專利名稱：開(kāi)放式天然氣泄漏多路監(jiān)測(cè)方法和光路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種氣體的激光光譜測(cè)量?jī)x器，具體是一種基于近紅外半導(dǎo)體激光吸收光譜法的光纖分布式開(kāi)放光程H2S和CH4氣體濃度多路監(jiān)測(cè)方法與儀器。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)綠色能源石油天然氣需求量的增加，石油天然氣在開(kāi)采、處理及運(yùn)輸過(guò)程中的安全問(wèn)題已經(jīng)引起人們的高度重視，特別是對(duì)于含硫化氫天然氣的安全監(jiān)測(cè)，由于其硫化氫成分具有很高的毒性和腐蝕性，如果沒(méi)有靈敏可靠的監(jiān)測(cè)裝置，一旦出現(xiàn)泄漏，會(huì)嚴(yán)重危及到人員和設(shè)備安全。
H2S是一種無(wú)色、劇毒、易燃的酸性氣體，其相對(duì)密度為1.176，較空氣重，硫化氫與空氣混合，體積分?jǐn)?shù)達(dá)4.3％～46％時(shí)就形成一種爆炸混合物。H2S是石油天然氣中常見(jiàn)的有毒氣體成分。硫化氫的毒性較一氧化碳大5～6倍。環(huán)境中的H2S濃度達(dá)到10ppm就可能對(duì)人體健康造成危害，達(dá)到100ppm以上就可能短時(shí)間內(nèi)引起生命危險(xiǎn)。2003年重慶開(kāi)縣特大井噴事故導(dǎo)致重大人員傷亡慘劇的直接原因就是H2S中毒。H2S還具有很強(qiáng)的腐蝕性，H2S環(huán)境會(huì)導(dǎo)致儀器設(shè)備使用壽命大大降低。甲烷是石油天然氣的主要成分，它是一種無(wú)色、無(wú)味、易燃、易爆氣體，空氣中的爆炸極限為5～16％體積混合比，由于天然氣泄漏引起的爆炸事故時(shí)有發(fā)生。CH4還是一種非常重要的溫室氣體，地球溫室效應(yīng)的20％是由甲烷引起，等量的甲烷對(duì)溫室效應(yīng)的作用是二氧化碳的22倍。因此，監(jiān)測(cè)天然氣泄漏，特別是對(duì)高含H2S石油天然氣的開(kāi)采、處理及運(yùn)輸過(guò)程的氣體泄漏進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)于人員和設(shè)備安全以及環(huán)境安全都是必不可少的。
國(guó)家安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例允許的八小時(shí)工作環(huán)境H2S濃度為10mg/m3，石油天然氣工業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)范對(duì)天然氣開(kāi)采及處理環(huán)境也有強(qiáng)制檢測(cè)要求。目前普遍使用的監(jiān)測(cè)儀器基本上還是基于電化學(xué)和半導(dǎo)體技術(shù)的點(diǎn)式儀器，這些儀器雖然有足夠的檢測(cè)靈敏度，但普遍具有響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、易中毒以及易受其它氣體干擾等缺點(diǎn)，儀器維護(hù)量大，而且對(duì)大范圍的監(jiān)測(cè)環(huán)境所需系統(tǒng)設(shè)備代價(jià)極高，如輸送管線、儲(chǔ)氣站等?；诩す夤庾V技術(shù)的氣體傳感技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)氣體的高靈敏、高分辨、非接觸在線檢測(cè)，不存在中毒問(wèn)題，儀器維護(hù)量低。通過(guò)多氣體成分的同時(shí)測(cè)量，還可以極大提高監(jiān)測(cè)的靈敏度和可靠性，減少安全監(jiān)測(cè)的誤報(bào)率。利用光纖分布式系統(tǒng)可以使用一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氣體的多路測(cè)量。因此，基于激光光譜法的氣體檢測(cè)技術(shù)在石油天然氣泄漏在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有著廣闊應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的開(kāi)放式天然氣泄漏多路監(jiān)測(cè)方法和光路結(jié)構(gòu)，使用兩臺(tái)近紅外波段DFB半導(dǎo)體激光器，利用H2S和CH4在近紅外光譜區(qū)的特征吸收，并結(jié)合光纖光開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)H2S和CH4的分時(shí)和多路檢測(cè)，采用波長(zhǎng)調(diào)制光譜和二次諧波檢測(cè)技術(shù)、開(kāi)放式長(zhǎng)光程技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大監(jiān)測(cè)范圍的快速、高靈敏、無(wú)干擾的氣體濃度測(cè)量。