一種擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置的制造方法
【專利說明】一種擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及天然氣管道泄漏檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露的激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】
天然氣管網(wǎng)具有跨越地域廣闊，操作工況以及環(huán)境情況復(fù)雜等特點，致使管道泄漏檢測存在困難。目前天然氣管道泄漏檢測技術(shù)主要包括電纜光纖泄漏檢測法、聲波泄漏法、基于管道模型泄漏檢測法、壓力梯度法、質(zhì)量流量平衡法、負(fù)壓波方法、管道內(nèi)部漏磁檢測等方法，天然氣管道泄漏檢測技術(shù)是多學(xué)科知識綜合，各種方法有各自的特點、優(yōu)點和缺點，目前采用激光吸收光譜技術(shù)可實現(xiàn)在線定量遙測天然氣管道泄漏，具有快捷、準(zhǔn)確、智能及安全等特點。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，其零漂移，不受外界氣體干擾，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，易于實用，維護(hù)成本低，可以廣泛應(yīng)用于天然氣壓氣站場、天然氣輸送站場等眾多場地。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，包括中控室主機(jī)單元、顯示器以及多個安裝于監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭，所述中控室主機(jī)單元與所述顯示器連通，所述中控室主機(jī)單元通過多路光纖與所述監(jiān)測探頭連接，所述中控室主機(jī)單元包括單元外殼以及設(shè)置在該單元外殼內(nèi)的開關(guān)電源、激光器控制電源、信號發(fā)生器、激光器、環(huán)形器、多路光開關(guān)、光電探測器、前置放大器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡和工控主板；
所述激光器、環(huán)形器、多路光開關(guān)依次連接，所述激光器控制電源用于激光器的供電，所述信號發(fā)生器用于調(diào)制激光器的輸出波長；
所述前置放大器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡和工控主板依次連接，所述前置放大器的輸入端通過所述光電探測器與所述環(huán)形器信號連接，所述鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集卡分別與所述信號發(fā)生器連接，分別用于接收信號發(fā)生器發(fā)送的觸發(fā)信號和參考信號。
[0007]優(yōu)選地，所述工控主板通過設(shè)置在所述單元外殼上的VGA接頭外接所述顯示器。
[0008]優(yōu)選地，所述多路光開關(guān)通過設(shè)置在所述單元外殼上的FC/APC光纖接頭外接對應(yīng)的光纖。
[0009]優(yōu)選地，所述信號發(fā)生器能產(chǎn)生10HZ鋸齒波和10KHZ正弦波對所述激光器的輸出波長進(jìn)行調(diào)制。
[0010]優(yōu)選地，所述觸發(fā)信號為10HZ的方波信號。
[0011]優(yōu)選地，所述參考信號為10KHZ的參考正弦波。
[0012]優(yōu)選地，所述光纖為單芯單模的鎧裝光纖。
[0013]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過分布在監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭，監(jiān)測不同安裝位置的瓦斯?jié)舛?，并通過光纖傳送信號至中控室主機(jī)單元進(jìn)行信號處理，再通過顯示器監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋Y(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，易于實用，維護(hù)成本低，可以廣泛應(yīng)用于天然氣壓氣站場、天然氣輸送站場等眾多場地。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖；
圖2為中控室主機(jī)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:100、中控室主機(jī)單元，101、單元外殼，102、開關(guān)電源，103、激光器控制電源，104、信號發(fā)生器，105、激光器，106、環(huán)形器，107、多路光開關(guān)，108、光電探測器，109、前置放大器，110、鎖相放大器，111、數(shù)據(jù)采集卡，112、工控主板，113、VGA接頭，114、FC/APC光纖接頭，200、顯示器，300、監(jiān)測探頭，400、光纖。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式作詳細(xì)的說明。
