一種擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及天然氣管道泄漏檢測技術領域，具體涉及一種用于擴散式天然氣站場瓦斯泄露的激光在線監(jiān)測預警裝置。
【背景技術】
[0002]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、質量流量平衡法、負壓波方法、管道內(nèi)部漏磁檢測等方法，天然氣管道泄漏檢測技術是多學科知識綜合，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可實現(xiàn)在線定量遙測天然氣管道泄漏，具有快捷、準確、智能及安全等特點。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型提供一種擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，其零漂移，不受外界氣體干擾，結構簡單，響應速度快，易于實用，維護成本低，可以廣泛應用于天然氣壓氣站場、天然氣輸送站場等眾多場地。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0005]—種擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，包括中控室主機單元、顯示器以及多個安裝于監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭，所述中控室主機單元與所述顯示器連通，所述中控室主機單元通過多路光纖與所述監(jiān)測探頭連接，所述中控室主機單元包括單元外殼以及設置在該單元外殼內(nèi)的開關電源、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、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；
[0006]所述激光器、環(huán)形器、多路光開關依次連接，所述激光器控制電源用于激光器的供電，所述信號發(fā)生器用于調制激光器的輸出波長；
[0007]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。
[0008]優(yōu)選地，所述工控主板通過設置在所述單元外殼上的VGA接頭外接所述顯示器。
[0009]優(yōu)選地，所述多路光開關通過設置在所述單元外殼上的FC/APC光纖接頭外接對應的光纖。
[0010]優(yōu)選地，所述信號發(fā)生器能產(chǎn)生1Hz鋸齒波和1KHz正弦波對所述激光器的輸出波長進行調制。
[0011]優(yōu)選地，所述觸發(fā)信號為1Hz的方波信號。
[0012]優(yōu)選地，所述參考信號為1KHz的參考正弦波。
[0013]優(yōu)選地，所述光纖為單芯單模的鎧裝光纖。
[0014]由以上技術方案可知，本實用新型通過分布在監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭，監(jiān)測不同安裝位置的瓦斯?jié)舛龋⑼ㄟ^光纖傳送信號至中控室主機單元進行信號處理，再通過顯示器監(jiān)測瓦斯?jié)舛?，結構簡單，響應速度快，易于實用，維護成本低，可以廣泛應用于天然氣壓氣站場、天然氣輸送站場等眾多場地。
【附圖說明】

[0015]圖1為本實用新型的結構原理框圖；
[0016]圖2為中控室主機單元的結構示意圖。
[0017]圖中:100、中控室主機單元，101、單元外殼，102、開關電源，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，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。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型的一種優(yōu)選實施方式作詳細的說明。
[0019]如圖1所示，所述擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置包括中控室主機單元100、顯示器200和多個安裝于監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭300。所述中控室主機單元100與所述顯示器200連通，所述中控室主機單元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)舛龋⑼ㄟ^光纖傳送信號至中控室主機單元進行信號處理，再通過顯示器監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋袛嗍欠駡缶?，相關報警值可以通過上位機軟件進行設置。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，所述中控室主機單元100包括單元外殼101以及設置在該單元外殼內(nèi)的開關電源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]所述開關電源102用于將220V電壓轉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107，經(jīng)鎧裝光纖到達監(jiān)測探頭300，然后經(jīng)原路返回后的光信號經(jīng)環(huán)形器分路到達所述光電探測器108進行后續(xù)處理。
[0025]所述多路光開關107用于將光束分為N路，經(jīng)鎧裝光纖到達監(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，用于將光信號轉換為電信號并通過前置放大器進行放大。
[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行解調獲得二次諧波信號和一次諧波信號，所述數(shù)據(jù)采集卡ill用于采集相對應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行后續(xù)處理獲得相應的瓦斯?jié)舛取?br>[0028]所述信號發(fā)生器104產(chǎn)生1Hz鋸齒波和1KHz的正弦波，能對激光器的輸出波長產(chǎn)生調制；同時還向鎖相放大器提供1KHz的參考正弦波A，用于信號的解調，向數(shù)據(jù)采集卡提供與1Hz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107通過FC/APC光纖114接頭外接對應的光纖400，所述VGA接頭113和FC/APC光纖接頭114都可以設置在單元外殼101上。
[0030]本實用新型的工作原理描述如下:
[0031]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1Hz鋸齒波和1KHz的正弦波作用下對輸出激光進行調制，調制后的激光經(jīng)過環(huán)形器到達多路光開關，經(jīng)過光開關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，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行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和瓦斯?jié)舛确囱荨?br>[0032]以上所述實施方式僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，包括中控室主機單元(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)，所述中控室主機單元(100)與所述顯示器(200)連通，所述中控室主機單元(100)通過多路光纖(400)與所述監(jiān)測探頭(300)連接，其特征在于，所述中控室主機單元(100)包括單元外殼(101)以及設置在該單元外殼內(nèi)的開關電源(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(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(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)權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述工控主板(112)通過設置在所述單元外殼(101)上的VGA接頭(113)外接所述顯示器(200)。3.根據(jù)權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述多路光開關(107)通過設置在所述單元外殼(101)上的FC/APC光纖接頭(114)夕卜接對應的光纖(400)。4.根據(jù)權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述信號發(fā)生器(104)能產(chǎn)生1Hz鋸齒波和1KHz正弦波對所述激光器(105)的輸出波長進行調制。5.根據(jù)權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述觸發(fā)信號為1Hz的方波信號。6.根據(jù)權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述參考信號為1KHz的參考正弦波。7.根據(jù)權利要求1所述的擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述光纖(400)為單芯單模的鎧裝光纖。
【專利摘要】本實用新型提供一種擴散式天然氣站場瓦斯泄露激光在線監(jiān)測預警裝置，包括中控室主機單元、顯示器以及多個安裝于監(jiān)測現(xiàn)場的監(jiān)測探頭，所述中控室主機單元與所述顯示器連通，所述中控室主機單元通過多路光纖與所述監(jiān)測探頭連接，所述中控室主機單元包括單元外殼以及設置在該單元外殼內(nèi)的開關電源、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、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。本實用新型通過分布在監(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單元進行信號處理，再通過顯示器監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋Y構簡單，響應速度快，易于實用，維護成本低。
【IPC分類】G01M3/38, G01N21/17
【公開號】CN205384128
【申請?zhí)枴緾N201521062677
【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7月13日
【申請日】2015年12月20日