采用背景光強(qiáng)信號(hào)擬合的方法消除了光強(qiáng)波動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響。通過(guò)對(duì)天然氣成分中H2S和CH4的同時(shí)檢測(cè)，提高了對(duì)天然氣泄漏監(jiān)測(cè)的靈敏度和可靠性。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下開(kāi)放式天然氣泄漏多路監(jiān)測(cè)方法，其特征在于是采用中心波長(zhǎng)為1577nm的近紅外DFB半導(dǎo)體激光器作為H2S的檢測(cè)激光光源，將激光器輸出中心波長(zhǎng)調(diào)諧到1576.3nm H2S的一條吸收線中心，將100Hz鋸齒波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上使激光波長(zhǎng)緩慢掃描過(guò)H2S氣體的吸收線，同時(shí)將10KHz正弦波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上對(duì)激光輸出波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧；采用中心波長(zhǎng)為1653nm的近紅外DFB半導(dǎo)體激光器作為CH4的檢測(cè)激光光源，將激光器輸出中心波長(zhǎng)調(diào)諧到1653.7nm CH4的一條吸收線中心，將100Hz鋸齒波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上使激光波長(zhǎng)緩慢掃描過(guò)CH4氣體的吸收線，同時(shí)將10KHz正弦波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上對(duì)激光輸出波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)制；兩臺(tái)激光器經(jīng)尾纖輸出，首先通過(guò)連接法蘭耦合入1×2光開(kāi)關(guān)，1×2光開(kāi)關(guān)選通輸出的激光束從輸出1×N光開(kāi)關(guān)的輸入端進(jìn)入，從輸出1×N光開(kāi)關(guān)的N個(gè)輸出端依次輸出，依次傳輸?shù)絅個(gè)外光路，每個(gè)外光路由卡塞格林型的收發(fā)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和其前方放置的多元件角反射鏡組組成，激光束經(jīng)望遠(yuǎn)鏡內(nèi)軸線中安裝的離軸拋物面鏡擴(kuò)束后以平行光出射，光束經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)域后被放置在光路另一端的角反射鏡組反射后沿原光路返回，反射回來(lái)的光被望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的主球面鏡收集，然后由與離軸拋物面鏡背向安裝的副球面鏡聚焦并導(dǎo)出到光纖上，經(jīng)輸入1×N光開(kāi)關(guān)的N個(gè)輸入端輸入，其輸出端設(shè)置有一個(gè)充滿一個(gè)大氣壓H2S和CH4標(biāo)準(zhǔn)混合氣體的校準(zhǔn)吸收池，用于對(duì)檢測(cè)吸收信號(hào)的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)；輸入1×N光開(kāi)關(guān)輸出的光經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)吸收池后聚焦到一個(gè)紅外光電探測(cè)器的光敏面上，探測(cè)器信號(hào)被分為兩路，一路送鎖相放大器進(jìn)行二次諧波信號(hào)檢測(cè)，鎖相放大器的參考信號(hào)來(lái)自激光器調(diào)制的10KHz正弦波信號(hào)，另一路直接送數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊處理；1×2光開(kāi)關(guān)依據(jù)數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊發(fā)出的選通信號(hào)順序?qū)z測(cè)激光耦合到輸出端，輸出1×N光開(kāi)關(guān)與輸入1×N光開(kāi)關(guān)的端口選通根據(jù)數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊發(fā)出的選通信號(hào)同步選通，完成對(duì)H2S和CH4的分時(shí)多路檢測(cè)。