[0019]如圖1所示，所述擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置包括中控室主機(jī)單元100、顯示器200和多個安裝于監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭300。所述中控室主機(jī)單元100與所述顯示器200連通，所述中控室主機(jī)單元100通過多路光纖400與所述監(jiān)測探頭300連接，監(jiān)測探頭用于監(jiān)測不同安裝位置的瓦斯?jié)舛?，并通過光纖傳送信號至中控室主機(jī)單元進(jìn)行信號處理，再通過顯示器監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋袛嗍欠駡缶?，相關(guān)報警值可以通過上位機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)置。優(yōu)選地，所述光纖400采用單芯單模的鎧裝光纖，滿足監(jiān)測現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境的要求，所述監(jiān)測探頭300選擇不帶電的類型，自身不帶電，因此是本征安全的。
[0020]如圖2所示，所述中控室主機(jī)單元100包括單元外殼101以及設(shè)置在該單元外殼內(nèi)的開關(guān)電源102、激光器控制電源103、信號發(fā)生器104、激光器105、環(huán)形器106、多路光開關(guān)107、光電探測器108、前置放大器109、鎖相放大器110、數(shù)據(jù)采集卡111和工控主板112。
[0021]所述開關(guān)電源102用于將220V電壓轉(zhuǎn)換為不同電路板所需要的電壓值。
[0022]所述激光器105、環(huán)形器106、多路光開關(guān)107依次連接，所述激光器控制電源103包括溫度控制部分和電流控制部分，用于向激光器供電，本實施例中激光器優(yōu)選為DFB激光器，用于產(chǎn)生1653nm中心吸收波長。
[0023]所述前置放大器109、鎖相放大器110、數(shù)據(jù)采集卡111和工控主板112依次連接，所述前置放大器109的輸入端通過所述光電探測器108與所述環(huán)形器106信號連接。
[0024]所述環(huán)形器106用于將DFB激光光束傳輸?shù)蕉嗦饭忾_關(guān)107，經(jīng)鎧裝光纖到達(dá)監(jiān)測探頭300，然后經(jīng)原路返回后的光信號經(jīng)環(huán)形器分路到達(dá)所述光電探測器108進(jìn)行后續(xù)處理。
[0025]所述多路光開關(guān)107用于將光束分為N路，經(jīng)鎧裝光纖到達(dá)監(jiān)測探頭監(jiān)測不同安裝位置的瓦斯?jié)舛取?br>[0026]所述光電探測108安裝在所述前置放大器109上，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號并通過前置放大器進(jìn)行放大。
[0027]所述鎖相放大器110和數(shù)據(jù)采集卡111分別與所述信號發(fā)生器104連接，分別用于接收信號發(fā)生器發(fā)送的觸發(fā)信號和參考信號。所述鎖相放大器110用于將放大后的信號進(jìn)行解調(diào)獲得二次諧波信號和一次諧波信號，所述數(shù)據(jù)采集卡111用于采集相對應(yīng)的二次諧波信號和一次諧波信號，所述工控主板112用于將數(shù)據(jù)采集卡采集到的信號進(jìn)行后續(xù)處理獲得相應(yīng)的瓦斯?jié)舛取?br>[0028]所述信號發(fā)生器104產(chǎn)生10Hz鋸齒波和ΙΟΚΗζ的正弦波，能對激光器的輸出波長產(chǎn)生調(diào)制；同時還向鎖相放大器提供ΙΟΚΗζ的參考正弦波A，用于信號的解調(diào)，向數(shù)據(jù)采集卡提供與10Hz鋸齒波同頻的方波信號B，用于觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡采集一個周期的諧波信號。
[0029]所述工控主板112通過VGA接頭113外接所述顯示器200，所述多路光開關(guān)107通過FC/APC光纖114接頭外接對應(yīng)的光纖400，所述VGA接頭113和FC/APC光纖接頭114都可以設(shè)置在單元外殼101上。
[0030]本發(fā)明的工作原理描述如下:
監(jiān)測探頭懸掛于不同的監(jiān)測地點，其懸掛位置周邊無阻擋，并且一定不能覆蓋監(jiān)測探頭。