專利名稱：基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于火災(zāi)氣體檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置。
背景技術(shù)：
在火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警技術(shù)方面，由于各種固體可燃物多為有機(jī)物，在火災(zāi)發(fā)生的早期階段，會(huì)產(chǎn)生CO等氣體，同時(shí)火災(zāi)早期沒有熱氣流擾動(dòng)，CO等氣體能在空氣中遵循布朗運(yùn)動(dòng)自由擴(kuò)散，且能穿過室內(nèi)熱屏障、屋頂空間、空穴、門縫等，現(xiàn)有的早期火災(zāi)探測(cè)器采用離子、光電感煙探測(cè)器，這些探測(cè)器發(fā)現(xiàn)陰燃火災(zāi)較為緩慢。利用這些器件制作的氣體傳感元件具有易中毒、穩(wěn)定性差、壽命短以及使用不便等缺點(diǎn)，因此尋求一種利用光聲等原理制成的CO等氣體火災(zāi)探測(cè)器是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、靈敏度高、既可便攜式也可固定在現(xiàn)場(chǎng)的基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置。
本實(shí)用新型提出的一種基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，由光聲光譜氣體分析裝置和火災(zāi)報(bào)警控制裝置組成，光聲光譜氣體分析裝置由光源1、斬波器34、濾光片選擇輪4、濾光片輪軸5、光聲池6、微音器7、紅外探測(cè)器8、氣體分析裝置電源10、控制裝置11、基座12、采氣泵23、質(zhì)量流量計(jì)32、火災(zāi)報(bào)警控制裝置組成，其中，斬波器34由斬波器立柱2和斬波器葉輪3組成，斬波器葉輪3固定于斬波器立柱2上，斬波器立柱2固定于基座12上；濾光片選擇輪4固定于波光片輪軸5上；光聲池6中空，內(nèi)壁為呈圓柱形的光聲池鍍金管35；微音器7為二只，分別固定于光聲池鍍金管35的中央；氣體分析裝置電源10固定于基座12上，由放大器24、控制器電源25、執(zhí)行器電源26和光源電源27組成；控制裝置11固定于基座上，由濾光片輪控制器28、電磁閥控制器29、采氣泵控制器30、質(zhì)量流量計(jì)控制器31組成，控制裝置11連接數(shù)據(jù)采集器39；放大器24為二個(gè)，一個(gè)固定于光聲池6的上端，另一個(gè)放大器24固定于紅外探測(cè)器8一側(cè)；光聲池24外圍設(shè)有進(jìn)氣孔36、出氣孔37；電磁閥22為兩個(gè)，分別連接光聲池的進(jìn)氣孔36、出氣孔37；采氣泵23的一端連接電磁閥22，另一端連接質(zhì)量流量計(jì)32；光源1對(duì)準(zhǔn)斬波器的進(jìn)光口，斬波器的出光口對(duì)準(zhǔn)濾光片選擇輪上的濾光片38，濾光片38對(duì)準(zhǔn)光聲池6的進(jìn)光口，光聲池6的出光口對(duì)準(zhǔn)紅外探測(cè)器8；火災(zāi)報(bào)警控制裝置由數(shù)據(jù)采集器39、微機(jī)33和打印機(jī)經(jīng)電路連接組成，火災(zāi)報(bào)警控制裝置的數(shù)據(jù)采集器39與氣體分析裝置的控制裝置11相聯(lián)。
本實(shí)用新型中，控制器電源25分別連接放大器24、濾光片選擇輪4、電磁閥控制器29、采氣泵控制器30、質(zhì)量流量計(jì)控制器31；執(zhí)行器電源25分別連接濾光片輪控制器28、電磁閥22；光源電源27連接光源1。
本實(shí)用新型中，控制裝置11中的濾光片選擇輪控制器28連接濾光片選擇輪4、電磁閥控制器29連接電磁閥22，采氣泵控制器30連接采氣泵23，質(zhì)量流量計(jì)控制器31連接質(zhì)量流量計(jì)32。
