一種氣體檢測的方法及設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣體檢測方法，包括B)用紅外光照射待檢測氣體，得到所述紅外光經(jīng)所述待檢測氣體反射的紅外反射光；C)將所述紅外反射光轉(zhuǎn)換為紅外反射光的特征信號；D)所述紅外反射光的特征信號與至少兩個梯度的標(biāo)準(zhǔn)濃度下的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號進行比較，以確定所述待檢測氣體中是否含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類，如果所述待檢測氣體中含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種，則還能夠確定所述待檢測氣體中與標(biāo)準(zhǔn)氣中相同的氣體的濃度；E)可視化輸出確定的所述待檢測氣體中的種類及其濃度。本發(fā)明還涉及一種所述檢測方法的設(shè)備。
【專利說明】_種氣體檢測的方法及設(shè)備
[0001]本發(fā)明要求2015年01月22日提交的中國專利申請?zhí)枮椤?01510033084.3”，名稱為“一種氣體檢測器及其使用方法”的專利申請的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種氣體檢測的方法及氣體檢測設(shè)備，具體涉及可用于多種易燃易爆有毒氣體泄漏檢測的便攜式紅外氣體檢測檢測方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]化工生產(chǎn)過程中所用的原料、中間產(chǎn)物、產(chǎn)品等多屬于易燃、易爆和有毒有害的危險物質(zhì)。為避免對人體和環(huán)境造成傷害，這些易燃、易爆和有毒有害物質(zhì)一般都是在密閉容器、反應(yīng)器及其它設(shè)備中實現(xiàn)由原料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，此外，從一個操作單元到另外一個操作單元之間各種氣、液、固原料及產(chǎn)品的輸送通常是依靠長程密閉管道的管輸來實現(xiàn)。但在實際生產(chǎn)過程中，由于設(shè)備故障、管線腐蝕、密封失效、物理損傷、甚至是自然災(zāi)害、人為破壞等原因，泄漏現(xiàn)象時有發(fā)生，極易造成爆炸、中毒、環(huán)境污染等惡性事故發(fā)生。盡早發(fā)現(xiàn)泄漏源并采取相應(yīng)的應(yīng)急處理措施是避免事態(tài)惡化，防止惡性事故爆發(fā)的最有效方法。一般情況下，對于液體和固體物質(zhì)的泄漏，工作人員一般可以憑借肉眼觀察直接發(fā)現(xiàn)；但對于氣體物質(zhì)，特別是無色無味的氣體泄漏，僅憑人的感官和觸覺功能很難發(fā)現(xiàn)，必須借助于儀器設(shè)備。
[0004]為了盡早地發(fā)現(xiàn)泄漏源，消除安全隱患，前人發(fā)明了各種各樣的儀器和設(shè)備用來對泄漏點和泄漏物質(zhì)進行探測。但在現(xiàn)有技術(shù)中易燃易爆氣體、有毒有害物質(zhì)的檢測大多是針對特定泄漏物質(zhì)的某一物理或化學(xué)特性開發(fā)相應(yīng)的檢測傳感器。比如，催化型燃燒可燃氣體檢測設(shè)備就是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃氣體濃度。當(dāng)可燃氣體進入檢測傳感器后，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)(無焰燃燒)，其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，從而改變鉑絲的電阻阻值，并引起電路中相應(yīng)電信號的變化，該信號經(jīng)放大電路放大后，即可觸發(fā)檢測設(shè)備報警。由于此類傳感器特異性強，只適用于某種或某一類物質(zhì)，對其他泄漏源則不產(chǎn)生響應(yīng)信號，通用性較差。此外，此類傳感器由于受外接供電和信號輸出方式限制，一般需要固定在生產(chǎn)裝置某一位置，但由于實際泄漏點位置的不確定，以及泄漏物質(zhì)受大氣流動、建筑結(jié)構(gòu)、遮蔽物結(jié)構(gòu)的影響和限制，其擴散的通道和擴散范圍也是不確定的，因此固定安裝的檢測傳感器很難正好處于泄漏物質(zhì)的擴散范圍內(nèi)，所以經(jīng)常會造成漏報和誤報。
[0005]為此有必要開發(fā)出一種能夠克服上述技術(shù)問題的氣體檢測設(shè)備，用來輔助探測和檢查，及時發(fā)現(xiàn)泄漏源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明提供了一種氣體檢測方法，其檢測原理是依據(jù)不同物質(zhì)只對特定波長的紅外光波產(chǎn)生吸收峰，而對其他波長的紅外光波會產(chǎn)生反射。因此可以根據(jù)不同物質(zhì)的紅外光波反射波長位置和反射峰強度進行準(zhǔn)確的定性定量檢測，從而對泄漏位置和泄漏物進行準(zhǔn)確判斷。
