专利名称：一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器及其检测方法
技术领域：
本发明属于火灾探测技术领域，特别涉及一种基于光纤传导的开路式可燃气体探 测器及其检测方法。
背景技术：
火灾是一种灾害性的燃烧现象，特别是在石化场所中发生的火灾造成的�：Ω� 大。在油气采、储、运、用等过程中，普遍存在泄漏现象，油气一旦燃烧，火势很难控制，可能 引发更大规模的火灾和爆炸，对于该类型�。枰孕孤镀褰刑讲狻Ｄ壳霸诟美喑∷� 广泛使用的是点型可燃气体探测器，所采用的传感器多为金属氧化物半导体或催化燃烧元 件，也有个别厂家采用对射型开路式可燃气体探测，其缺点是催化剂中毒易引起探测器失 效；探测性能受现场环境因素影响大；保护能力有限；设备投入与工程投入大；运行维护工 作繁重；有个别厂家提供点型红外可燃气体探测器，部分解决了探测器寿命，探测范围等问 题，但是仍存在设备投入与工程投入太大、运行维护工作繁重等问题。目前大量使用的可燃气体探测器主要有点型可燃气体探测器、对射开路式可燃气 体探测器，这些可燃气体探测器的优点是对保护区域出现的可燃气体浓度变化能做出快 速的响应，能及早发现火灾隐患并预防火灾发生，同时对保护区内的人员生命安全以及财 产安全具有至关重要的作用；其存在的缺点是探测器的误报现象时有发生；保护区域环 境复杂，易燃易爆、高温、强电磁干扰且多尘，很多探测器在投入运行后很短的时间内就出 现失效现象，无法实现保护区域的早期可燃气体火灾隐患的可靠探测，给消防安全管理带 来隐患o
发明内容
为解决以上探测器之不足，本发明提出一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测 器及其检测方法，利用光学检测组件、主动发射红外光源的光源发射组件及光纤传输组件， 实现更加快捷、灵敏地探测现场可燃气体浓度，并更加适应恶劣自然环境，提高探测器的可靠性。本发明的技术方案是这样实现的该装置包括光源发射组件、光学检测组件、光纤 传输组件和探测终端；光源发射组件的光纤接口的一端连接光纤传输组件的第一光纤接口 的一端，光学检测组件的光纤接口的一端连接光纤传输组件的第二光纤接口的一端，光纤 传输组件的第一光纤接口的另一端连接探测终端的第三聚焦透镜的输出端，光纤传输组件 的第二光纤接口的另一端连接探测终端的第四聚焦透镜的输入端；所述的光源发射组件由光源发射组件的光纤接口、第一聚焦透镜、第一光学滤波 器、第一聚焦镜头、第一壳体组成；第一壳体内左侧安装有光源发射组件的第一聚焦透镜， 中间安装有第一光学滤波器，右侧安装有第一聚焦镜头；光源发射组件的光纤接口的另一 端连接第一壳体内左侧的光源发射组件的第一聚焦透镜；所述的第一壳体呈半椭圆形；所述的光学检测组件由第二聚焦镜头、第二光学滤波器、第二聚焦透镜、光学检测
4组件的光纤接口、第二壳体组成；第二壳体内左侧安装有第二聚焦镜头，中间安装有第二光 学滤波器，右侧安装有第二聚焦透镜；光学检测组件的光纤接口的另一端连接第二壳体内 右侧的第二聚焦镜头(2-3)；所述的第二壳体呈半椭圆形；所述的光纤传输组件由第一光纤接口和第二光纤接口组成，光纤接口包括光纤， 所述光纤为带有护套的光缆；所述的探测终端由第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、红外发射器、发射信号驱动电 路、信号输入电路、信号输出电路、第一红外接收器、第二红外接收器、信号提取及放大电 路、信号处理电路组成；第三聚焦透镜的输入端连接红外发射器的输出端，红外发射器的输入端连接发射 信号驱动电路的输出端，发射信号驱动电路的输入端连接信号处理电路的第一输出端，信 号输入电路的输出端连接信号处理电路的第一输入端，信号输出电路的输入端连接信号处 理电路的第二输入端，第四聚焦透镜的第一输出端连接第一红外接口器的输入端，第四聚 焦透镜的第二输出端连接第二红外接收器的输入端，第一红外接收器的输出端连接信号提 取及放大电路的第一输入端，第二红外接收器的输出端连接信号提取及放大电路的第二输 入端，信号提取及放大电路的输出端连接信号处理电路的第二输入端。