本實(shí)用新型中，火災(zāi)報(bào)警控制裝置可以選用通用的火災(zāi)報(bào)警器，較佳的可以選用在微機(jī)33面板上設(shè)有液晶顯示屏14、聯(lián)動(dòng)指示信息15、火災(zāi)報(bào)警信息16、狀態(tài)指示燈17、功能操作鍵18、直接起停鍵19、氣體光聲光譜分析裝置控制鍵20，這些部件分別與微機(jī)33的控制芯片連接。
本實(shí)用新型中，濾光片選擇輪4呈圓形，以圓軸為中心四周對(duì)稱分布四塊濾光片38。通過轉(zhuǎn)到不同的濾光片可以分別對(duì)4種氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，在外界環(huán)境干擾因素比較大的情況下，也可以安裝與之相對(duì)應(yīng)的濾光片作為參考，這樣既可以同時(shí)測(cè)量3種氣體，也很好地避免了外界環(huán)境帶來的干擾。
本實(shí)用新型中，罩殼9通過螺栓連接基座12。
本實(shí)用新型中，罩殼9的底部設(shè)有減震塑料墊腳13。
本實(shí)用新型中，光源1采用大功率紅外輻射光源。
本實(shí)用新型中，光聲池6外部可采用鋁材料，主要考慮導(dǎo)熱性好，重量輕。內(nèi)部為光聲池鍍金管可采用黃銅材料，其內(nèi)壁采用圓柱形結(jié)構(gòu)，并經(jīng)過拋光鍍金，同時(shí)光聲池鍍金管內(nèi)壁中央上下各放置了一只高精度微音器7。
本實(shí)用新型工作時(shí)有兩種狀態(tài)主動(dòng)采氣和被動(dòng)采氣，對(duì)常壓氣體樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可以外接采氣管利用光聲氣體分析儀中的采氣泵主動(dòng)采集氣體樣品；對(duì)正壓氣體樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)關(guān)閉采氣泵即可實(shí)現(xiàn)被動(dòng)采氣，并且可以利用質(zhì)量流量控制計(jì)實(shí)現(xiàn)流速和成分比例的控制。氣體濃度測(cè)量的過程為裝置開機(jī)初始化，包括鎖相放大器初始化，光源預(yù)熱，濾光片定位，斬波器運(yùn)行等準(zhǔn)備工作。光源聚焦進(jìn)入光聲池，光聲池內(nèi)的被測(cè)氣體吸收激光輻射能量而產(chǎn)生壓力波，由微音器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過計(jì)算機(jī)計(jì)算得出相應(yīng)的氣體濃度；火災(zāi)報(bào)警控制裝置通過程序或者操作指令，控制進(jìn)氣/出氣電磁閥和氣體采集泵采集氣體，氣體進(jìn)入光聲池后進(jìn)行光聲測(cè)量時(shí)關(guān)閉氣閥。如果需要用標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)裝置進(jìn)行標(biāo)定，可通過計(jì)算機(jī)-AD/DA數(shù)據(jù)采集器-氣體質(zhì)量流量控制計(jì)來控制氣體的進(jìn)氣流量和配比，從而可以用已知濃度的氣體來標(biāo)定裝置。火災(zāi)報(bào)警控制裝置通過USB接口的GPIB模塊控制放大器進(jìn)行靈敏度、時(shí)間常數(shù)的選擇，按順序采集光聲信號(hào)和光源功率信號(hào)，并作相應(yīng)于當(dāng)前濾光片透射波長的氣體濃度計(jì)算?；馂?zāi)報(bào)警控制裝置液晶屏顯示和存儲(chǔ)氣體測(cè)量的結(jié)果，當(dāng)氣體濃度值超過報(bào)警值時(shí)裝置發(fā)出聲光報(bào)警。氣體采樣的間隔、采樣次數(shù)、測(cè)量時(shí)間、報(bào)警域值可人為設(shè)定。