[0007]本發(fā)明之一提供了一種氣體檢測的方法，包括:
[0008]B)用紅外光照射待檢測氣體，得到所述紅外光經(jīng)所述待檢測氣體反射的紅外反射光;
[0009]C)將所述紅外反射光轉(zhuǎn)換為紅外反射光的特征信號；
[0010]D)所述紅外反射光的特征信號與至少兩個梯度的標(biāo)準(zhǔn)濃度下的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號進行比較，以確定所述待檢測氣體中是否含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類，如果所述待檢測氣體中含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種，則還能夠確定所述待檢測氣體中與標(biāo)準(zhǔn)氣中相同的氣體的濃度；
[0011]E)將可視化輸出確定的所述待檢測氣體中的種類及其濃度。
[0012]其中，可視化輸出的內(nèi)容還可以包括檢測到的氣體的濃度的圖線、紅外反射光的波長及其光強。
[0013]紅外反射光的特征信號可以是紅外反射光轉(zhuǎn)換為微電流信號后，該微電流信號再轉(zhuǎn)換為的數(shù)字信號。標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號可以是數(shù)字信號形式的標(biāo)準(zhǔn)氣的特征信號。
[0014]在對確定的所述待檢測氣體中的種類及其濃度可視化輸出之前，要對例如數(shù)字信號形式的紅外反射光的特征信號轉(zhuǎn)換為所需要的可視化形式。
[0015]該方法的優(yōu)點在于:其能夠用于多種氣體的檢測，并能夠?qū)λ鶛z測到的氣體分別進行定量，克服了僅能檢測特定氣體濃度的局限。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)檢測需求，提前將至少兩個梯度的標(biāo)準(zhǔn)濃度、三個梯度的標(biāo)準(zhǔn)濃度或四個梯度的標(biāo)準(zhǔn)濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣用該氣體檢測設(shè)備測定，并可以對測定的數(shù)據(jù)以數(shù)字信號作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)儲存，當(dāng)檢測到能與儲存的標(biāo)準(zhǔn)氣參數(shù)相配時，例如，它們的紅外反射光的波長等相關(guān)的信號參數(shù)相匹配時，能判斷出待檢測氣體中含有與該標(biāo)準(zhǔn)氣相同的氣體，進一步根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)氣在梯度濃度下的數(shù)字信號，可以得出待檢測氣體的濃度。理論上，該檢測方法能實現(xiàn)對任何氣體的檢測。
[0016]為了能夠起到提醒或警示的效果，上述方法還可以包括步驟F)根據(jù)待檢測氣體中是否含有標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類，以及在所述待檢測氣體中含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種時，對所述待檢測氣體中與標(biāo)準(zhǔn)氣中相同的氣體的濃度與該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值比較的結(jié)果，做出判斷是否報警。
[0017]當(dāng)待檢測氣體中不含有標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類時，不報警；當(dāng)所述待檢測氣體中含有標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種時，分為兩種情況:當(dāng)待檢測氣體中含有的與標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種相同的氣體的濃度小于該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值時，不警報；當(dāng)所述待檢測氣體中含有的與標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種相同的氣體的濃度大于或等于該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值時，警報。
[0018]待檢測的氣體一般為混合氣體，當(dāng)不對待檢測的氣體樣品進行任何處理，就直接用于檢測時，由于氣體混雜，在進行檢測時會產(chǎn)生較大的干擾，因而容易造成檢測誤差偏大的結(jié)果。因此，如果能夠?qū)⒋龣z測的氣體進行分離和/或分層，即將同一種類的氣體盡可能的聚集在一起，而盡量少的含有氣體氣體，那么檢測效果將大大增加。因此，在一個具體實施例中，所述方法在所述步驟B)之前還包括步驟A):將所述待檢測氣體依據(jù)氣體的種類進行分離。