本发明开路式光纤红外可燃气体探测器，信号传递过程如下信号处理电路发出电信号控制命令，经发射信号驱动电路产生驱动信号，输出给 红外发射器；红外发射器接到控制命令，发射红外光信号给光源发射组件；光源发射组件 的光纤接口接收红外光信号，光源发射组件的聚焦透镜将该信号发散后传递给光学滤波 器，光学滤波器进行光学滤波，将滤波后的发散光信号传递给聚焦镜头，经聚焦镜头转换， 将发散光信号转换为平行光后水平输出给光学检测组件；光学检测组件的聚焦镜头接收平 行光信号，经光学滤波器滤波后输入聚焦镜头，经聚焦镜头聚焦后一部分光信号输入第一 红外接收器，另一部分光信号输入第二红外接收器；第一红外接收器和第二红外接收器将 光信号转换成电信号，输出给信号提取及放大电路；信号提取及放大电路进行窄带滤波并 积分，将积分后的电信号输入给信号处理电路，并进行数据处理。当空间中具有可燃气体的时候，红外光信号会被衰减，根据衰减程度判断气体浓 度并进行报警的基于光纤传导的开路式可燃气体检测方法，步骤如下步骤1 空气中无可燃气体时，第一红外接收器接收气体探测波段红外光信号XI， 第二红外接收器接收背景参考波段红外光信号Y1，将该值作为标准值保存；步骤2 第一红外接收器和第二红外接收器不断接收红外光信号第一红外接收 器接收到的气体探测波段红外光信号为X2，第二红外接收器接收背景参考波段红外光信号 为Y2;步骤3 确定探测增量，公式如下AX = X2-X1A Y = Y2-Y1式中，A X表示气体探测波段红外光信号探测增量，AY表示背景参考波段红外光 信号探测增量，所述的AY，若AY>0，降低红外发射器的发光强度，若AY<0，增强红外 发射器的发光强度；
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步骤4:若△X/△Y= C，则判定空气中不存在可燃气体，执行步骤2;若AY = 0且
AX兴0或c则判定空气中存在可燃气体，并计算可燃气体浓度； 步骤5:报警。第一红外接收器接收气体探测波段红外光信号X = {XI，X2，……Xn}，其波长范 围为1. 55-1. 70 微米；2. 2-2. 40 微米 3. 3-3. 60 微米；第二红外接收器接收背景参考波段信号Y = {Yl，Y2，……Yn}，所述的背景参考 波段信号是指有气体时候，气体对该波段信号没有影响或影响很小的波段，取值范围为 0. 1-1. 54 微米，1. 71-2. 1 微米，2. 41-3. 2 微米，3. 61-10 微米；步骤4所述的C为常数，自行设定该值，它的取值范围为100-1000，根据不同环境 的要求设定不同级别。本发明优点本发明光学检测组件安装在保护区域现场且没有任何电器连接，光 源发射以及探测终端安装在自然环境和电磁环境较好的设备间或控制室，保证装置不受恶 劣的高温、高湿及强电磁干扰等环境影响，更加安全、稳定、灵敏。
图1为一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器光源发射组件、光学检测组件 结构图；图2为一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器光纤传输组件、探测终端结构 图；图3为一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器探测终端的发射信号驱动电 路原理图；图4为一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器探测终端的信号输入电路原 理图；图5为一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器探测终端的信号输出电路原 理图；图6为一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器探测终端的信号提取及放大 电路原理图；图7为一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器探测终端的发光管电路原理 图；图8为一种基于光纤传导的开路式可燃气体检测方法流程图。