一种一体化激光烟气复合探测装置的制作方法

本发明涉及激光探测，尤其涉及一种一体化激光烟气复合探测装置。

背景技术：

1、火灾与可燃气体早期探测和预警已成为构(建)筑物火灾防控的核心和关键。传统光学和离子式烟感探测受到水汽、浮尘、油烟等复杂客体严重干扰，误报率高达80％以上；基于催化反应和热导效应的燃气(甲烷ch4)泄漏探测也存在响应速度慢、有机挥发物区分难、精准度低、高温高湿等严苛环境下寿命短等诸多问题。而针对构(建)筑物火灾、烟雾和气体威胁多元复合探测需求，火灾烟雾和可燃气体两大危险源探测一直以来各自为政独立发展，而少数复合探测器当前仍以分立传感器组合形式为主，且存在体积大、技术集成度不高等问题。因此有必要研究一种能够烟气同测一体集成的新型火灾与可燃气体复合早期探测器。

2、火灾过程分为早期、阴燃、火焰放热等阶段，早期不充分燃烧和热解，有“先气后烟，烟气共生，后有火焰”的火灾早期客观规律。火灾早期气体探测是火灾早期探测的有效手段，早期火灾气体主要包含co、co2、h2o等，其中co具有与大气背景区分度大、受人为活动影响小、先于烟雾快速向上扩散等特性，最适于作为早期气体标志物。而采用火灾烟雾和co气体同测，烟气交叉互证，有利于提高火灾早期探测的可靠性。

3、传统火灾co传感器，包括半导体、电化学、红外式，普遍存在可靠性不高、易受干扰、响应速度慢等问题，限制了其在火灾早探领域广泛应用。如传统co传感器易受到水汽、氢气、有机挥发物等影响，抗干扰能力弱。例如目前应用最广泛的电化学传感器寿命较短，恶劣环境下不足2年，不能满足长期应用要求。另外火灾早探对co提出了较高灵敏度和快速响应的要求，增加了研制难度。

4、现有的烟气同测普遍以分立火灾烟雾探测器和分立火灾一氧化碳探测器或可燃气体探测器组合而成，并不是传感器的一体化集成设计，存在体积大、功耗大、灵敏度不高、可靠性不强等问题。

技术实现思路

1、鉴于目前火灾烟气同测装置存在的上述不足，本发明提供一种一体化激光烟气复合探测装置，能够达到提高烟气检测设备的集成度、可靠性、抗干扰能力和精确度的效果。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、一种一体化激光烟气复合探测装置，包括核心模组、电子线路部分和外壳，所述核心模组包括共用烟气室、感烟激光发射单元、感烟探测通道、测气激光器和测气探测器；所述电子线路部分包括激光感烟电路、激光测气电路、数模采集电路和处理单元；所述共用烟气室包括气室接口和测气气室单元；所述测气气室单元包括反射镜组；感烟激光发射单元、感烟探测通道设置于共用烟气室边缘；测气激光器、测气探测器设置于测气气室单元一侧；所述感烟激光发射单元的激光发射方向与测气激光器激光发射方向垂直。

4、依照本发明的一个方面，所述感烟激光发射单元包括感烟激光器和光陷阱；所述感烟探测通道包括感烟探测器和遮光结构。

5、依照本发明的一个方面，所述感烟激光器、感烟探测通道设置于所述测气气室单元下方；所述光陷阱高于所述测气气室单元；所述感烟激光器的发射的激光斜向上穿过所述测气气室单元并射入光陷阱中。

6、依照本发明的一个方面，所述共用烟气室与光陷阱一体设置；共用烟气室主体为圆形，其边缘设置有供感烟激光发射单元、感烟探测通道、测气激光器和测气探测器固定的安装位；所述共用烟气室上设置有一遮光罩。