開(kāi)放式天然氣泄漏多路監(jiān)測(cè)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于機(jī)箱內(nèi)安裝有1577nm近紅外DFB半導(dǎo)體激光器、1653nm近紅外DFB半導(dǎo)體激光器，上述兩臺(tái)激光器的尾纖輸出耦合入1×2光開(kāi)關(guān)，1×2光開(kāi)關(guān)的選通輸出端與輸出1×N光開(kāi)關(guān)的輸入端連接，輸出1×N光開(kāi)關(guān)的N個(gè)輸出端通過(guò)N個(gè)光纖外接N個(gè)外光路，每個(gè)外光路均由卡塞格林型的收發(fā)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和多元件角反射鏡組組成，望遠(yuǎn)鏡的鏡筒內(nèi)軸線上安裝有離軸拋物面鏡，離軸拋物面鏡的背后是副球面鏡，望遠(yuǎn)鏡鏡筒的底部有主球面鏡，主球面鏡的中心有副球面鏡聚焦的激光耦合出口，離軸拋物面鏡的鏡面上方的鏡筒側(cè)壁上開(kāi)有激光入射口，輸出1×N光開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸出端和每個(gè)望遠(yuǎn)鏡鏡筒上的激光入射口之間連接有光纖，每個(gè)望遠(yuǎn)鏡的激光耦合出口均連接有光纖接入和輸入1×N光開(kāi)關(guān)的N個(gè)輸入端，輸入1×N光開(kāi)關(guān)的輸出端安裝有一個(gè)充滿一個(gè)大氣壓H2S和CH4標(biāo)準(zhǔn)混合氣體的校準(zhǔn)吸收池，校準(zhǔn)吸收池后的光路上有聚焦透鏡、紅外光電探測(cè)器。
所述的N為8。
本發(fā)明利用最新的近紅外可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)、開(kāi)放式長(zhǎng)光程技術(shù)和分布式光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍的環(huán)境中H2S和CH4濃度的實(shí)時(shí)、多光路遙測(cè)，利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)高分辨特點(diǎn)消除了環(huán)境空氣中其它氣體成分的干擾，從技術(shù)上克服了傳統(tǒng)點(diǎn)式儀器響應(yīng)速度慢、易受干擾、易中毒、不能實(shí)現(xiàn)大范圍連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及成本高等缺點(diǎn)，利用一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多光路監(jiān)測(cè)，降低了大范圍氣體泄漏監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)成本，對(duì)H2S和CH4濃度的檢測(cè)限低于1ppm，滿足了工業(yè)環(huán)境安全監(jiān)測(cè)的需要，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然氣泄漏的高靈敏、大范圍的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2光纖耦合收發(fā)一體光學(xué)望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3角反射鏡組結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1、圖2、圖3。
圖中標(biāo)號(hào)1、主機(jī)箱，2、主電源開(kāi)關(guān)，3、數(shù)據(jù)傳輸接口，4、1577nm半導(dǎo)體激光溫度電流控制模塊，5、信號(hào)發(fā)生電路，6、1653nm半導(dǎo)體激光溫度電流控制模塊，7、1577nm近紅外DFB半導(dǎo)體激光器，8、1653nm近紅外DFB半導(dǎo)體激光器，9、1×2光開(kāi)關(guān)，10、1×2光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，11、輸出1×8光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，12、輸出1×8光開(kāi)關(guān)，13、輸出光纖連接器，14輸入光纖連接器，15、總電源插座，16、風(fēng)扇，17、輸入1×8光開(kāi)關(guān)，18、輸入1×8光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，19、直流穩(wěn)壓電源，20、校準(zhǔn)吸收池，21、聚焦透鏡，22、紅外光電探測(cè)器，23、鎖相放大器，24、數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊，25、液晶顯示屏。上述所涉及的部件均是安裝在機(jī)箱1上。26、輸出單模光纖，27、輸入單模光纖，28、收發(fā)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，29、角反射鏡組，30、主球面鏡，31、副球面鏡，32、離軸拋物面鏡，33、望遠(yuǎn)鏡窗片，34、輸入光纖耦合器35、導(dǎo)出光纖耦合器。
