专利名称：分布式激光甲烷监测系统主机的制作方法
技术领域：
分布式激光甲烷监测系统主机本实用新型涉及激光甲烷监测系统，尤其涉及一种分布式激光甲烷监测系统的主机。解决瓦斯(主要成分为甲烷，下文称为甲烷)突出及爆炸等问题，必须加强对甲烷的监控。过去十年用于环境监测和工业气体过程控制最成功的技术是激光光谱检测技术， 它可以提供相当高的检测精度，与光纤传感技术结合，成为一种分布式激光气体吸收光谱检测技术。这种技术可以提供气体的长距离、在线、实时探测，使得恶劣工程环境下的应用成为可能，在安全监测方面以及航天和核工业领域有着极好的应用前景。近几年，随着光纤传感技术和光纤通信网络技术的飞速发展，利用光纤带宽大、易于成网的特点，组成一个复用的光纤多点传感网络系统，已成为当前世界上最热的传感研究领域之一。把光电子技术和材料领域的最新成果应用于甲烷检测研究，发展新一代免维护、抗干扰、高灵敏度的甲烷检测系统，是目前国际上最新的研究动向。采用光纤复用技术， 使多个传感器共用一根传输光纤和一个光源可以大大降低整个系统的成本，而且系统网络化方便了系统的维护管理，为光纤气体传感系统走向实用开辟了崭新的道路。可调谐半导体激光吸收光谱技术(简称TDLAS技术)就是在上述研究成果基础上发展起来的气体检测技术。其原理是，物质对不同频率的电磁波有不同的吸收，因此吸收谱线可作为识别不同气体分子的“指纹”，根据吸收谱线的位置和强度确定分子的成分和浓度。由于多数有机和无机污染成分在可见和红外波段都具有吸收线，利用这些吸收线可以定量分析各种污染成分。TDLAS技术以可调谐半导体激光器作为光源，具有很高的光谱分辨率和可调谐性，利用这些特点对待测气体分子在该光谱范围内的一条振转线的光谱吸收进行测量，从而实现气体浓度的探测。分布式激光甲烷监测系统的突出优势为测量准确度高、响应时间短、使用寿命长， 应用于煤矿对甲烷进行监测是本实用新型的新颖性和创新性所在。本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于井下甲烷监测，将激光调制发射和与井下激光甲烷传感器双向通信集于一体的分布式激光甲烷监测系统主机。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种分布式激光甲烷监测系统主机，包括机箱、电源开关、电源接口、电源模块、DFB激光器、调制模块、CAN总线驱动电路、CAN接口、USB接口和光缆接口 ；DFB激光器、电源模块、调制模块和CAN总线驱动电路设在机箱的箱体内部；CAN接口、USB接口、光缆接口、电源开关和电源接口设在机箱的箱体表面；DFB激光器与调制模块连接，调制模块包括调制波形选择电路、DA转换电路、主控制器、稳压电路、电流调节电路、频率调制电路、光强调节电路和温度控制电路；调制波形选择电路与主控制器连接，主控制器通过DA转换电路与电流调节电路连接；主控制器与光强调节电路和频率调制电路连接，稳压电路分别与主控制器和温度控制电路连接；电流调节电路、频率调制电路、光强调节电路和温度控制电路的输出端分别与DFB激光器的对应端口连接；DFB激光器的输出端与光缆接口相连；CAN总线驱动电路与主控制器连接，CAN总线驱动电路还分别与CAN接口和USB接口连接。本实用新型的有益效果是作为基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)的分布式激光甲烷监测系统的主机，通过调制模块对DFB激光器发出的激光进行调制，扫描得到甲烷气体分子的一条振转线，从而保证测量的准确度高，抗气体干扰性好。采用CAN总线实现井下甲烷传感器和井上上位机之间的双向通信。CAN总线具有实时性强、可靠性高、结构简单、互操作性好、价格低廉等优点，克服了传统的工业总线的缺陷，是构建分布式测控系统的一种有效的解决方案。