图中，1光源发射组件，2光学检测组件，3光纤传输组件，4探测终端，1-1光源发 射组件的光纤接口，1-2第一聚焦透镜，1-3第一光学滤波器，1-4第一聚焦镜头，1-5第一壳 体，2-1第二聚焦镜头，2-2第二光学滤波器，2-3第二聚焦透镜，2-4光学检测组件的光纤接 口，2-5第二壳体，3-1第一光纤接口，3-2第二光纤接口，4-1第三聚焦透镜，4-2第四聚焦透 镜，4-3红外发射器，4-4发射信号驱动电路，4-5信号输入电路，4-6信号输出电路，4-7第一 红外接收器，4-8第二红外接收器，4-9信号提取及放大电路，4-10信号处理电路。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。图1和图2为本发明的整体结构图，包括光源发射组件(1)、光学检测组件(2)、光 纤传输组件(3)和探测终端(4)；光源发射组件的光纤接口(1-1)的一端连接光纤传输组 件(3)的第一光纤接口(3-1)的一端，光学检测组件的光纤接口(2-4)的一端连接光纤传 输组件(3)的第二光纤接口(3-2)的一端，光纤传输组件(3)的第一光纤接口(3-1)的另 一端连接探测终端⑷的第三聚焦透镜(4-1)的输出端，光纤传输组件(3)的第二光纤接 口(3-2)的另一端连接探测终端(4)的第四聚焦透镜(4-2)的输入端；所述的光源发射组件(1)由光源发射组件的光纤接口(1-1)、第一聚焦透镜 (1-2)、第一光学滤波器(1-3)、第一聚焦镜头(1-4)、第一壳体(1-5)组成；第一壳体(1-5)内 左侧安装有光源发射组件(1)的第一聚焦透镜(1-2)，中间安装有第一光学波滤器(1-3)，右 侧安装有第一聚焦镜头(1-4)；光源发射组件的光纤接口(1-1)的另一端连接第一壳体(1-5) 内左侧的光源发射组件(1)的第一聚焦透镜(1-2)；所述的第一壳体(1-5)呈半椭圆形；所述的光学检测组件(2)由第二聚焦镜头(2-1)、第二光学滤波器(2-2)、第二聚 焦透镜(2-3)、光学检测组件的光纤接口(2-4)、第二壳体(2-5)组成；第二壳体(2-5)内左 侧安装有第二聚焦镜头(2-1)，中间安装有第二光学滤波器(2-2)，右侧安装有第二聚焦透 镜(2-3)；光学检测组件的光纤接口(2-4)的另一端连接第二壳体(2-5)内右侧的第二聚 焦镜头(2-3)；所述的第二壳体(2-5)呈半椭圆形；所述的光纤传输组件(3)由第一光纤接口(3-1)和第二光纤接口(3-2)组成，光 纤接口包括光纤，所述光纤为带有护套的光缆；所述的探测终端(4)由第三聚焦透镜(4-1)、第四聚焦透镜(4-2)、红外发射器 (4-3)、发射信号驱动电路(4-4)、信号输入电路(4-5)、信号输出电路(4-6)、第一红外接收 器(4-7)、第二红外接收器(4-8)、信号提取及放大电路(4-9)、信号处理电路(4-10)组成；第三聚焦透镜(4-1)的输入端连接红外发射器(4-3)的输出端，红外发射器(4-3) 的输入端连接发射信号驱动电路(4-4)的输出端，发射信号驱动电路(4-4)的输入端连 接信号处理电路(4-10)的第一输出端，信号输入电路(4-5)的输出端连接信号处理电路 (4-10)的第一输入端，信号输出电路(4-6)的输入端连接信号处理电路(4-10)的第二输 出端，第四聚焦透镜(4-2)的第一输出端连接第一红外接口器(4-7)的输入端，第四聚焦透 镜(4-2)的第二输出端连接第二红外接收器(4-8)的输入端，第一红外接收器(4-7)的输 出端连接信号提取及放大电路(4-9)的第一输入端，第二红外接收器(4-8)的输出端连接 信号提取及放大电路(4-9)的第二输入端，信号提取及放大电路(4-9)的输出端连接信号 处理电路(4-10)的第二输入端。信号驱动电路如图3所示，包括场效应管、变压器、二极管、电阻、电容和电感和发 射光源LAMP2，所述的变压器由第一变压器T3和第二变压器T4组成，所述的二极管由第 一二极管D14和第二二极管D13组成，所述的电阻由第一电阻R11、第二电阻R38和第三电 阻R48组成，所述的电容由第一电容C7、第二电容C20、第三电容C8和第四电容C28组成， 所述的电感由第一电感L3和第二电感L4组成；场效应管Q2的源极连接第一变压器T3的一端，第一变压器T3的另一端接电源 VCC，场效应管Q2的栅极连接信号处理电路的DRV1脚，场效应管Q2的漏极接模拟地，第一变压器T3负载a端连接第一电容C7的一端，第一电容C7的另一端连接第一二极管D14的 正极、第一电阻R11的一端，第一二极管D14的负极、第一电阻R11的另一端、第二电容C20 