基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統技術方案

本發明專利技術揭示了一種基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統，應用于空氣檢測技術領域。系統包括數據處理模塊，以及與所述數據處理模塊相連接的氣體檢測模塊和顯示模塊；所述氣體檢測模塊用于檢測待測氣體，將獲得的攜帶待測氣體濃度信息的數據輸入至數據處理模塊中；所述數據處理模塊對接收到的攜帶待測氣體濃度信息的數據進一步處理，獲得待測氣體濃度信息；所述顯示模塊對所述待測氣體濃度信息進行顯示。本發明專利技術通過改變氣體檢測模塊中光的中心波長能夠測量不同氣體的濃度，具有靈敏度高，響應速度塊、穩定性好、抗電磁干擾能力強的優點。

Multi parameter air detection system based on optical fiber sensor

The invention discloses an air multiparameter detection system based on an optical fiber sensor, which is applied to the technical field of air detection. The system includes data processing module, and the gas is connected with the data processing module, detection module and a display module; the gas detection module is used for detecting gas, will be carrying the data input to the data processing module to measure the gas concentration information; the data processing module for receiving the gas to be measured the concentration data for further processing to carry, gas concentration information to be measured; the display module of the measured gas concentration information display. By changing the central wavelength of the light in the gas detection module, the utility model can measure the concentration of different gases, and has the advantages of high sensitivity, good response speed, good block stability and strong electromagnetic interference resistance.