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型分布式激光甲烷监测系统主机实施例的连接示意图。在图1中，一种分布式激光甲烷监测系统主机，包括机箱、电源开关、电源接口、电源模块、DFB激光器、调制模块、CAN总线驱动电路、CAN接口、USB接口和光缆接口。其中，DFB激光器、电源模块、调制模块和USB总线驱动电路设在机箱的箱体内部， CAN接口、USB接口、光缆接口、电源开关和电源接口设在机箱的箱体表面。DFB激光器与调制模块连接。调制模块为一块电路板，其包括调制波形选择电路、DA转换电路、主控制器、稳压电路、电流调节电路、频率调制电路、光强调节电路和温度控制电路。在调制模块中，调制波形选择电路与主控制器连接，主控制器通过DA转换电路与电流调节电路连接。主控制器输出端与光强调节电路和频率调制电路连接。稳压电路分别与主控制器和温度控制电路连接。调制模块中的电流调节电路、频率调制电路、光强调节电路和温度控制电路的输出端分别与DFB激光器的对应端口连接，而DFB激光器的输出端与光缆接口相连。CAN总线驱动电路与主控制器、CAN接口和USB接口连接。CAN接口通过电缆与位于井下的甲烷激光传感器连接，形成双向通信通道。USB接口用于将经主控制器接收的信息数据导出并连接到工控机，作进一步的数据分析处理。电源模块与调制模块的稳压电路连接。电源模块通过稳压电路对调制模块中的主控制器以及CAN总线驱动电路进行供电。电源模块与机箱上的电源开关连接，电源开关与电源接口连接。电源开关用于关启整个主机的工作电源，电源接口用于与供电电源连接。工作原理[0026]由Dra激光器发射的激光通过光缆接口传输到井下的若干个激光甲烷传感器，得以实现甲烷气体浓度检测。主机还装有CAN总线驱动电路，实现井下甲烷传感器和井上上位机之间的双向通
权利要求1. 一种分布式激光甲烷监测系统主机，包括机箱、电源开关、电源接口、电源模块、DFB 激光器、调制模块、CAN总线驱动电路、CAN接口、USB接口和光缆接口 ；所述DFB激光器、电源模块、调制模块和CAN总线驱动电路设在机箱的箱体内部；所述CAN接口、USB接口、光缆接口、电源开关和电源接口设在机箱的箱体表面；所述的DFB激光器与调制模块连接，其特征在于，所述的调制模块包括调制波形选择电路、DA转换电路、主控制器、稳压电路、电流调节电路、频率调制电路、光强调节电路和温度控制电路；所述调制波形选择电路与主控制器连接，主控制器通过DA转换电路与电流调节电路连接；所述主控制器与光强调节电路和频率调制电路连接，稳压电路分别与主控制器和温度控制电路连接；所述电流调节电路、频率调制电路、光强调节电路和温度控制电路的输出端分别与DFB激光器的对应端口连接；DFB 激光器的输出端与光缆接口相连；CAN总线驱动电路与主控制器连接，CAN总线驱动电路还分别与CAN接口和USB接口连接。
专利摘要本实用新型公开了一种分布式激光甲烷监测系统主机，包括机箱、电源插头、电源开关、电源模块、DFB激光器、调制模块、CAN总线驱动电路、CAN接口、USB接口和光缆接口。DFB激光器受调制模块控制；调制模块由电源模块供电；DFB激光器的发射端与机箱上的光缆接口相连。本实用新型依托可调谐半导体激光吸收光谱技术，采用CAN总线通信结构，具备灵敏度高、响应速度快、动态范围大、防电磁干扰、防爆阻燃、抗干扰气体、多点实时测量、无中毒特性、光纤传输损耗小、传输距离长，适合于远距离测量等优点。可连接多个激光甲烷传感器，组成完整的分布式激光甲烷监测系统。
文档编号G01N21/39GK202171567SQ20112028450
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者宁小玲, 戴云海, 李幼安, 白薇, 陈玖英 申请人:安徽中科瀚海光电技术发展有限公司