[0019]進一步地，在一個具體實施例中，通過使所述待檢測氣體穿過選自二乙稀苯-乙基乙烯苯型高分子多孔小球的化學(xué)改性填充柱、⑶X-104填充柱和CP-Pora PLOT Q填充柱中的至少一種來對待檢測氣體進行分離。流經(jīng)所述填充物的不同待檢測氣體組分，由于在填充物上的吸附和脫附速率不同，因而待檢測氣體穿過該填充物會經(jīng)不同停留時間逐一流出，進而逐步分離開來。
[0020]在一個【具體實施方式】中，所述待檢測氣體處于向設(shè)定方向流動的流動狀態(tài)，以實現(xiàn)實時監(jiān)控所述待檢測氣體。
[0021]為了更為直觀的反應(yīng)檢測過程，在一個【具體實施方式】中，所述方法還包括在步驟
C)和步驟D)之間的步驟CD):將所述紅外反射光的特征信號以圖線的形式可視化輸出。
[0022]在一個【具體實施方式】中，所述步驟B)中的所述紅外光的波長為1-25 μ m。
[0023]在一個【具體實施方式】中，所述步驟B)中的所述紅外光由紅外激光器組件發(fā)射出，且所述紅外激光器組件的溫度被控制在30±5°C之間；和/或所述待檢測氣體的溫度在25±1°C 之間。
[0024]本發(fā)明之二還提供了一種氣體檢測的方法，包括如下步驟:在對所述待檢測氣體進行上述方法的檢測之前，首先對所述待檢測氣體進行初步檢測，所述初步檢測包括如下步驟:1)對疑似泄露區(qū)的待檢測氣體進行可見光成像和/或紅外光成像；2)將步驟I)中的成像可視化輸出。當(dāng)出現(xiàn)可觀察到的疑似泄露氣體時，對于疑似泄露氣體，其也可以稱作待檢測氣體，通過上述的檢測步驟確定疑似泄露氣體的種類和其濃度。
[0025]本發(fā)明之三提供了一種氣體檢測設(shè)備，包括:
[0026]檢測腔室，其用于接收待檢測氣體；
[0027]紅外激光器組件的紅外光源系統(tǒng)，能夠?qū)⑵浒l(fā)射的紅外光射向所述檢測腔室；
[0028]紅外光轉(zhuǎn)換組件，其用于接收來自所述檢測腔室的紅外反射光，并將所述紅外反射光轉(zhuǎn)換為紅外反射光的特征信號；
[0029]待檢測氣體判別組件，其能夠用于接收紅外反射光的特征信號，并能夠?qū)λ黾t外反射光的特征信號與預(yù)先儲存的至少兩個梯度的標(biāo)準(zhǔn)濃度下測定的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號進行比較，以確定所述待檢測氣體中是否含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類，如果所述待檢測氣體中含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種，則還能夠確定所述待檢測氣體中與標(biāo)準(zhǔn)氣中相同的氣體的濃度；
[0030]顯示器，能夠可視化輸出所述待檢測氣體中含有的與所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的氣體相同的氣體的種類及其濃度。
[0031]紅外反射光的特征信號可以是紅外反射光轉(zhuǎn)換為微電流信號后，該微電流信號再轉(zhuǎn)換為的數(shù)字信號。標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號可以是數(shù)字信號形式的標(biāo)準(zhǔn)氣的特征信號。
[0032]在對確定的所述待檢測氣體中的種類及其濃度可視化輸出之前，要對例如數(shù)字信號形式的紅外反射光的特征信號轉(zhuǎn)換為所需要的可視化形式。
[0033]此外，顯示器可視化輸出的內(nèi)容還可以包括待檢測到的氣體的濃度圖線、紅外反射光的波長及其光強等。
[0034]在一個【具體實施方式】中，所述的氣體檢測設(shè)備還包括與待檢測氣體判別組件連接的待檢測氣體安全閾值判別組件，以及與待檢測氣體安全閾值判別組件連接的報警器。
[0035]當(dāng)在待檢測氣體判別組件中檢測到待檢測氣體中的種類不同于預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類時，待檢測氣體判別組件將該信息輸出到待檢測氣體安全閾值判別組件中，待檢測氣體安全閾值判別組件不輸出報警信號給所述警報器。
[0036]當(dāng)在待檢測氣體判別組件中確定了待檢測氣體中含有標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種，且確定了其中的與該標(biāo)準(zhǔn)氣相同的氣體的濃度時，待檢測氣體判別組件將該確定的氣體及其濃度輸出到待檢測氣體安全閾值判別組件中，在待檢測氣體安全閾值判別組件中，該確定的氣體及其濃度與預(yù)先設(shè)置的該標(biāo)準(zhǔn)氣及該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值比較:當(dāng)該確定的氣體的濃度小于該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值時，待檢測氣體安全閾值判別組件不輸出報警信號給所述警報器；當(dāng)確定的氣體的濃度大于或等于該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值時，待檢測氣體安全閾值判別組件輸出報警信號給所述警報器。所述報警器可以發(fā)出聲和/或光的報警信號。
