本发明专利技术涉及气体浓度检测技术领域，提供一种氧气浓度检测装置及其应用，所述氧气浓度检测装置包括：光学模块、信号检测单元、信号处理电路和单片机控制电路；当激光经氧气时，氧气分子对激光中755‑765nm波长范围内激光分量吸收后，经物体表面反射的部分激光经氧气吸收后照射回透镜，经透镜汇聚至信号检测单元；信号检测单元接收到汇聚的激光信号，并将激光信号转换为原始电信号；信号处理电路与信号检测单元电连接，信号处理电路接收并对原始电信号进行放大和滤波处理，得到处理后的电信号；单片机控制电路对处理后的电信号进行差分处理，得到待测氧气浓度信号。本发明专利技术能够测量空间中易燃气体中的氧气浓度，稳定性高、测量精度高。
Detection device of oxygen concentration in flammable gas and its application
【技术实现步骤摘要】
易燃气体中氧气浓度检测装置及其应用
本专利技术涉及气体浓度检测领域，尤其涉及一种易燃气体中氧气浓度检测装置及其应用。
技术介绍
许多行业需要对空气中氧气的浓度进行测试，目前应用于氧气测量的方式主要有，利用超声波技术测量氮氧混合气体中氧气比例，基于电化学和氧化物及半导体技术的氧气传感器，可调谐多模激光二极管激光器或可调谐单模激光二极管激光器通过对发射的激光束分成两束光束，其中一束直接被光电二极管采集，另一束经反射镜多次反射和氧气吸收后被光电二极管采集。现阶段超声波技术测量目标为氮氧混合气中氧气的混合比例，无法测量易燃气体和氧气混合气中氧气的浓度。电化学和氧化物及半导体技术测量氧气浓度存在响应时间长，需要定期维护，易受其他气体干扰的缺点，可调谐多模激光二极管激光器或可调谐单模激光二极管激光器将发射光束分成两束，需要反射镜多次反射，光路结构复杂，分光器件易受外界物理条件影响，在复杂环境中长期检测稳定性较差，上述测量方式测量目标为空间中单点的氧气浓度。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有技术的氧气检测设备只能测量单点的氧气浓度，运行过程中稳定性差、测量精度、响应速度低，不能及时反馈易燃气体中氧气浓度等技术问题，提出一种开放式的易燃气体中氧气浓度检测装置及应用，能够测量目标为空间中一定范围内氧气和易燃气体混合气中氧气的浓度，响应时间短、免维护、在环境恶劣条件下稳定性高、测量精度高、可对特定区域和人员难以到达区域中氧气浓度进行检测，无需消耗氧气反应物，具有便携性和免维护的优点。本专利技术提供了一种氧气浓度检测装置，包括：光学模块(5)、信号检测单元(7)、信号处理电路(12)和单片机控制电路(9)；所述光学模块(5)包括：透镜(3)、信号检测单元(7)和设置在透镜(3)附近的测量光激光器(4)；所述测量光激光器(4)与单片机控制电路(9)电连接；所述测量光激光器(4)发射激光，当激光经氧气时，氧气分子对激光中755nm-765nm波长范围内激光分量吸收后，经物体表面反射的部分激光经氧气吸收后照射回透镜(3)，经透镜(3)汇聚至信号检测单元(7)；所述信号检测单元(7)设置在透镜(3)的焦点处，所述信号检测单元(7)接收到经透镜(3)汇聚的激光信号，并将激光信号转换为原始电信号；所述信号处理电路(12)与信号检测单元(7)电连接，所述信号处理电路(12)接收并对原始电信号进行放大和滤波处理，得到处理后的电信号；所述单片机控制电路(9)与信号处理电路(12)电连接，所述单片机控制电路(9)对处理后的电信号进行差分处理，得到待测易燃气体中氧气浓度信号。优选的，所述透镜(3)表面镀有在755nm-765nm具有增透或滤光功能的介质膜。优选的，还包括无线传输模块或者有线传输模块；所述无线传输模块或者有线传输模块与单片机控制电路(9)电连接。优选的，还包括：外壳(1)，所述外壳(1)与测试区域有气体互通，所述外壳(1)内形成气室(8)。优选的，所述外壳(1)内配合设置一组反射镜(6)；所述反射镜(6)设置在测量光激光器(4)的出射方向，并将激光反射至透镜(3)。优选的，所述光学模块(5)、单片机控制电路(9)、信号处理电路(12)分别设置在外壳(1)内部。优选的，所述光学模块(5)还包括：指示光激光器；所述指示光激光器设置在测量光激光器(4)附近，用于指示测量光激光器(4)发出光束的位置，所述指示光激光器与单片机控制电路(9)电连接。优选的，还包括：外壳(1)；所述光学模块(5)设置在外壳(1)前端，所述单片机控制电路(9)、信号处理电路(12)分别设置在外壳(1)内部。对应地，本专利技术还提供了一种易燃气体中氧气浓度检测装置在原油储油罐及其他固定设备终端上的应用。本专利技术提供的一种易燃气体中氧气浓度检测装置及其应用，检测装置结合激光技术能够测量单点式及开放式空间中一定范围内的氧气浓度，具有稳定性高、测量精度高、响应速度快，可对特定区域和人员难以到达区域中氧气浓度进行检测，无需消耗氧气反应物，具有便携性和免维护的优点。本专利技术能够实现空间中0-50m范围内，定量检测装置与反射面间的氧气浓度。本专利技术能够解决原油储油罐以及易燃气体中氧气浓度快速检测问题。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的易燃气体中氧气浓度检测装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的光学模块的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的易燃气体中氧气浓度检测装置的模块示意图；图4是本专利技术实施例二提供的易燃气体中氧气浓度检测装置的结构示意图。