本發(fā)明采用中心波長(zhǎng)為1577nm的近紅外DFB半導(dǎo)體激光器7作為H2S的檢測(cè)激光光源，激光器溫度和電流控制模塊4通過(guò)激光溫度、電流控制將激光器輸出中心波長(zhǎng)調(diào)諧到1576.3nm H2S的一條吸收線中心，信號(hào)發(fā)生電路5產(chǎn)生的100Hz鋸齒波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上使激光波長(zhǎng)緩慢掃描過(guò)H2S氣體的吸收線，信號(hào)發(fā)生電路5同時(shí)產(chǎn)生10KHz正弦波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上對(duì)激光輸出波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧。采用中心波長(zhǎng)為1653nm的近紅外DFB半導(dǎo)體激光器8作為CH4的檢測(cè)激光光源，利用激光器溫度和電流控制模塊6將激光器輸出中心波長(zhǎng)調(diào)諧到1653.7nm CH4的一條吸收線中心，激光器8與激光器7共用由信號(hào)發(fā)生電路5產(chǎn)生的波長(zhǎng)掃描和調(diào)制信號(hào)。兩臺(tái)激光器經(jīng)尾纖輸出，首先通過(guò)連接法蘭耦合入1×2光開(kāi)關(guān)9，1×2光開(kāi)關(guān)9在數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊24發(fā)出的選通信號(hào)作用下順序?qū)z測(cè)激光耦合到二個(gè)輸出端，實(shí)現(xiàn)H2S和CH4氣體的分時(shí)檢測(cè)。1×2光開(kāi)關(guān)9選通輸出的激光束通過(guò)單模光纖與輸出1×8光開(kāi)關(guān)12的輸入端連接，1×8光開(kāi)關(guān)12的選通信號(hào)也是由數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊24發(fā)出，1×8光開(kāi)關(guān)12順序?qū)⑤斎爰す怦詈系?個(gè)輸出端，輸出端通過(guò)光纖26與外光路連接，實(shí)現(xiàn)單套系統(tǒng)的8路分時(shí)檢測(cè)。1×8光開(kāi)關(guān)12的通道掃描周期為24s，單通道檢測(cè)時(shí)間為3s，在每個(gè)通道檢測(cè)周期內(nèi)，1×2光開(kāi)關(guān)8對(duì)輸出通道掃描一個(gè)周期，也就是將兩臺(tái)激光器的輸出順序耦合到外檢測(cè)光路，完成對(duì)H2S和CH4氣體濃度的一次順序檢測(cè)。1×8光開(kāi)關(guān)12的8個(gè)輸出端通過(guò)單模光纖分別與8個(gè)外檢測(cè)光路連接，外光路采用的是開(kāi)放式雙光路設(shè)計(jì)，由卡塞格林型的收發(fā)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡28和多元件角反射鏡組29組成，最大設(shè)計(jì)光程為500m。激光束經(jīng)過(guò)光纖由輸入光纖耦合器34耦合到收發(fā)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡28，耦合光束經(jīng)離軸拋物面鏡32擴(kuò)束后以平行光出射，光束經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)域后被放置在光路另一端的角反射鏡組29反射后沿原光路返回，反射回來(lái)的光被望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的主球面鏡30收集，然后由副球面鏡31聚焦到導(dǎo)出光纖耦合器35的耦合端上，由耦合器耦合入單模光纖27傳輸回主機(jī)系統(tǒng)。8路返回光信號(hào)通過(guò)主機(jī)箱的光纖連接器14與輸入1×8光開(kāi)關(guān)17的8個(gè)輸入端連接，光開(kāi)關(guān)17與光開(kāi)關(guān)12通道選擇同步，順序?qū)⒏鳈z測(cè)光路的返回光信號(hào)選通到光開(kāi)關(guān)17的輸出端。光開(kāi)關(guān)17出射端口有一個(gè)內(nèi)置的充滿一個(gè)大氣壓H2S和CH4標(biāo)準(zhǔn)混合氣體的10cm校準(zhǔn)吸收池14，用于對(duì)檢測(cè)吸收信號(hào)的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。