[0037]其中，待檢測氣體判別組件中的確定的氣體及其濃度、待檢測氣體安全閾值判別組件中的確定的氣體及其濃度以及待檢測氣體安全閾值判別組件中的標(biāo)準(zhǔn)氣及標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值均可以是數(shù)字信號的形式。
[0038]在一個【具體實施方式】中，所述氣體檢測設(shè)備還包括與所述檢測腔室的入口端相連接的取樣器，所述取樣器內(nèi)設(shè)有用于將所述待檢測氣體中的不同種類的氣體進行分離的填充柱。所述取樣器可以是毛細取樣管。
[0039]在一個【具體實施方式】中，所述填充柱選自二乙烯苯-乙基乙烯苯型高分子多孔小球的化學(xué)改性填充柱、⑶X-104填充柱、CP-Pora PLOT Q填充柱中的至少一種。
[0040]所述檢測設(shè)備還包括與所述檢測腔室的出口端相接的真空栗。所述真空栗用于使所述檢測腔室內(nèi)的氣體形成向所述檢測腔室的出口端流動的氣流，從而實現(xiàn)實時在線監(jiān)控氣體泄漏情況。
[0041 ] 在一個【具體實施方式】中，所述氣體檢測設(shè)備還包括在所述紅外光轉(zhuǎn)化組件接收所述紅外反射光之前的用于改變所述紅外反射光的路徑的反射鏡；優(yōu)選所述反射鏡能夠來回擺動。通過反射鏡的來回擺動，可以使反射鏡獲得來自整個檢測腔的紅外反射光。并且其中的擺動成一定的角度，該角度主要由檢測腔室入口端到出口端的距離和檢測腔室到反光鏡的距離決定。改變反射鏡的角度可通過設(shè)置控制反射鏡改變其角度的程序來控制，從而實現(xiàn)反射鏡有規(guī)律的來回改變其角度，即所述反射鏡能夠根據(jù)設(shè)定程序來回改變其角度。
[0042]在一個【具體實施方式】中，所述紅外光轉(zhuǎn)化組件能夠沿與所述檢測腔室的軸向平行的方向來回移動。優(yōu)選移動的最大距離為所述檢測腔室的入口端到所述檢測腔室的出口端的距離。該移動是為了實現(xiàn)，尤其是在沒有反射鏡的情況下，能夠使檢測腔室內(nèi)全部氣體的紅外反射光被紅外光轉(zhuǎn)化組件接受到為目的。紅外光轉(zhuǎn)化組件的來回移動可通過設(shè)置控制紅外光轉(zhuǎn)化組件來回移動的程序來控制，從而實現(xiàn)紅外光轉(zhuǎn)化組件有規(guī)律的來回移動，即所述紅外光轉(zhuǎn)化組件能夠根據(jù)設(shè)定程序來回移動。
[0043]在一個【具體實施方式】中，所述紅外光源系統(tǒng)還包括用于控制紅外激光器組件恒溫的溫度控制器；以及能夠與紅外激光器組件連接的電流控制器。紅外激光器組件具有體積小、壽命長和高的電光轉(zhuǎn)換效率、快調(diào)諧性和高光譜分辨率等優(yōu)點。通過改變紅外激光器組件的輸出功率，其波長可用電流和溫度連續(xù)地調(diào)諧，而且很易用射頻方法達到幾百兆赫調(diào)制。
[0044]在一個【具體實施方式】中，所述紅外激光器組件能夠發(fā)射波長為1-25 μ m波段的連續(xù)紅外光。其中包括甲烷(波長3.3 μ m)、乙烯(波長5.35 μ m)、一氧化碳(波長4.62 μ m)、硫化氫(波長2.64 μ m)氣體特征吸收波段的連續(xù)紅外光。
[0045]在一個【具體實施方式】中，所述檢測設(shè)備還包括初步檢測器，所述初步檢測器包括依次連接的攝像頭、紅外光過濾鏡頭、紅外光分離裝置和紅外光成像系統(tǒng)；所述初步檢測器還包括與上述攝像頭相連接的可見光過濾鏡頭、與可見光過濾鏡頭相連的可見光分離裝置，和與可見光分離裝置相連的可見光成像系統(tǒng)；并且所述可見光成像系統(tǒng)和紅外光成像系統(tǒng)與顯示器可切換式的連接，以便在顯示器上顯示從所述可見光成像系統(tǒng)和/或紅外光成像系統(tǒng)輸出的可見光圖像和/或紅外光圖像。在實際操作現(xiàn)場，可以任意切換可見光成像系統(tǒng)和紅外光成像系統(tǒng)與顯像器的連接，或者將兩個成像系統(tǒng)同時與顯示器連接，以用于對泄露氣體的區(qū)域進行照相和/或攝像，從而滿足觀察需要，還可以對圖像和/或攝像進行保存?zhèn)洳椤?br>[0046]在一個【具體實施方式】中，所述檢測設(shè)備還包括遠程傳輸器和/或遠程控制器。
[0047]本發(fā)明的基本原理如下:
[0048]—般情況下，化工生產(chǎn)過程中易燃易爆和有毒有害氣體一旦從密閉的空間泄漏，則會按照流體流動的規(guī)律，以泄漏口為源，按照一定的流體運動形態(tài)向周邊的大氣中逐步擴散。在這一持續(xù)的擴散過程中，擴散通道上泄漏氣體的濃度、溫度、速度會以泄漏點為源沿著各自梯度的反方向呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化，即通道上不同的位置，其濃度、溫度、速度均不相同。