中控室DFB激光器在激光器控制電源和信號發(fā)生器的作用下輸出1653nm的中心波長，并且在信號發(fā)生器產(chǎn)生的10Hz鋸齒波和ΙΟΚΗζ的正弦波作用下對輸出激光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的激光經(jīng)過環(huán)形器到達(dá)多路光開關(guān)，經(jīng)過光開關(guān)切換以后輸出到不同監(jiān)測點處的監(jiān)測探頭；激光經(jīng)過監(jiān)測探頭內(nèi)部的瓦斯氣體吸收以后再次經(jīng)過鎧裝光纖返回至環(huán)形器，經(jīng)過環(huán)形器以后由光電探測器接收轉(zhuǎn)換為電信號，然后經(jīng)過前置放大器放大后由鎖相放大器解調(diào)，獲得一次和二次諧波信號，信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡采集以后送入工控主板進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和瓦斯?jié)舛确囱荨?br>[0031]以上所述實施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，包括中控室主機(jī)單元(100)、顯示器(200)以及多個安裝于監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭(300)，所述中控室主機(jī)單元(100)與所述顯示器(200)連通，所述中控室主機(jī)單元(100)通過多路光纖(400)與所述監(jiān)測探頭(300)連接，其特征在于，所述中控室主機(jī)單元(100)包括單元外殼(101)以及設(shè)置在該單元外殼內(nèi)的開關(guān)電源(102)、激光器控制電源(103)、信號發(fā)生器(104)、激光器(105)、環(huán)形器(106)、多路光開關(guān)(107)、光電探測器(108)、前置放大器(109)、鎖相放大器(110)、數(shù)據(jù)采集卡(111)和工控主板(112); 所述激光器(105)、環(huán)形器(106)、多路光開關(guān)(107)依次連接，所述激光器控制電源(103)用于激光器(105)的供電，所述信號發(fā)生器(104)用于調(diào)制激光器(105)的輸出波長; 所述前置放大器(109)、鎖相放大器(110)、數(shù)據(jù)采集卡(111)和工控主板(112)依次連接，所述前置放大器(109)的輸入端通過所述光電探測器(108)與所述環(huán)形器(106)信號連接，所述鎖相放大器(110)和數(shù)據(jù)采集卡(111)分別與所述信號發(fā)生器(104)連接，分別用于接收信號發(fā)生器發(fā)送的觸發(fā)信號和參考信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，其特征在于，所述工控主板(112)通過設(shè)置在所述單元外殼(101)上的VGA接頭(113)外接所述顯示器(200)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，其特征在于，所述多路光開關(guān)(107)通過設(shè)置在所述單元外殼(101)上的FC/APC光纖接頭(114)外接對應(yīng)的光纖(400)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，其特征在于，所述信號發(fā)生器(104)能產(chǎn)生10HZ鋸齒波和10KHZ正弦波對所述激光器(105)的輸出波長進(jìn)行調(diào)制。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，其特征在于，所述觸發(fā)信號為10HZ的方波信號。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，其特征在于，所述參考信號為10KHZ的參考正弦波。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，其特征在于，所述光纖(400)為單芯單模的鎧裝光纖。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種擴(kuò)散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預(yù)警裝置，包括中控室主機(jī)單元、顯示器以及多個安裝于監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭，所述中控室主機(jī)單元與所述顯示器連通，所述中控室主機(jī)單元通過多路光纖與所述監(jiān)測探頭連接，所述中控室主機(jī)單元包括單元外殼以及設(shè)置在該單元外殼內(nèi)的開關(guān)電源、激光器控制電源、信號發(fā)生器、激光器、環(huán)形器、多路光開關(guān)、光電探測器、前置放大器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡和工控主板。本發(fā)明通過分布在監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭，監(jiān)測不同安裝位置的瓦斯?jié)舛?，并通過光纖傳送信號至中控室主機(jī)單元進(jìn)行信號處理，再通過顯示器監(jiān)測瓦斯?jié)舛?，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，易于實用，維護(hù)成本低。
【IPC分類】G01N21/17, G01M3/38
【公開號】CN105403373
【申請?zhí)枴緾N201510954462
【發(fā)明人】張志榮, 董鳳忠, 羅淵敏, 吳邊, 夏滑, 龐濤, 崔小娟
【申請人】安徽中科智泰光電測控科技有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月20日