附图标记：1、外壳；2、反射面；3、透镜；4、测量光激光器；5、光学模块；6、反射镜；7、信号检测单元；8、气室；9、单片机控制电路；10、激光光束；11、氧气；12、信号处理电路。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的易燃气体中氧气浓度检测装置的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供的易燃气体中氧气浓度检测装置，包括：光学模块5、信号检测单元7、信号处理电路12和单片机控制电路9。图2是本专利技术实施例一提供的光学模块5的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的易燃气体中氧气浓度检测装置的模块示意图。如图2、3所示，所述光学模块5包括：透镜3、信号检测单元7、设置在透镜3附近的测量光激光器4；所述测量光激光器4与单片机控制电路9电连接；测量光激光器4通过单片机控制电路9进行工作控制。所述透镜3表面镀有在信号检测单元7响应波长范围内(755nm-765nm)具有增透或滤光功能的介质膜，以达到增加测量光经过透镜3的透过率和信号检测单元7接收到特定光波段信号、屏蔽非特定光波段的非测量光的功能(特定光波段指755nm-765nm波长范围内具有吸收作用的某一谱线附近一定范围，该范围在755nm-765nm范围内的子范围，非特定光波段泛指755nm-765nm范围内，具有吸收作用的某一谱线附近一定范围以外的范围和755nm-765nm以外的信号检测单元响应的范围)。本实施例采用的测量光激光器4通过调制DFB(DistributedFeedbackLaser)或VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，垂直腔面发射激光器)激光半导体芯片额驱动电流的方式，调节激光半导体芯片发射激光的波长，将激光半导体芯片发出的光束耦合进单模光纤后经准直器准直或直接对激光半导体芯片发出的光束进行准直，准直后的激光光束能够检测氧气。本实施例的易燃气体中氧气浓度检测装置，属于单点式氧气浓度测量，还包括：外壳1，所述外壳1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种易燃气体中氧气浓度检测装置，其特征在于，包括：光学模块(5)、信号检测单元(7)、信号处理电路(12)和单片机控制电路(9)；/n所述光学模块(5)包括：透镜(3)、信号检测单元(7)和设置在透镜(3)附近的测量光激光器(4)；所述测量光激光器(4)与单片机控制电路(9)电连接；/n所述测量光激光器(4)发射激光，当激光经氧气时，氧气分子对激光中755nm-765nm波长范围内激光分量吸收后，经物体表面反射的部分激光经氧气吸收后照射回透镜(3)，经透镜(3)汇聚至信号检测单元(7)；/n所述信号检测单元(7)设置在透镜(3)的焦点处，所述信号检测单元(7)接收到经透镜(3)汇聚的激光信号，并将激光信号转换为原始电信号；/n所述信号处理电路(12)与信号检测单元(7)电连接，所述信号处理电路(12)接收并对原始电信号进行放大和滤波处理，得到处理后的电信号；/n所述单片机控制电路(9)与信号处理电路(12)电连接，所述单片机控制电路(9)对处理后的电信号进行差分处理，得到待测易燃气体中氧气浓度信号。/n
【技术特征摘要】
1.一种易燃气体中氧气浓度检测装置，其特征在于，包括：光学模块(5)、信号检测单元(7)、信号处理电路(12)和单片机控制电路(9)；
所述光学模块(5)包括：透镜(3)、信号检测单元(7)和设置在透镜(3)附近的测量光激光器(4)；所述测量光激光器(4)与单片机控制电路(9)电连接；
所述测量光激光器(4)发射激光，当激光经氧气时，氧气分子对激光中755nm-765nm波长范围内激光分量吸收后，经物体表面反射的部分激光经氧气吸收后照射回透镜(3)，经透镜(3)汇聚至信号检测单元(7)；
所述信号检测单元(7)设置在透镜(3)的焦点处，所述信号检测单元(7)接收到经透镜(3)汇聚的激光信号，并将激光信号转换为原始电信号；
所述信号处理电路(12)与信号检测单元(7)电连接，所述信号处理电路(12)接收并对原始电信号进行放大和滤波处理，得到处理后的电信号；
所述单片机控制电路(9)与信号处理电路(12)电连接，所述单片机控制电路(9)对处理后的电信号进行差分处理，得到待测易燃气体中氧气浓度信号。
2.根据权利要求1所述的易燃气体中氧气浓度检测装置，其特征在于，所述透镜(3)表面镀有在755nm-765nm具有增透或滤光功能的介质膜。
3.根据权利要求1所述的易燃气体中氧气浓度检测装置，其特征在于，还包括无线传输模块或者有线传输模块；
所述无线传输...
【专利技术属性】
技术研发人员：范明海，张奇，郭继泽，王维国，韩玉平，郝亚亮，臧东旺，胡顺亮，
申请(专利权)人：大连艾科科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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