[0049]對泄漏口的發(fā)現(xiàn)是利用了上述流體流動的特性。首先可以使用初步檢測器的對疑似泄漏區(qū)的紅外光域進行捕捉，并將捕捉到的紅外光進行成像處理，然后對所述成像轉(zhuǎn)換成可視化的圖像，并將可視化圖像在例如顯示器上輸出。由于在泄漏口附近的氣體擴散通道上，泄漏氣體的濃度、溫度、速度會有一定的變化規(guī)律，因此在不同的位置上氣流對紅外光的吸收強度也會相應(yīng)的產(chǎn)生變化，這樣紅外反射光在成像后就會呈現(xiàn)出明暗或顏色變化，并最終可在圖像處理顯示設(shè)備上成像顯示，追本溯源，沿著擴散通道上的紅外成像軌跡即可追蹤到泄漏口。
[0050]發(fā)現(xiàn)泄漏口之后，操作人員將毛細取樣管探頭伸到泄漏部位，在真空栗作用下把泄漏氣體經(jīng)由毛細取樣管抽到檢測腔室。毛細取樣管可以為中空的石英管，內(nèi)裝以二乙烯苯-乙基乙烯苯型高分子多孔小球等材料作固定相的化學(xué)改性填充柱。流經(jīng)該填充物的不同氣體組分，由于氣體在填充物上的吸附和脫附速率不同，因此，流經(jīng)該填充柱的氣體可以逐步分離開來，并經(jīng)不同停留時間從毛細取樣管的出口逐一進入檢測腔室中。紅外激光器組件發(fā)射連續(xù)可變波長的紅外光對檢測腔室中的氣體逐一進行檢測。由于不同的氣體僅吸收特定波長的紅外光，而反射另一部分紅外光，因此，經(jīng)氣體反射的紅外光可以經(jīng)過反射鏡的反射進入紅外光轉(zhuǎn)換組件，其經(jīng)紅外光轉(zhuǎn)換組件處理后被送到待檢測氣體判別組件中，即可與預(yù)先存在待檢測氣體判別組件中的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號進行對比，以確定此刻經(jīng)過檢測腔室中氣體種類或者其進一步的濃度。并且將該種氣體的濃度與預(yù)先設(shè)置的該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值比較，一旦濃度超過安全閾值，則氣體安全閾值判別組件會輸出報警信號，觸發(fā)報警器中的聲和/或光來報警，提醒人員注意產(chǎn)生了氣體泄漏。
[0051]本發(fā)明的便攜式氣體紅外檢測設(shè)備，可以通過改變紅外激光器組件發(fā)射不同特征波段的紅外光，紅外光經(jīng)過待檢測氣體時，如果與待檢測氣體波段重合時，會發(fā)生共振，吸收強度與待檢測氣體濃度成比例，氣體濃度高吸收強度大，可用于檢測氣體泄漏強度。
[0052]在一個實施例中，通過初步檢測器發(fā)現(xiàn)有異于空氣的紅外光成像，可判斷有氣體泄露，將取樣管(例如毛細取樣管)伸到泄露位置進行取樣，進一步判斷泄露氣體的種類和濃度。當(dāng)紅外激光器組件發(fā)射的是甲烷氣體強吸收的3.0-3.5 μπι紅外波段時，存在明顯的紅外吸收峰，判斷是甲烷氣體泄露。
[0053]由于化工生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的泄漏源多數(shù)是易燃易爆物質(zhì)，因此，該氣體檢測設(shè)備宜采用非接觸式、快速響應(yīng)的傳感器，且整機必須符合一定安全防爆和防護等級。此外，為便于工作人員巡回檢查時使用，該檢測設(shè)備不需外接電源、靠自身電池供電，輕便易攜帶，方便了工作人員的巡回檢查。為保護工作人員，該檢測設(shè)備具有遠距離、可視化的檢測功會K。
[0054]本發(fā)明的氣體檢測設(shè)備可以對其中的組件進行集成化，例如紅外光轉(zhuǎn)換組件可以是光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的集成化模塊，從而成為控制器的一部分。進一步地，顯示器、紅外光轉(zhuǎn)換組件、待檢測氣體判別組件、待檢測氣體安全閾值判別組件以及報警器也可以進行集成化，即控制器還可以包括顯示器、待檢測氣體判別組件、待檢測氣體安全閾值判別組件以及報警器。這樣實現(xiàn)了本發(fā)明的氣體檢測設(shè)備體積小、便于攜帶的技術(shù)效果。
[0055]使用本發(fā)明的檢測設(shè)備的額外的優(yōu)點是取證得到的現(xiàn)場記錄可增加離線下載的功能，以供技術(shù)人員分析判斷，也可增加實現(xiàn)現(xiàn)場實時同步傳輸?shù)墓δ?，或者可增加遠程進行操作和檢測的功能。
【附圖說明】
[0056]下面將結(jié)合附圖來對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述。在圖中:
[0057]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的紅外檢測檢測設(shè)備工作原理示意圖。
[0058]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的紅外光源系統(tǒng)及攝像頭位置分布。
【具體實施方式】
[0059]在下文中將介紹根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。需要強調(diào)的是，盡管為方便起見在下文中采用甲烷、乙烷和丙烷混合氣體檢測為例來進行說明，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，根據(jù)本發(fā)明的氣體紅外檢測檢測設(shè)備裝置同樣也可以用于檢測其它類型氣體，包括但不限于具有有毒、易燃或易爆等特性的氣體。