的一端连接第一电感L3的一端，第二电容C20的另一端连接第一变压器T3负载b端并接 模拟地，第一电感L3的另一端连接第二变压器T4的一端，第二变压器T4的另一端连接发 射能源LAMP2的一端，发射能源LAMP2的另一端连接第二电感L4的一端，第二电感L4的另 一端接模拟地，第二变压器T4的负载e端连接第二电阻R38的一端，第二电阻R38的另一 端连接第四电容C28的一端，第四电容C28的另一端、第二变压器T4的负载f 端相连并连 接第三电阻R48的一端，第三电阻R48的另一端连接第三电容C8的一端、第二二极管D13 的负极，第二二极管D3的正极连接第一变压器T1负载c端，第一变压器T1的负载d端连 接第三电容C8的另一端。信号输入电路如图4所示，包括信号驱动器、二极管、电阻、电容，所述的信号驱动 器由第一信号驱动器U1A、第二信号驱动器U1B、第三信号驱动器U1C、第四信号驱动器U1D、 第五信号驱动器U1E、第六信号驱动器U1F、第七信号驱动器组成U2A组成；所述的二极管由 第一二极管D15、第二二极管D16、第三二极管D17、第四二极管D18、第五二极管D19、第六二 极管D20、第七二极管D21组成；所述的电阻由第一电阻R51、第二电阻R52、第三电阻R53、 第四电阻R54、第五电阻R55、第六电阻R56、第七电阻R57、第八电阻R64、第九电阻R65、第 十电阻R66、第i^一电阻R67、第十二电阻R68、第十三电阻R69、第十四电阻R70，所述的电容 由第一电容C30、第二电容C31、第三电容C32、第四电容C33、第五电容C34、第六电容C37、 第七电容C38组成；第一二极管D15的正极连接第一电阻R51的一端、第二电阻R52的一端，第一二极 管D15的负极连接第一信号驱动器U1A的1端、第二电阻R52的另一端、第一电容C30的一 端，第一信号驱动器U1A的2端连接信号处理电路的LEFT_IN端，第一电容C30的另一端接 地，第一电阻R51的另一端连接第三电阻R53的一端、第五电阻R55的一端、第七电阻R57的 一端、第九电阻R65的一端、第十一电阻R67的一端、第十三电阻R69的一端、第七信号驱动 器U2A的14端并接+5V电源，第三电阻R53的另一端连接第四电阻R54的一端、第二二极 管D16的正极，第二二极管D16的负极连接第四电阻R54的另一端、第二信号驱动器U1B的 3端、第二电容C31的一端，第二信号驱动器U1B的4端连接信号处理电路的RIGHT_IN端， 第二电容C31的另一端接地，第五电阻R55的另一端连接第六电阻R56的一端、第三二极管 D17的正极，第三二极管D17的负极连接第六电阻R56的另一端、第三电容C32的一端、第 三信号驱动器U1C的5端，第三信号驱动器U1C的6端接信号处理电路的UP_IN端，第三电 容C32的另一端接地，第七电阻R57的另一端连接第四二极管D18的正极、第八电阻R64的 一端，第四二极管D18的负极连接第八电阻R64的另一端、第四电容C33的一端、第四信号 驱动器U1D的9端，第四信号驱动器U1D的8端连接信号处理电路的D0WN_IN端，第四电容 C33的另一端接地；第九电阻R65的另一端连接第十电阻R66的一端、第五二极管D19的正 极，第五二极管D19的负极连接第十电阻R66的另一端、第五电容C34的一端、第五信号驱 动器U1E的11端，第五电容C34的另一端接地，第五信号驱动器U1E的10端连接信号处理 电路的MENU_IN端，第十一电阻R67的另一端连接第六二极管D20的正极、第十二电阻R68 的一端，第六二极管D20的负极连接第六信号驱动器U1F的13端、第十二电阻R68的另一 端、第六电容C37的一端，第六信号驱动器U1F的12端连接信号处理电路的XIA0YIN_IN端，第六电容C37的另一端连接第七信号驱动器U2A的7端并接地，第十三电阻R69的另一端 连接第十四电阻R70的一端、第七二极管D21的正极，第十四电阻R70的另一端连接第七二 极管D21的负极、第七电容C38的一端、第七信号驱动器U2A的1端，第七电容C38的一端 接地，第七信号驱动器U2A的2端连接信号处理电路的SELFTEST_IN端；信号输出电路如图5所示，包括IXD显示屏J6，IXD显示器J6的第一场效应管Q5 的漏极，第一场效应管Q5的栅极连接第一电阻R32的一端，第一场效应管Q5的源极接+5V 电源，第一电阻R32的另一端连接信号处理电路的IXD-BL端，IXD显示器J6的IXD-BL脚、 LCDRST脚、LCDCSB脚、LCDCSA脚、LDCRS/CSS脚、DB0 DB7脚连接信号处理电路4-10的 LCD-BL 脚、LCDRST 脚、LCDCSB 脚、LCDCSA 脚、LDCRS/CSS 脚、DB0 DB7 脚。