光開(kāi)關(guān)13出射光經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)吸收池20后聚焦到一個(gè)紅外光電探測(cè)器22的光敏面上。探測(cè)器信號(hào)被分為兩路，一路送鎖相放大器23進(jìn)行二次諧波信號(hào)檢測(cè)，鎖相放大器23的參考信號(hào)來(lái)自于信號(hào)發(fā)生電路5產(chǎn)生的正弦調(diào)制信號(hào)。另一路直接送數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊24，首先進(jìn)行數(shù)字低通濾波，然后對(duì)其作線性擬合作為激光光強(qiáng)信號(hào)，鎖相放大器23輸出的二次諧波信號(hào)利用擬合光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行歸一化處理以消除光強(qiáng)波動(dòng)對(duì)濃度檢測(cè)的影響。歸一化后的二次諧波信號(hào)經(jīng)多次累加平均得到一條檢測(cè)吸收譜，利用預(yù)先保存的校準(zhǔn)吸收池20吸收信號(hào)對(duì)檢測(cè)吸收譜進(jìn)行最小二乘積擬合并扣除校準(zhǔn)池氣體濃度得到氣體的光程積分濃度，或除以總光程得到光程平均的氣體濃度。
權(quán)利要求
1.開(kāi)放式天然氣泄漏多路監(jiān)測(cè)方法，其特征在于是采用中心波長(zhǎng)為1577nm的近紅外DFB半導(dǎo)體激光器作為H2S的檢測(cè)激光光源，將激光器輸出中心波長(zhǎng)調(diào)諧到1576.3nm H2S的一條吸收線中心，將100Hz鋸齒波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上使激光波長(zhǎng)緩慢掃描過(guò)H2S氣體的吸收線，同時(shí)將10KHz正弦波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上對(duì)激光輸出波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧；采用中心波長(zhǎng)為1653nm的近紅外DFB半導(dǎo)體激光器作為CH4的檢測(cè)激光光源，將激光器輸出中心波長(zhǎng)調(diào)諧到1653.7nm CH4的一條吸收線中心，將100Hz鋸齒波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上使激光波長(zhǎng)緩慢掃描過(guò)CH4氣體的吸收線，同時(shí)將10KHz正弦波信號(hào)疊加在激光器的驅(qū)動(dòng)電流上對(duì)激光輸出波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)制；兩臺(tái)激光器經(jīng)尾纖輸出，首先通過(guò)連接法蘭耦合入1×2光開(kāi)關(guān)，1×2光開(kāi)關(guān)選通輸出的激光束從輸出1×N光開(kāi)關(guān)的輸入端進(jìn)入，從輸出1×N光開(kāi)關(guān)的N個(gè)輸出端依次輸出，依次傳輸?shù)絅個(gè)外光路，每個(gè)外光路由卡塞格林型的收發(fā)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和其前方放置的多元件角反射鏡組組成，激光束經(jīng)望遠(yuǎn)鏡內(nèi)軸線中安裝的離軸拋物面鏡擴(kuò)束后以平行光出射，光束經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)域后被放置在光路另一端的角反射鏡組反射后沿原光路返回，反射回來(lái)的光被望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的主球面鏡收集，然后由與離軸拋物面鏡背向安裝的副球面鏡聚焦并導(dǎo)出到光纖上，經(jīng)輸入1×N光開(kāi)關(guān)的N個(gè)輸入端輸入，其輸出端設(shè)置有一個(gè)充滿一個(gè)大氣壓H2S和CH4標(biāo)準(zhǔn)混合氣體的校準(zhǔn)吸收池，用于對(duì)檢測(cè)吸收信號(hào)的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)；輸入1×N光開(kāi)關(guān)輸出的光經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)吸收池后聚焦到一個(gè)紅外光電探測(cè)器的光敏面上，探測(cè)器信號(hào)被分為兩路，一路送鎖相放大器進(jìn)行二次諧波信號(hào)檢測(cè)，鎖相放大器的參考信號(hào)來(lái)自激光器調(diào)制的10KHz正弦波信號(hào)，另一路直接送數