[0060]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的紅外檢測檢測設(shè)備工作原理示意圖。如圖所示，操作人員將取樣管10置于泄露區(qū)域，所述取樣管中可以填充有⑶Χ-104填充柱，含泄漏氣體的氣體混合物由取樣管10進入檢測腔室11，由紅外激光器組件2發(fā)射不同波段的紅外光連續(xù)照射檢測腔室11中氣體樣品，氣體的紅外反射光經(jīng)反射鏡13反射進入紅外光轉(zhuǎn)換組件14，氣體在紅外反射光在紅外光轉(zhuǎn)換組件14中轉(zhuǎn)換為紅外反射光的特征信號，經(jīng)紅外光轉(zhuǎn)換組件14轉(zhuǎn)換得到的紅外反射光的特征信號在待檢測氣體判別組件15中與預(yù)先儲存的至少兩個梯度的標(biāo)準(zhǔn)濃度下測定的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號進行比較，以確定所述待檢測氣體中是否含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類，如果所述待檢測氣體中含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種，則還能夠確定所述待檢測氣體中與標(biāo)準(zhǔn)氣中相同的氣體的濃度。待檢測氣體判別組件15與顯示器16連接，顯示器16可以可視化輸出所述待檢測氣體中含有的與所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的氣體相同的氣體的種類及其濃度，還可以可視化輸出檢測到的氣體的濃度圖線、紅外反射光的波長及其光強等。
[0061]在一個具體實施例中，所述的氣體檢測設(shè)備還包括與待檢測氣體判別組件15連接的待檢測氣體安全閾值判別組件17，以及與待檢測氣體安全閾值判別組件17連接的報警器18。其中，當(dāng)在待檢測氣體判別組件15中檢測到待檢測氣體中的種類不同于預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類時，待檢測氣體判別組件15將該信息輸出到待檢測氣體安全閾值判別組件17中，待檢測氣體安全閾值判別組件17不輸出報警信號給所述警報器18。
[0062]當(dāng)在待檢測氣體判別組件17中確定了待檢測氣體中含有標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種，且確定了其中的與該標(biāo)準(zhǔn)氣相同的氣體的濃度時，待檢測氣體判別組件15將該確定的氣體及其濃度輸出到待檢測氣體安全閾值判別組件17中，在待檢測氣體安全閾值判別組件17中，該確定的氣體及其濃度與預(yù)先設(shè)置的該標(biāo)準(zhǔn)氣及該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值比較:當(dāng)該確定的氣體的濃度小于該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值時，待檢測氣體安全閾值判別組件17不輸出報警信號給所述警報器18 ;當(dāng)確定的氣體的濃度大于或等于該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值時，待檢測氣體安全閾值判別組件17輸出報警信號給所述警報器18。所述報警器18可以發(fā)出聲和/或光報警信號。
[0063]在一個具體實施例中，在紅外光轉(zhuǎn)換組件14還可以與顯示器16連接，從而使顯示器16直接輸出的紅外反射光的圖線信號，從而在顯示器16中顯示圖線圖像。
[0064]其中，檢測腔室11中的氣體可以由真空栗12控制，以確保檢測腔室11的中的檢測氣體樣品處于向設(shè)定方向流動的流動狀態(tài)，以實現(xiàn)實時監(jiān)控所述待檢測氣體樣品。
[0065]在一個具體實施例中，氣體檢測設(shè)備還包括用于控制恒溫的溫度控制器4;以及能夠與紅外激光器組件2的連接的電流控制器5。紅外激光器組件2、溫度控制器4和電流控制器5這些構(gòu)件均包括在紅外光源系統(tǒng)I之內(nèi)。溫度控制器4和電流控制器5可以保證紅外激光器組件2的恒溫和電源供給。
[0066]圖2顯示了本發(fā)明的紅外光源系統(tǒng)I及攝像頭3位置分布，正中位置是攝像頭3，周圍是不同特征波長的紅外激光器組件2，其可發(fā)射1-25 μ m波段的連續(xù)紅外光，優(yōu)選可發(fā)射含甲烷、乙烯、一氧化碳、硫化氫、氯乙烷、環(huán)氧乙烷等氣體特征紅外光譜的連續(xù)紅外光。
[0067]在一個優(yōu)選實施例中，用紅外激光器組件2發(fā)射連續(xù)波長的紅外光照射疑似泄漏區(qū)域，攝像頭3捕捉到疑似泄露區(qū)域的氣體物質(zhì)反射的紅外反射光，攝像頭3將捕捉到的紅外反射光先通過紅外光線過濾鏡頭6，再經(jīng)紅光光線分離裝置7在紅外光成像系統(tǒng)8成像，并通過對與紅外光成像系統(tǒng)8相連的顯示器16將其中的成像可視化輸出，從而可以初步判斷有易燃的或者有毒的氣體泄露的位置和泄露濃度。在初步觀察到有泄露氣體后，可以通過將上述取樣管10置于泄露區(qū)域進行進一步的探測來確定泄露氣體的種類和濃度。