本實(shí)用新型的火災(zāi)報(bào)警控制裝置采用先進(jìn)的微計(jì)算機(jī)作為處理核心，具有數(shù)據(jù)采集處理、液晶顯示、按鈕控制操作、火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)及報(bào)警、早期故障檢測(cè)及報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)編程、事件記錄、靈敏度設(shè)定、復(fù)位、自檢及裝置維護(hù)等功能。液晶顯示屏14實(shí)時(shí)顯示被測(cè)氣體濃度曲線，當(dāng)氣體濃度超過設(shè)定值，顯示火災(zāi)報(bào)警信息16并顯示相應(yīng)的狀態(tài)指示燈17，光聲光譜氣體分析裝置的氣體種類選擇，采樣時(shí)間，次數(shù)，流量計(jì)配比等功能都由氣體光聲光譜分析裝置控制鍵20操作完成，功能操作鍵18用來選擇不同的功能，便于對(duì)不同功能加以設(shè)置，直接起停鍵19用來啟動(dòng)和停止火災(zāi)報(bào)警控制裝置，所有報(bào)警記錄，故障記錄都可以通過火災(zāi)報(bào)警控制裝置自帶的打印機(jī)打印出來。光聲光譜氣體分析裝置與火災(zāi)報(bào)警控制裝置組成一套有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置。
本實(shí)用新型中，光聲光譜氣體分析裝置的CPU控制芯片安裝在火災(zāi)報(bào)警控制裝置內(nèi)，氣體光聲光譜分析裝置與火災(zāi)報(bào)警控制裝置組成一套基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，光聲光譜氣體分析裝置的所有控制都由火災(zāi)報(bào)警控制裝置面板上的氣體光聲光譜分析裝置控制鍵20操作，光聲光譜氣體分析裝置的氣體種類選擇，采樣時(shí)間，次數(shù)，流量計(jì)配比等功能都由光聲光譜氣體分析裝置控制鍵20操作完成。
本實(shí)用新型能同時(shí)測(cè)量CO、CO2、H2S等三種氣體，且具有檢測(cè)靈敏度高、氣體選擇性好、可靠性高和響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的早期報(bào)警及微量有毒有害氣體泄漏的快速、準(zhǔn)確探測(cè)。


圖1為本實(shí)用新型氣體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型火災(zāi)報(bào)警控制裝置面板示意圖。
圖3為本實(shí)用新型濾光片選擇輪結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型氣體分析裝置電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)1為光源，2為斬波器立柱，3為斬波器葉輪，4為濾光片選擇輪，5為濾光片輪軸，6為光聲池，7為微音器，8為紅外探測(cè)器，9為儀器外殼，10為氣體分析裝置電源，11為控制裝置，12為基座，13為減震塑料墊腳，14為液晶顯示屏，15為聯(lián)動(dòng)指示信息，16為火災(zāi)報(bào)警信息，17為狀態(tài)指示燈，18為功能操作鍵，19為直接啟停鍵，20為光聲光譜氣體分析裝置控制鍵，21為打印機(jī)，22為電磁閥，23為采氣泵，24為放大器，25為控制器電源，26為執(zhí)行器電源，27為光源電源，28為濾光片輪控制器，29為電磁閥控制器，30為采氣泵控制器，31為質(zhì)量流量計(jì)控制器，32為質(zhì)量流量計(jì)，33為微機(jī)，34為斬波器，35為光聲池鍍金管，36為光聲池進(jìn)氣孔，37為光聲池出氣孔，38為濾光片，39為數(shù)據(jù)采集器。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