信号提取及放大电路如图6所示，包括场效应管、传感器、放大器、二极管、隧道二 极管、电容、电解电容和电阻，所述的场效应管由第一场效应管Q6、第二场效应管Q8组成， 所述的传感器由第一传感器S3、第二传感器S4组成，所述的放大器由第一放大器U4A、第 二放大器U4B、第三放大器U4C、第四放大器U4D、第五放大器U8A、第六放大器U8B组成；所 述的二极管由第一二极管D22、第二二极管D23、第三二极管D26、第四二极管D27组成；所 述的隧道二极管由第一隧道二极管D24、第二隧道二极管D25组成；所述的电容由第一电 容C42、第二电容C43、第三电容C44、第四电容C45、第五电容C46、第六电容C47、第七电容 C48、第八电容C51、第九电容C52、第十电容C53、第i^一电容C54、第十二电容C55、第十三 电容C56、第十四电容C57、第十五电容C58、第十六电容C59、第十七电容C61，第十八电容 C62组成，所述电解电容由第一电解电容E1、第二电解电容E2、第三电解电容E5、第四电解 电容E8、第五电解电容E9、第六电解电容E26、第七电解电容E15、第八电解电容E20、第九电 解电容E21、第十电解电容E22、第i^一电解电容E23、第十二电解电容E24、第十三电解电容 E25、第十四电解电容E28组成；所述的电阻由第一电阻R73、第二电阻R74、第三电阻R75、 第四电阻R76、第五电阻R77、第六电阻R78、第七电阻R79、第八电阻R80、第九电阻R83、第 十电阻R84、第i^一电阻R85、第十二电阻R86、第十三电阻R87、第十四电阻R88、第十五电阻 R89、第十六电阻R90、第十七电阻R91、第十八电阻R92、第十九电阻R93、第二十电阻R94、 第二i^一电阻R95、第二十二电阻R96、第二十三电阻R97、第二十四电阻R98、第二十五电阻 R99、第二十六电阻R100、第二十七电阻R101、第二十八电阻R102、第二十九电阻R103、第 三十电阻R104、第三i^一电阻R105、第三十二电阻R106、第三十三电阻R107组成；第一电 容C42的一端连接第一电解电容E1的正极、第一电阻R73的一端、第二电阻R74的一端、第 三电容C44的一端、第四电容C45的一端和第一传感器S3的栅极，第一电容C42的另一端 连接第一电解电容E1的负极、第二电阻R74的另一端和第三电阻R75的一端，第一电阻R73 的另一端连接第二电容C43的一端、第二电解电容E2的一端、第一场效应管Q6的漏极并接 电源VDD12V，第二电容C43的另一端连接第二电解电容E2的负极并接地，第三电容C44的 另一端连接第一场效应管Q6的源极、第一传感器S3的漏极和第五电容C46的一端，第四电 容C45的另一端连接第一场效应管Q6的栅极、第一传感器S3的源极、第五电容C46的另一 端、第三电阻R75的另一端相连并连接第三电解电容E5的正极和，第三电解电容E5的负极 连接第四电阻R76的一端，第四电阻R76的另一端连接第一运算放大器U4A的反相输入端 2、第六电容C47的一端、第六电阻R78的一端，第六电容C47的另一端、第六电阻R78电阻的 另一端与第一运算放大器U4A的输出端1连接并连接第四电解电容E8的负极，第一运算放
9大器U4A的同相输入端3连接第五电阻R77的一端，第一运算放大器U4A的11端接地，第一 运算放大器U4A的4端接VDD12V，第五电阻R77的另一端连接第八电阻R80的一端，第八电 阻R80的另一端连接第二运算放大器U4B的同相输入端5，第四电解电容E8的正极连接第 七电阻R79的一端，第七电阻R79的另一端连接第七电容C48的一端、第九电阻R83的一端、 第二运算放大器U4B的反相输入端6，第七电容C48的另一端、第九电阻R83的另一端、第二 运算放大器U4B的输出端7连接并连接第五电解电容E9的正极，第五电解电容E9的负极 