器、集气部件之间采用分离式装配，易引起检测误差，所以，对集气部件进行优化设计，实现红外光源、红外探测器与集气部件的一体化结构势在必行。
发明内容
本发明为了解决现有瓦斯红外检测装置的灵敏度和精度未能达到理想的要求、且体积较大、使用携带不便等问题，提供了一种便携式红外瓦斯报警仪。
本发明是采用如下技术方案实现的：便携式红外瓦斯报警仪，包括置于盒体内的检测单元、与检测单元连接的信号处理电路，盒体上设有与信号处理电路连接的功能按钮、显示屏、报警器和报警指示灯，盒体上开有通气孔，盒体内的检测单元正对通气孔固定；所述检测单元为内置有红外光源、红外探测器的集气罐，集气罐包含侧壁上开有通孔的筒体、分别固定于筒体两端的端盖，端盖的内表面为凹镜镜面，红外光源、红外探测器分别通过支撑体与两端盖的内表面固定，并处于端盖内表面凹镜镜面的焦点位置。
使用时，外界气体经由盒体上的通气孔、集气罐上的通孔进入集气罐内，红外光源发出的红外光照射集气罐内的气体，红外光的能量被瓦斯气体吸收，红外探测器探测由红外光源发出的红外光的能量变化，并将表征红外光能量变化的信号送入信号处理电路，经由信号处理电路处理后，将瓦斯气体浓度于显示屏上进行显示，如瓦斯气体浓度超过报警阈值时，信号处理电路驱动报警器报警、报警指示灯点亮。由于端盖的内表面为凹镜镜面，且红外光源、红外探测器分别通过支撑体安装于端盖内表面凹镜镜面的焦点位置，红外光源发出的红外光一部分直射与其正对的红外探测器，另一部分会经端盖的凹镜镜面平行出射，然后经由与其正对端盖的凹镜镜面反射至红外探测器，端盖上凹镜镜面的设置提高了红外光源的平行出射能量、以及吸收光程，使得红外光源发出的红外光经瓦斯气体吸收后更多的进入探测器，提高了检测效率，使得报警仪检测灵敏度高、精度高。
端盖中央分别开有与支撑体螺纹固定的固定孔；这样，实现了红外光源、红外探测器与集气部件的一体化固定，避免装配过程引起检测误差。
为了使本发明所述报警仪的检测单元不受外界恶劣环境影响而降低检测性能，盒体上的通气孔处设有防尘防水透气盖，所述防尘防水透气盖包括环状盖体、隔爆网、过滤网，过滤网采用聚四氟乙烯薄膜，隔爆网、过滤网由外向内依次与环状盖体固定；所述防尘防水透气盖作为瓦斯气体进入本发明所述报警仪检测单元集气罐的第一道屏障，主要用于防尘除水进气。其中，隔爆网隔离火花、防静电；过滤网采用不同孔径的聚四氟乙烯薄膜，用于防尘除水。
与现有瓦斯红外检测装置相比，本发明所述便携式红外瓦斯报警仪的检测单元结构简单、合理、紧凑，实现了一体化、微型化，不但便于加工，成本低，并使得检测单元的体积和质量大大减小，使得整个报警仪便于矿工随身携带，有利于矿工安全工作，也可推广应用在其它检测领域中；由于检测单元集气罐端盖的独特结构，使得由红外光源发出的红外光分布更加合理，红外光的利用率大大提高，进而提高了报警仪的灵敏度、响应速度、稳定性、测量精度，可广泛应用于煤矿井下瓦斯浓度检测、灾区事故泄漏检测、事故区域确认、以及泄漏物确认等方面。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明检测单元的结构示意图；
图3为图2的A-A剖面图；
图4为本发明端盖的结构示意图；
图5为图4的B-B剖面图；
图6为本发明防尘防水透气盖的结构示意图。
图中：1-盒体；2-通气孔；3-集气罐；4-通孔；5-筒体；6、7-端盖；8、9-支撑体；10-防尘防水透气盖；11-功能按钮；12-显示屏；13-报警器；14-报警指示灯；15-环状盖体；16-隔爆网；17-过滤网；18-红外光源；19-红外探测器；20-固定孔。
具体实施方式
如图1所示，便携式红外瓦斯报警仪，包括置于盒体1内的检测单元、与检测单元连接的信号处理电路，盒体1上设有与信号处理电路连接的功能按钮11、显示屏12、报警器13和报警指示灯14，盒体1上开有通气孔2，盒体1内的检测单元正对通气孔2固定；所述检测单元为内置有红外光源18、红外探测器19的集气罐3，集气罐3包含侧壁上开有通孔4的筒体5、分别固定于筒体5两端的端盖6、7，端盖6、7的内表面为凹镜镜面，红外光源18、红外探测器19分别通过支撑体8、9与两端盖6、7的内表面固定，并处于端盖6、7内表面凹镜镜面的焦点位置。端盖6、7中央分别开有与支撑体8、9螺纹固定的固定孔20；盒体1上的通气孔2处设有防尘防水透气盖10，所述防尘防水透气盖10包括环状盖体15、隔爆网16、过滤网17，过滤网17采用聚四氟乙烯薄膜，隔爆网16、过滤网17由外向内依次与环状盖体15固定。
具体实施时，红外探测器19采用双通道热释电探测器；集气罐3采用黄铜制成，且内部表面镀金，用以提高罐内的光洁度；红外光源18采用IRL715红外灯，可靠性高，输出稳定，寿命长，时间常数短(τ＝290ms)，工作在5伏电源时，寿命可达40000小时；使用时，将红外光源18的输出谱线扩展到中红外区的5μm左右。信号处理电路采用高集成度混合型芯片C8051F040作微控制器；本发明所述报警仪的电源要采用防爆电源，电池或外接电源皆可，尤其是稳定、可靠、防爆性能好的防爆电池，直接决定了本发明所述便携式红外瓦斯报警仪的体积、功耗，使本报警仪便携成为可能。