實(shí)施例1，將下列部件按圖1-圖5所示方式連接，該領(lǐng)域技術(shù)人員均能順利完成本實(shí)用新型裝置的實(shí)施。光源1采用大功率紅外熱輻射光源，型號(hào)為IR-12，HawkEye Technologies，LLC，并通過橢球面反射鏡使得紅外光能夠很好的聚焦穿過濾光片進(jìn)入光聲池6，光聲池鍍金管35采用黃銅材料，其內(nèi)壁采用圓柱形結(jié)構(gòu)，并經(jīng)過拋光鍍金，其尺寸為直徑14mm，長為50mm的圓柱形。斬波器型號(hào)為Scitec Cop.CD-12，主要由斬波器立柱2和斬波器葉輪3組成，濾光片選擇輪4緊挨著斬波器葉輪，濾光片輪軸5用于固定濾光片選擇輪4，濾光片選擇輪4呈圓形，以圓軸為中心四周對(duì)稱分布四塊濾光片，濾光片的有效通光孔徑為25mm。微音器型號(hào)為EK3133，分別置于光聲池6中央內(nèi)壁，紅外探測(cè)器型號(hào)為kT-3130，固定于基座上，氣體分析裝置電源10和控制裝置11分別固定于基座上，氣體分析裝置電源10由放大器及控制器電源、執(zhí)行器電源和光源電源三部分組成；控制裝置11由濾光片輪控制器、電磁閥控制器、采氣泵控制器、質(zhì)量流量計(jì)控制器組成。電磁閥采用的是2P025-06-DC12V電磁閥，采氣泵采用了8032系列膜片式電磁泵，質(zhì)量流量計(jì)型號(hào)是D07-12A。整個(gè)裝置由儀器外殼9罩著，儀器外殼9材料采用厚度為1mm的鋁板，基座12采用厚度為15mm的鋁板，外殼底部安裝有減震塑料墊腳13。火災(zāi)報(bào)警控制裝置采用SA4050型火災(zāi)報(bào)警控制裝置，氣體光聲光譜分析裝置CPU控制芯片位于SA4050火災(zāi)報(bào)警控制裝置內(nèi)，氣體光聲光譜分析裝置的所有控制都由SA4050火災(zāi)報(bào)警控制裝置面板上的鍵操作。SA4050火災(zāi)報(bào)警控制裝置面板由液晶顯示屏14、聯(lián)動(dòng)指示信息15、火災(zāi)報(bào)警信息16、狀態(tài)指示燈17、功能操作鍵18、直接起停鍵19、氣體光聲光譜分析裝置控制鍵20、打印機(jī)21等組成。數(shù)據(jù)采集器的型號(hào)為USB-6008，氣體光聲光譜分析裝置與SA4050火災(zāi)報(bào)警控制裝置組成一套基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置。
權(quán)利要求1.一種基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，由光聲光譜氣體分析裝置和火災(zāi)報(bào)警控制裝置組成，其特征在于光聲光譜氣體分析裝置由光源(1)、斬波器(34)、濾光片選擇輪(4)、濾光片輪軸(5)、光聲池(6)、微音器(7)、紅外探測(cè)器(8)、氣體分析裝置電源(10)、控制裝置(11)、基座(12)、采氣泵(23)、質(zhì)量流量計(jì)(32)組成，斬波器(34)由斬波器立柱(2)和斬波器葉輪(3)組成，斬波器葉輪(3)固定于斬波器立柱(2)上，斬波器立柱(2)固定于基座(12)上；濾光片選擇輪(4)固定于波光片輪軸(5)上；光聲池(6)中部空心，內(nèi)壁為呈圓柱形的光聲池鍍金管(35)；微音器(7)為二只，分別固定于光聲池鍍金管(35)的中央；氣體分析裝置電源(10)固定于基座(12)上，由放大器(24)、控制器電源(25)、執(zhí)行器電源(26)和光源電源(27)組成；控制裝置(11)固定于基座上，由濾光片輪控制器(28)、電磁閥控制器(29)、采氣泵控制器(30)、質(zhì)量流量計(jì)控制器(31)組成，控制裝置(11)連接數(shù)據(jù)采集器(33)；放大器(24)為二個(gè)，一個(gè)固定于光聲池(6)的上端，另一個(gè)放大器(24)固定于紅外探測(cè)器(8)一側(cè)；光聲池(24)外圍設(shè)有進(jìn)氣孔(36)、出氣孔(37)；電磁閥(22)為兩個(gè)，分別連接光聲池的進(jìn)氣孔(36)、出氣孔(37)；采氣泵(23)的一端連接電磁閥(22)，另一端連接質(zhì)量流量計(jì)(32)；光源(1)對(duì)準(zhǔn)斬波器(34)的進(jìn)光口，斬波器(34)的出光口對(duì)準(zhǔn)濾光片選擇輪(4)上的濾光片(38)，濾光片(38)