【技術實現步驟摘要】
基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統
本專利技術涉及一種空氣檢測
，尤其是涉及一種基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統。
技術介紹
隨著全球經濟的迅速發展，生活環境卻不斷惡化，各種有毒、有害，以及溫室氣體的排放，導致空氣污染、霧霾等問題，嚴重影響了人們的生活和健康。環境污染是世界工業不斷發展帶來的產物，也是發達國家和發展中國家所要共同面臨的問題。空氣污染的檢測與治理更是與人類的生命健康息息相關，因而受到了廣泛的重視。目前，國內多數易燃、易爆等石化工業場所排放的空氣中存在大量有毒、有害的，以及溫室氣體，但其依然采用傳統的催化式傳感器進行空氣檢測，催化式傳感器容易受到周圍環境影響，測量精度低，極易產生零點漂移，并且需要定時對其校準，增加維護成本的同時其檢測的數據精度較低。另外傳統的傳感器容易出現催化劑中毒現象，導致其壽命縮短。因此，如何對空氣的環境進行檢測，尤其是對空氣中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)二氧化硫(SO2)的檢測是目前亟需解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統，能夠對空氣中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)二氧化硫(SO2)等有害氣體進行檢測。為實現上述目的，本專利技術提出如下技術方案：一種基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統，包括數據處理模塊，以及與所述數據處理模塊相連接的氣體檢測模塊和顯示模塊；所述氣體檢測模塊用于檢測待測氣體，獲得攜帶待測氣體濃度信息的數據并輸入至數據處理模塊中；所述數據處理模塊對接收到的攜帶待測氣體濃度信息的數據處理，獲得待測氣體濃度；所述顯示模塊對所述待測氣體濃度進行顯示。優選地，所述氣體檢測模塊包括光源發生模塊，觀測盒模塊，以及光探測器模塊，所述光源發生模塊產生光強穩定的光，使其通過觀測盒模塊中的待測氣體，所述觀測盒模塊輸出攜帶待測氣體濃度信息的光至光探測器模塊，所述光探測器接攜帶待測氣體濃度信息的光轉換為電信號。優選地，所述光源發生模塊包括光源驅動電路模塊、光功率穩定電路模塊，以及光源偏置電路模塊，所述光源偏置電路模塊作用于光源驅動電路模塊使其產生一定強度的光，所述光功率穩定電路模塊使所述光保持為光強穩定的光。優選地，所述觀測盒模塊包括復數斬波器，復數濾光片，耦合器，以及待測氣體室，所述斬波器與濾光片相連接，所述濾光片與耦合器相連接，所述耦合器與待測氣體室相連接。優選地，所述數據處理模塊包括進行數據通信的第一數據處理模塊和第二數據處理模塊，所述第一數據模塊包括相連接的前置放大器模塊、帶通濾波器模塊、鎖相放大器模塊和模數轉換模塊，所述第二數據處理模塊為微處理器控制模塊，所述前置放大器模塊與光探測器模塊相連接，模數轉換模塊與微處理器控制模塊相連接。優選地，所述系統還包括電源模塊，所述電源模塊為數據處理模塊，氣體檢測模塊和顯示模塊相連接提供電源。優選地，所述電源模塊包括電源管理電路模塊，太陽能電池組，以及太陽能板，所述太陽能板將太陽能轉換為電能儲存在太陽能電池組中，所述電源管理電路模塊進行電壓轉換、電路保護。優選地，所述系統還包括GPRS通信模塊，所述GPRS通信模塊與所述微處理器控制模塊相通信，所述微處理器控制模塊將待測氣體濃度通過GPRS通信模塊發送至遠程監測中心。本專利技術的有益效果是：本專利技術所述的基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統，通過查詢不同氣體的光譜吸收峰，進而改變氣體檢測模塊中光的中心波長來測量不同氣體的濃度，具有靈敏度高，響應速度塊、穩定性好、抗電磁干擾能力強的優點，有效的減少成本。附圖說明圖1是本專利技術的空氣多參數檢測系統結構框圖；圖2是本專利技術的光源發生模塊結構框圖；圖3是本專利技術的光源驅動電路模塊電路圖；圖4是本專利技術的光功率穩定電路模塊電路圖；圖5是本專利技術的觀測盒模塊結構框圖；圖6是本專利技術的氣體濃度檢測及處理流程圖；圖7是本專利技術的GPRS通信模塊的數據傳輸流程圖。具體實施方式下面將結合本專利技術的附圖，對本專利技術實施例的技術方案進行清楚、完整的描述。本專利技術所揭示的一種基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統，能夠測量不同的氣體的濃度，如二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)二氧化硫(SO2)等，應用于煤炭、石油化工等工業場所。如圖1所示，一種基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統，包括數據處理模塊，以及與所述數據處理模塊相連接的氣體檢測模塊和顯示模塊；所述氣體檢測模塊用于檢測待測氣體，將獲得的攜帶待測氣體濃度信息的數據輸入至數據處理模塊，所述數據處理模塊對接收到攜帶待測氣體濃度信息的數據進一步處理，獲得待測氣體的濃度信息，將所述待測氣體的濃度信息在顯示模塊中進行顯示。具體的，所述氣體檢測模塊通過利用光強穩定的光束來對被測氣體進行濃度測量，通過改變所述光束的中心波長，能夠測量空氣中不同的氣體，如二氧化碳、甲烷、二氧化氮等氣體。進一步地，所述氣體檢測模塊包括光源發生模塊，觀測盒模塊，以及光探測器模塊，所述光源發生模塊與觀測盒模塊相連接，所述觀測盒模塊中放置待測氣體，所述光源發生模塊產生光強穩定的光束，記為第一光束，并將所述第一光束輸入至所述觀測盒模塊中，由于待測氣體對所述第一光束進行部分吸收，所述觀測盒模塊輸出被待測氣體吸收的光束，記為第二光束，所述第二光束攜帶有待測氣體濃度信息；所述觀測盒模塊與光探測器模塊相連接，從觀測盒模塊中輸出的第二光束進一步被光探測器模塊接收，所述光探測器模塊根據接收到的第二光束進行光電轉換，產生電信號，所述電信號即為攜帶待測氣體濃度信息的數據，光探測器模塊將電信號輸入至數據處理模塊中進一步處理。本實施例中，所述光源發生模塊產生的光束覆蓋待測氣體的吸收光譜，光源發生模塊產生光強穩定的光束通過待測氣體后，光束中波長與待測氣體的吸收波長相吻合的光會產生共振吸收，導致光的強度會產生衰減，所述光束的強度衰減和待測氣體的濃度，以及光在待測氣體中經過的路程有關，符合比爾-朗伯定律，通過測量待測氣體后光強度的衰減，能夠獲得被測氣體的濃度。進一步地，結合圖2、圖3、圖4所示，所述光源發生模塊包括光源驅動電路模塊，以及與所述光源驅動電路模塊相連接的光功率穩定電路模塊和光源偏置電路模塊，所述光源偏置電路模塊作用于光源驅動電路模塊使其產生一定強度的光，所述光功率穩定電路模塊使所述光保持為光強穩定的光。如3圖所示，光源驅動電路模塊的電路圖，輸入信號電壓Vc、輸入信號電壓Vdc和輸入信號電壓Vac分別經過一個10KΩ電阻加到運算放大器A1的反相輸入端和地之間，運算放大器A1的輸出電壓端通過一10KΩ電阻反饋到其反相輸入端，運算放大器A1的正相端通過一2.5KΩ電阻接地，運算放大器A1的輸出電壓端與運算放大器A2的正相端相連接，且運算放大器A2正相端通過一100KΩ電阻接地，運算放大器A2的輸出電壓端通過一100Ω電阻與三級管的基極相連接，所述三極管的集電極與激光二極管相連接；Vdc作為光源的直流偏置輸入電壓信號，而Vac則是交流調制輸入電壓信號，Vdc和Vac經運算放大器A1疊加并經運算放大器A2放大后驅動三極管給發光二極管提供電流。本實施例中，為了保證運算放大器A1在出現故障時能正常運作，在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統，其特征在于，包括數據處理模塊，以及與所述數據處理模塊進行數據通信的氣體檢測模塊和顯示模塊；所述氣體檢測模塊用于檢測待測氣體，獲得攜帶待測氣體濃度信息的數據并輸入至數據處理模塊中；所述數據處理模塊對接收到的攜帶待測氣體濃度信息的數據處理，獲得待測氣體濃度；所述顯示模塊對所述待測氣體濃度進行顯示。