连接第十电阻R84的一端、第三运算放大器UC4的正相输入端10，第十电阻R84的另一端连 接第二十电阻R94的一端、第二十一电阻R95的一端，第二十电阻R94的另一端连接第十八 电阻R92的一端、第一隧道二极管D24的负极，第十八电阻R92的另一端连接电源VDD12V， 第一隧道二极管D24的正极连接第二二极管D25的负极，第二十一电阻R95的另一端连接 第二隧道二极管D25的正极并接地；第三运算放大器U4C的反相输入端9连接第十一电阻 R85的一端、第十二电阻R86的一端、第八电容C51的一端，第十二电阻R86的另一端连接第 八电容C51的另一端、第三运算放大器U4C的输出端8并接第一二极管D22的正极，第十一 电阻R85的另一端连接第六电解电容E26的正极，第六电解电容E26的负极接地，第一二极 管D22的负极连接第十三电阻R87的一端与第十三电阻R87的另一端连接第十四电阻R88 的一端、第九电容C52的一端、第七电解电容E15的正极相连并连接第二二极管D23的正 极，第二二极管D23的负极接电源VCC，第十四电阻R88的另一端连接第十五电阻R89的一 端并接信号处理电路的Sim端，第十五电阻R89的另一端连接第九电容C52的另一端、第 七电解电容E15的负极并接地；第十电容C53的一端连接第八电解电容E20的正极、第十六 电阻R90的一端、第十七电阻R91的一端、第十二电容C55的一端、第十三电容C56的一端、 第二传感器S4的栅极，第十电容C53的另一端连接第八电解电容E20的负极、第十七电阻 R91的另一端、第十九电阻R93的一端，第十六电阻R90的另一端连接第十一电容C54的一 端、第九电解电容E21的正极、第二场效应管Q8的漏极并接电源VDD12V，第十一电容C54的 另一端连接第九电解电容E21的负极并接地，第十二电容C55的另一端连接第二传感器S4 的漏极、第十四电容C57的一端，第十三电容C56的另一端连接第二传感器S4的源极、第 十四电容C57的另一端、第二场效应管Q8的栅极、第十九电阻R93的另一端、第十电解电容 E22的正极，第十电解电容E22的负极连接第二十二电阻R96的一端，第二十二电阻R96的 另一端连接十五电容C58的一端、第二十四电阻R98的一端、第四运算放大器U4D的反相输 入端13，第十五电容C58的另一端连接二十四电阻R98的另一端、第四运算放大器U4D的 输出端14、第十一电解电容E23的负极，第十一电解电容E23的正极连接第二十五电阻R99 的一端，第二十五电阻R99的另一端连接第五运算放大器U8A的反相输入端2、第十六电容 C59的一端、第二十七电阻R101的一端，第十六电容C59的另一端、第二十七电阻R101的另 一端连接第五运算放大器U8A的输出端1并连接第十二电解电容E24的正极，第四运算放 大器U4D的正相输入端12连接第二十三电阻R97的一端，第二十三电阻R97的另一端连接 第二十六电阻R100的一端，第二十六电阻R100的另一端连接第五运算放大器U8A的正相 输入端3，第十二电解电容E24的负极连接第二十八电阻R102的另一端、第六运算放大器 U8B的正相输入端，第六运算放大器U8B的反相输出端6连接、第二十九电阻R103的一端、 第三十电阻R104的一端、第十七电容C61的一端，第二十九电阻R103的另一端连接第十三 电解电容E25的正极，第十三电解电容E25的负极接地，第三十电阻R104的另一端、第十七电容C61的另一端连接第六运算放大器U8B的输出端7并连接第三二极管D26的正极，第 三二极管D26的负极连接第三十一电阻R105的一端，第三十一电阻R105的另一端连接第 三十二电阻R106的一端、第四二极管D27的正极、第十八电容C62的一端、第十四电解电容 E28的正极，第四二极管D27的负极接电源VCC，第三十二电阻R106的另一端连接第三十三 电阻R107的一端并接信号处理电路的SIN2端，第三十三电阻R107的另一端连接第十八电 容C62的另一端、第十四电解电容E28的负极并接地。