對(duì)準(zhǔn)光聲池(6)的進(jìn)光口，光聲池(6)的出光口對(duì)準(zhǔn)紅外探測(cè)器(8)；火災(zāi)報(bào)警控制裝置由數(shù)據(jù)采集器(39)、微機(jī)(33)和打印機(jī)(21)經(jīng)電路連接組成，火災(zāi)報(bào)警控制裝置的數(shù)據(jù)采集器(39)與氣體分析裝置的控制裝置(11)相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于控制器電源(25)分別連接放大器(24)、濾光片選擇輪(4)、電磁閥控制器(29)、采氣泵控制器(30)、質(zhì)量流量計(jì)控制器(31)；執(zhí)行器電源(25)分別連接濾光片輪控制器(28)、電磁閥(22)；光源電源(27)連接光源(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于控制裝置(11)中的濾光片選擇輪控制器(28)連接濾光片選擇輪(4)、電磁閥控制器(29)連接電磁閥(22)，采氣泵控制器(30)連接采氣泵(23)，質(zhì)量流量計(jì)控制器(31)連接質(zhì)量流量計(jì)(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于火災(zāi)報(bào)警控制裝置微機(jī)(33)上的CPU控制芯片分別連接微機(jī)(33)面板上的液晶顯示屏(14)、聯(lián)動(dòng)指示信息(15)、火災(zāi)報(bào)警信息(16)、狀態(tài)指示燈(17)、功能操作鍵(18)、直接啟停鍵(19)、光聲光譜氣體分析裝置控制鍵(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于濾光片選擇輪(4)呈圓形，以圓軸為中心四周對(duì)稱分布四塊濾光片(38)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于罩殼(9)通過螺栓連接基座(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于罩殼(9)的底部設(shè)有減震塑料墊腳(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于光源(1)采用大功率紅外輻射光源。
專利摘要本實(shí)用新型屬于火災(zāi)氣體檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光聲原理的有毒有害氣體檢測(cè)及火災(zāi)報(bào)警裝置，由光聲光譜氣體分析裝置和火災(zāi)報(bào)警控制裝置組成，其中光聲光譜氣體分析裝置由光源、斬波器、斬波器葉輪、濾光片選擇輪、光聲池、微音器、紅外探測(cè)器、氣體分析裝置電源、控制裝置、基座組成?；馂?zāi)報(bào)警控制裝置采用微機(jī)作為處理核心，具有數(shù)據(jù)采集處理、液晶顯示、按鈕控制操作、火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)及報(bào)警、早期故障檢測(cè)及報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)編程、事件記錄、靈敏度設(shè)定、復(fù)位、自檢及裝置維護(hù)等功能。光聲光譜氣體分析裝置的所有控制都由火災(zāi)報(bào)警控制裝置面板上的按鍵操作。具有檢測(cè)靈敏度高、氣體選擇性好、可靠性高和響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的早期報(bào)警及微量有毒有害氣體泄漏的快速、準(zhǔn)確探測(cè)。
文檔編號(hào)G01N29/00GK2849712SQ200520047848
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者胡傳平, 李建中, 李瑜璋, 闕興貴, 瞿志剛, 徐琰 申請(qǐng)人:公安部上海消防研究所