[0068]在一個具體實施例中，也可以通過攝像頭3直接捕捉到疑似泄露區(qū)域的氣體物質(zhì)反射的反射可見光，攝像頭3將捕捉到的可見反射光先通過可見光線過濾鏡頭19，再經(jīng)可見光分離裝置20在可見光成像系統(tǒng)9成像，并通過對與可見光成像系統(tǒng)9相連的顯示器16將其中的成像可視化輸出，在疑似泄露氣體濃度較高時，也可以通過該路線初步判斷有易燃的或者有毒的氣體泄露的位置。
[0069]在一個具體實施例中，當(dāng)沒有例如乙烯、一氧化碳、硫化氫、氯乙烷、環(huán)氧乙烷氣體泄露，紅外激光器組件2連續(xù)發(fā)射1-25 μ m波段的紅外光波，紅外光轉(zhuǎn)化組件14接收到的紅外反射光及其強度較為穩(wěn)定，或者其變化甚微，紅外反射光及其強度在紅外光轉(zhuǎn)化組件14中被轉(zhuǎn)換為紅外反射光的特征信號，該紅外反射光的特征信號可以是數(shù)字信號，該紅外反射光的特征信號經(jīng)過進一步的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，在顯示器16中顯示的圖線為一條直線或近似地為一條直線；而當(dāng)發(fā)生例如甲烷泄露時，紅外激光器組件2發(fā)生的紅外激光隨泄漏處的甲烷濃度改變會被不同比例的吸收，與此同時，紅外光轉(zhuǎn)化組件14接收到的紅外反射光的強度也隨之變化，最終在顯示器16中顯示的圖線為一條曲線。因此，檢測人員可根據(jù)顯示器16中的圖線狀況及時進行定性判斷現(xiàn)場出現(xiàn)了甲烷泄漏。
[0070]在一個優(yōu)選的實施例中，在根據(jù)上述顯示器16中的圖線確定現(xiàn)場出現(xiàn)了甲烷泄露事件之后，可將紅外激光器組件2固定發(fā)射甲烷特征紅外波段，并將氣體從毛細取樣管10吸入到檢測腔室11中，這時，吸收的甲烷特征紅外光線強度上升，與之對應(yīng)的紅外反射光的強度降低，接下來根據(jù)待檢測氣體判別組件15中存儲的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號進行比較，即可判斷泄露源處的甲烷濃度。之后對泄露源進行補救處理，在確定該泄露隱患消除之后，可以用該氣體檢測設(shè)備檢查其它位置是否存在泄露。
[0071]在另一個實施例中，0.1% -1 %的硫化氫氣體由毛細取樣管10進入到檢測腔室11中，當(dāng)紅外激光器組件2發(fā)射2.6 μπι的硫化氫特征紅外波段時，由于檢測腔室11中的氣體中含有硫化氫，此時紅外激光會隨硫化氫濃度改變而被不同比例的吸收，被硫化氫吸收后剩下的紅外反射光經(jīng)紅外光轉(zhuǎn)化組件14轉(zhuǎn)換為硫化氫的紅外反射光的特征信號，該特征信號可以是數(shù)字信號，然后硫化氫的紅外反射光的特征信號在待檢測氣體判別組件15被判斷出該氣體為硫化氫氣體，并在待檢測氣體判別組件15中確定該硫化氫氣體的濃度，最終在顯示器16上顯示出來。檢測人員做好必要的防毒保護措施之后可現(xiàn)場處理泄露事故；并在確定該泄露隱患消除之后，可用該氣體檢測設(shè)備檢查其它位置是否存在泄露。
[0072]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，其它幾種氣體的泄露檢測原理及其處理方法與甲烷和硫化氫相似，當(dāng)可燃氣體濃度距離爆炸限較遠時，可果斷現(xiàn)場查找泄露源，力爭盡早發(fā)現(xiàn)泄漏源，防止發(fā)生更多泄露；而當(dāng)硫化氫等有毒氣體泄露時，無論其濃度大小，必須做好防護措施，才能現(xiàn)場處理泄露問題。
[0073]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明保護范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，可容易地進行改變或變化，而這種改變或變化都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種氣體檢測的方法，包括如下步驟: B)用紅外光照射待檢測氣體，得到所述紅外光經(jīng)所述待檢測氣體反射的紅外反射光； C)將所述紅外反射光轉(zhuǎn)換為紅外反射光的特征信號； D)所述紅外反射光的特征信號與至少兩個梯度的標(biāo)準(zhǔn)濃度下的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號進行比較，以確定所述待檢測氣體中是否含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類，如果所述待檢測氣體中含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種，則還能夠確定所述待檢測氣體中與標(biāo)準(zhǔn)氣中相同的氣體的濃度； E)可視化輸出確定的所述待檢測氣體中的種類及其濃度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟F)根據(jù)待檢測氣體中是否含有標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類，以及在所述待檢測氣體中含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種時，對所述待檢測氣體中與標(biāo)準(zhǔn)氣中相同的氣體的濃度與該標(biāo)準(zhǔn)氣的安全閾值比較的結(jié)果，做出判斷是否報警。