发光管电路如图7所示，包括场效应管、电阻和LED发光管，其中，场效应管由第一 场效应管Q3和第二场效应管Q4组成，电阻由第一电阻R22、第二电阻R25、第三电阻R24、第 四电阻R26、第五电阻R29组成；第一电阻R22的一端连接信号处理电路的R LED端，第一 电阻R22的另一端连接场效应管Q3的栅极，第一场效应管Q3的漏极连接第二电阻R25的 一端，第二电阻R25的另一端连接LED发光管的2端、第一场效应管Q3的源极接地，LED发 光管的1端连接第三电阻R24的一端、第三电阻R24的另一端接电源VCC，LED发光管的3 端连接第五电阻R29的一端，第五电阻R25的另一端连接第二场效应管Q4的漏极，第二场 效应管Q4的栅极连接第四电阻R26的一端，第四电阻R26的另一端连接信号处理电路的G_ LED 端。采用本发明的基于光纤传导的开路式可燃气体检测方法如图8所示，包括以下步 骤步骤1 空气中无可燃气体、无红外光信号第一红外接收器接收气体探测波段红 外光信号XI，第二红外接收器接收背景参考波段红外光信号Y1，将该值作为标准值保存；步骤2 空气中无可燃气体、有红外光信号第一红外接收器和第二红外接收器不 断接收红外光信号第一红外接收器接收到的气体探测波段红外光信号为X2，第二红外接 收器接收背景参考波段红外光信号为Y2 ；步骤3 确定探测增量，公式如下AX = X2-X1AY = Y2-Y1式中，A X表示气体探测波段红外光信号探测增量，A Y表示背景参考波段红外光 信号探测增量，所述的AY，若AY>0，降低红外发射器的发光强度，若AY<0，增强红外 发射器的发光强度；步骤4 = 则判定空气中不存在可燃气体，执行步骤2 ；
厶Y若空气中存在可燃气体，如丙烷，则有步骤2 空气中无可燃气体、有红外光信号第一红外接收器和第二红外接收器不 断接收红外光信号第一红外接收器接收到的气体探测波段红外光信号为X2，第二红外接 收器接收背景参考波段红外光信号为Y2 ；步骤3 确定探测增量，公式如下AX = X2-X1A Y = Y2-Y1式中，A X表示气体探测波段红外光信号探测增量，A Y表示背景参考波段红外光 信号探测增量，所述的AY，若AY<0，降低红外发射器的发光强度，若AY<0，增强红外发射器的发光强度；步骤4:AY = 0且AX乒0或g # C，判定空气中存在可燃气体，计算可燃气体
A Y
浓度，用配置好浓度的气体来标定，空气是0，纯可燃气体是1000，设定c值为100，则对应可 燃气体为的2.2万PPM;步骤5:报警。
权利要求
一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器，其特征在于包括光源发射组件(1)、光学检测组件(2)、光纤传输组件(3)和探测终端(4)；光源发射组件的光纤接口(1-1)的一端连接光纤传输组件(3)的第一光纤接口(3-1)的一端，光学检测组件的光纤接口(2-4)的另一端连接光纤传输组件(3)的第二光纤接口(3-2)的一端，光纤传输组件(3)的第一光纤接口(3-1)的一端连接探测终端(4)的第三聚焦透镜(4-1)的输出端，光纤传输组件(3)的第二光纤接口(3-2)的另一端连接探测终端(4)的第四聚焦透镜(4-2)的输入端。
2.根据权利要求1所述的基于光纤传导的开路式可燃气体探测器，其特征在于所述 的光源发射组件(1)由光源发射组件的光纤接口(1-1)、第一聚焦透镜(1-2)、第一光学滤 波器(1-3)、第一聚焦镜头(1-4)、第一壳体(1-5)组成；第一壳体(1-5)内左侧安装有光源 发射组件(1)的第一聚焦透镜(1-2)，中间安装有第一光学滤波器(1-3)，右侧安装有第一 聚焦镜头(1-4)；光源发射组件的光纤接口(1-1)的另一端连接第一壳体(1-5)内左侧的 光源发射组件(1)的第一聚焦透镜(1-2)；所述的第一壳体(1-5)呈半椭圆形。
3.根据权利要求1所述的基于光纤传导的开路式可燃气体探测器，其特征在于所述 的光学检测组件(2)由第二聚焦镜头(2-1)、第二光学滤波器(2-2)、第二聚焦透镜(2-3)、 光学检测组件的光纤接口(2-4)、第二壳体(2-5)组成；第二壳体(2-5)内左侧安装有第二 聚焦镜头(2-1)，中间安装有第二光学滤波器(2-2)，右侧安装有第二聚焦透镜(2-3)；光学 检测组件的光纤接口(2-4)的另一端连接第二壳体(2-5)内右侧的第二聚焦镜头(2-3)； 所述的第二壳体(2-5)呈半椭圆形。
4.根据权利要求1所述的基于光纤传导的开路式可燃气体探测器，其特征在于所述 的光纤传输组件(3)由第一光纤接口(3-1)和第二光纤接口(3-2)组成，光纤接口包括光 纤，所述光纤为带有护套的光缆。