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊處理；1×2光開(kāi)關(guān)依據(jù)數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊發(fā)出的選通信號(hào)順序?qū)z測(cè)激光耦合到輸出端，輸出1×N光開(kāi)關(guān)與輸入1×N光開(kāi)關(guān)的端口選通根據(jù)數(shù)據(jù)采集、處理和控制模塊發(fā)出的選通信號(hào)同步選通，完成對(duì)H2S和CH4的分時(shí)多路檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求要1所述的方法，其特征在于所述的N為8。
3.開(kāi)放式天然氣泄漏多路監(jiān)測(cè)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于機(jī)箱內(nèi)安裝有1577nm近紅外DFB半導(dǎo)體激光器、1653nm近紅外DFB半導(dǎo)體激光器，上述兩臺(tái)激光器的尾纖輸出耦合入1×2光開(kāi)關(guān)，1×2光開(kāi)關(guān)的選通輸出端與輸出1×N光開(kāi)關(guān)的輸入端連接，輸出1×N光開(kāi)關(guān)的N個(gè)輸出端通過(guò)N個(gè)光纖外接N個(gè)外光路，每個(gè)外光路均由卡塞格林型的收發(fā)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和多元件角反射鏡組組成，望遠(yuǎn)鏡的鏡筒內(nèi)軸線上安裝有離軸拋物面鏡，離軸拋物面鏡的背后是副球面鏡，望遠(yuǎn)鏡鏡筒的底部有主球面鏡，主球面鏡的中心有副球面鏡聚焦的激光耦合出口，離軸拋物面鏡的鏡面上方的鏡筒側(cè)壁上開(kāi)有激光入射口，輸出1×N光開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸出端和每個(gè)望遠(yuǎn)鏡鏡筒上的激光入射口之間連接有光纖，每個(gè)望遠(yuǎn)鏡的激光耦合出口均連接有光纖接入和輸入1×N光開(kāi)關(guān)的N個(gè)輸入端，輸入1×N光開(kāi)關(guān)的輸出端安裝有一個(gè)充滿一個(gè)大氣壓H2S和CH4標(biāo)準(zhǔn)混合氣體的校準(zhǔn)吸收池，校準(zhǔn)吸收池后的光路上有聚焦透鏡、紅外光電探測(cè)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的N為8。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于半導(dǎo)體激光吸收光譜法的開(kāi)放式天然氣泄漏多路監(jiān)測(cè)方法和光路結(jié)構(gòu)，包括有主機(jī)箱和開(kāi)放式長(zhǎng)光程系統(tǒng)，主機(jī)箱上安裝有電源插座、開(kāi)關(guān)、風(fēng)扇、光纖連接器，數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于機(jī)箱內(nèi)有近紅外半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光控制器、鎖相放大器、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集處理和控制模塊，光開(kāi)關(guān)，光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，紅外探測(cè)器，主機(jī)箱與現(xiàn)場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)光纖連接。開(kāi)放式光學(xué)系統(tǒng)包括收發(fā)一體的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和多元件角反射鏡陣列，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡上有輸入光纖耦合器和輸出光纖耦合器。本發(fā)明利用基于光開(kāi)關(guān)技術(shù)的光纖分布式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了多氣體組分和多光路的分時(shí)檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01M3/38GK1888865SQ200610041088
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月19日
發(fā)明者陳東, 劉文清, 劉建國(guó), 闞瑞鋒, 方曦, 陳玖英, 王敏, 夏惠, 王曉梅, 王鐵棟, 張玉鈞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所