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步驟B)之前還包括步驟A):將所述待檢測氣體依據(jù)氣體的種類進行分離；優(yōu)選通過使所述待檢測氣體穿過選自二乙烯苯-乙基乙烯苯型高分子多孔小球的化學(xué)改性填充柱、GDX-104填充柱和CP-Pora PLOT Q填充柱中的至少一種來對所述待檢測氣體進行分離。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的方法，其特征在于，所述步驟B)中的所述紅外光由紅外激光器組件發(fā)射出，且所述紅外激光器組件的溫度被控制在30±5°C之間；和/或所述待檢測氣體的溫度在25±1°C之間。5.一種氣體檢測的方法，包括如下步驟:在對所述待檢測氣體進行如權(quán)利要求1-4中任意一項所述的方法檢測之前，首先對所述待檢測氣體進行初步檢測，所述初步檢測包括如下步驟: 1)對疑似泄露區(qū)的所述待檢測氣體進行可見光成像和/或紅外光成像； 2)將步驟I)中的成像可視化輸出。6.—種氣體檢測設(shè)備，包括: 檢測腔室，其用于接收待檢測氣體； 包括紅外激光器組件的紅外光源系統(tǒng)，其能夠?qū)⑵浒l(fā)射的紅外光射向所述檢測腔室； 紅外光轉(zhuǎn)換組件，其用于接收來自所述檢測腔室的紅外反射光，并將所述紅外反射光轉(zhuǎn)換為紅外反射光的特征信號； 待檢測氣體判別組件，其能夠用于接收紅外反射光的特征信號，并能夠?qū)λ黾t外反射光的特征信號與預(yù)先儲存的至少兩個梯度的標(biāo)準(zhǔn)濃度下測定的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)信號進行比較，以確定所述待檢測氣體中是否含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的種類，如果所述待檢測氣體中含有所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的至少一種，則還能夠確定所述待檢測氣體中與標(biāo)準(zhǔn)氣中相同的氣體的濃度； 顯示器，能夠可視化輸出所述待檢測氣體中含有的與所述標(biāo)準(zhǔn)氣中的氣體相同的氣體的種類及其濃度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體檢測設(shè)備，其特征在于，所述的氣體檢測設(shè)備還包括與待檢測氣體判別組件連接的待檢測氣體安全閾值判別組件，以及與待檢測氣體安全閾值判別組件連接的報警器。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的氣體檢測設(shè)備，其特征在于，所述氣體檢測設(shè)備還包括與所述檢測腔室的入口端相連接的取樣器，所述取樣器內(nèi)設(shè)有用于將所述待檢測氣體中的不同種類的氣體進行分離的填充物；優(yōu)選所述填充物選自二乙烯苯-乙基乙烯苯型高分子多孔小球的化學(xué)改性填充柱、⑶X-104填充柱和CP-Pora PLOT Q填充柱中的至少一種。9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任意一項所述的氣體檢測設(shè)備，其特征在于，所述紅外光源系統(tǒng)還包括用于控制紅外激光器組件恒溫的溫度控制器； 以及能夠與紅外激光器組件連接的電流控制器。10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任意一項所述的氣體檢測設(shè)備，其特征在于，所述檢測設(shè)備還包括初步檢測器，所述初步檢測器包括依次連接的攝像頭、紅外光過濾鏡頭、紅外光分離裝置和紅外光成像系統(tǒng)；所述初步檢測器還包括與所述攝像頭相連接的可見光過濾鏡頭、與所述可見光過濾鏡頭相連的可見光分離裝置，和與所述可見光分離裝置相連的可見光成像系統(tǒng)；并且所述可見光成像系統(tǒng)和紅外光成像系統(tǒng)與所述顯示器可切換式的連接。11.根據(jù)權(quán)利要求6-10中任意一項所述的氣體檢測設(shè)備，其特征在于，所述檢測設(shè)備還包括遠程傳輸器和/或遠程控制器。
【文檔編號】G01N21/39GK105823754SQ201510535477
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年8月27日
【發(fā)明人】梁汝軍, 王金秋, 劉蓉, 孫瀚宇, 崔秉全
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院