5.根据权利要求1所述的基于光纤传导的开路式可燃气体探测器，其特征在于所述 的探测终端(4)由第三聚焦透镜(4-1)、第四聚焦透镜(4-2)、红外发射器(4-3)、发射信号 驱动电路(4-4)、信号输入电路(4-5)、信号输出电路(4-6)、第一红外接收器(4-7)、第二红 外接收器(4-8)、信号提取及放大电路(4-9)、信号处理电路(4-10)组成；第三聚焦透镜(4-1)的输入端连接红外发射器(4-3)的输出端，红外发射器(4-3)的 输入端连接发射信号驱动电路(4-4)的输出端，发射信号驱动电路(4-4)的输入端连接信 号处理电路(4-10)的第一输出端，信号输入电路(4-5)的输出端连接信号处理电路(4-10) 的第一输入端，信号输出电路(4-6)的输入端连接信号处理电路(4-10)的第二输出端，第 四聚焦透镜(4-2)的第一输出端连接第一红外接收器(4-7)的输入端，第四聚焦透镜(4-2) 的第二输出端连接第二红外接收器(4-8)的输入端，第一红外接收器(4-7)的输出端连接 信号提取及放大电路(4-9)的第一输入端，第二红外接收器(4-8)的输出端连接信号提取 及放大电路(4-9)的第二输入端，信号提取及放大电路(4-9)的输出端连接信号处理电路 (4-10)的第二输入端。
6.一种采用权利要求1所述的基于光纤传导的开路式可燃气体探测器的检测方法，其 特征在于包括以下步骤步骤1 空气中无可燃气体时，第一红外接收器接收气体探测波段红外光信号XI，第二 红外接收器接收背景参考波段红外光信号Y1，将该值作为标准值保存；步骤2 第一红外接收器和第二红外接收器不断接收红外光信号第一红外接收器接收到的气体探测波段红外光信号为X2，第二红外接收器接收背景参考波段红外光信号为 Y2 ；步骤3 确定探测增量，公式如下 AX = X2-X1 AY = Y2-Y1式中，AX表示气体探测波段红外光信号探测增量，AY表示背景参考波段红外光信号 探测增量，所述的AY，若AY>0，降低红外发射器的发光强度，若AY<0，增强红外发射 器的发光强度；步骤4 若g = 则判定空气中不存在可燃气体，执行步骤2;若AY = 0且AX兴0A Y或^本C则判定空气中存在可燃气体，并计算可燃气体浓度；A Y步骤5:报警。
7.根据权利要求6所述的基于光纤传导的开路式可燃气体探测器的检测方法，其特 征在于第一红外接收器接收气体探测波段红外光信号，其波长范围为1. 55-1. 70微米； 2. 2-2. 40 微米，3. 3-3. 60 微米。
8.根据权利要求6所述的一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器的检测方法，其 特征在于第二红外接收器接收背景参考波段信号，取值范围为0. 1-1. 54微米，1. 71-2. 1 微米，2. 41-3. 2微米，3. 61-10微米。
9.根据权利要求6所述的一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器的检测方法，其 特征在于步骤4所述的C为常数，它的取值范围为100-1000。
全文摘要
一种基于光纤传导的开路式可燃气体探测器及其检测方法，属于火灾探测技术领域，该装置光源发射组件、光学检测组件、光纤传输组件和探测终端；光源发射组件的光纤接口的一端连接光纤传输组件的第一光纤接口的一端，光学检测组件的光纤接口的另一端连接光纤传输组件的第二光纤接口的一端，光纤传输组件的第一光纤接口的一端连接探测终端的第三聚焦透镜的输出端，光纤传输组件的第二光纤接口的另一端连接探测终端的第三聚焦透镜的输入端，本发明光学检测组件安装在保护区域现场且没有任何电器连接，光源发射以及探测终端安装在自然环境和电磁环境较好的设备间或控制室，保证装置不受恶劣的高温、高湿及强电磁干扰等环境影响，更加安全、稳定、灵敏。
文档编号G01N21/35GK101858860SQ20101018562
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者徐放, 潘刚, 王勇俞 申请人:公安部沈阳消防研究所
专业数控铣床产品供应商
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