【技術特征摘要】
1.一種基于光纖傳感器的空氣多參數檢測系統，其特征在于，包括數據處理模塊，以及與所述數據處理模塊進行數據通信的氣體檢測模塊和顯示模塊；所述氣體檢測模塊用于檢測待測氣體，獲得攜帶待測氣體濃度信息的數據并輸入至數據處理模塊中；所述數據處理模塊對接收到的攜帶待測氣體濃度信息的數據處理，獲得待測氣體濃度；所述顯示模塊對所述待測氣體濃度進行顯示。2.根據權利要求1所述的空氣多參數檢測系統，其特征在于，所述氣體檢測模塊包括光源發生模塊，觀測盒模塊，以及光探測器模塊，所述光源發生模塊產生光強穩定的光，使其通過觀測盒模塊中的待測氣體，所述觀測盒模塊輸出攜帶待測氣體濃度信息的光至光探測器模塊，所述光探測器將攜帶待測氣體濃度信息的光轉換為電信號。3.根據權利要求2所述的空氣多參數檢測系統，其特征在于，所述光源發生模塊包括光源驅動電路模塊、光功率穩定電路模塊，以及光源偏置電路模塊，所述光源偏置電路模塊作用于光源驅動電路模塊使其產生一定強度的光，所述光功率穩定電路模塊使所述光保持為光強穩定的光。4.根據權利要求2所述的空氣多參數檢測系統，其特征在于，所述觀測盒模塊包括復數斬波器，復數濾光片，耦合器，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖金球，張少華，顧敏明，陳多觀，
申請(專利權)人：蘇州科技大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32