7、依照本发明的一个方面，所述反射镜组为平面反射镜或曲面反射镜。

8、一种一体化激光烟气复合探测装置，感烟激光发射单元可以发射两种以上的不同波长的激光；所述感烟探测通道的数量至少为二；所述测气激光器为可调谐激光器。

9、依照本发明的一个方面，所述激光感烟电路包括感烟激光驱动电路和感烟放大调理电路；所述感烟激光驱动电路用于驱动感烟激光器分时发射激光。

10、依照本发明的一个方面，所述激光测气电路包括测气激光驱动电路和测气放大调理电路；所述测气激光驱动电路用于驱动测气激光器分时发射调谐激光。

11、依照本发明的一个方面，还包括存储器；所述存储器与处理器单元连接；所述处理器单元包括神经网络处理器。

12、依照本发明的一个方面，所述电子线路部分还包括通信电路、供电电路和声光报警电路。

13、本发明实施的优点：

14、本发明感烟、感气均采用激光光谱方法作为探测手段，探测不同光谱谱段下的气溶胶散射信号和气体分子信号，激光探测方法兼具高灵敏性、高可靠性、环境适应性；

15、创新性采用共用烟气室、一体化融合设计，感烟测气同时工作互不影响，共用烟气室具有紧凑化和小型化特点；

16、激光感烟部分支持多光谱多通道检测，能够检测更丰富的火灾气溶胶光谱信息，为提高烟感气溶胶辨识和抗干扰能力提供了可能，多光谱多通道配合探测使得对火灾气溶胶多参量反演更加精细化，有效提高测量精度和抗干扰能力；

17、测气激光器可分时发射具有多气体多特征点的调谐激光，支持实现了ch4和co等多气体复合测量，同时也支持激光单气体测量，同时在共用烟气室中，通过波长复用，在激光气溶胶散射探测基础上增加透射消光通道，提升激光感烟测量精度和提升气溶胶辨识能力；

18、处理单元采用arm+npu的多功能ai芯片处理器架构，同时兼顾了激光烟感检测和激光气体检测信号处理需求，为采用机器学习技术和大样本数据训练优化提供了基础。

技术特征：

1.一种一体化激光烟气复合探测装置，包括核心模组、电子线路部分和外壳，其特征在于，所述核心模组包括共用烟气室、感烟激光发射单元、感烟探测通道、测气激光器和测气探测器；所述电子线路部分包括激光感烟电路、激光测气电路、数模采集电路和处理单元；所述共用烟气室包括气室接口和测气气室单元；所述测气气室单元包括反射镜组；感烟激光发射单元、感烟探测通道设置于共用烟气室边缘；测气激光器、测气探测器设置于测气气室单元一侧；所述感烟激光发射单元的激光发射方向与测气激光器激光发射方向垂直。

2.根据权利要求1所述的一体化激光烟气复合探测装置，其特征在于，所述感烟激光发射单元包括感烟激光器和光陷阱；所述感烟探测通道包括感烟探测器和遮光结构。

3.根据权利要求2所述的一体化激光烟气复合探测装置，其特征在于，所述感烟激光器、感烟探测通道设置于所述测气气室单元下方；所述光陷阱高于所述测气气室单元；所述感烟激光器的发射的激光斜向上穿过所述测气气室单元并射入光陷阱中。

4.根据权利要求2所述的一体化激光烟气复合探测装置，其特征在于，所述共用烟气室与光陷阱一体设置；共用烟气室主体为圆形，其边缘设置有供感烟激光发射单元、感烟探测通道、测气激光器和测气探测器固定的安装位；所述共用烟气室上设置有一遮光罩。

5.根据权利要求1所述的一体化激光烟气复合探测装置，其特征在于，所述反射镜组为平面反射镜或曲面反射镜。

6.一种根据权利要求1-5所述的一体化激光烟气复合探测装置，其特征在于，所述感烟激光发射单元可以发射两种以上的不同波长的激光；所述感烟探测通道的数量至少为二；所述测气激光器为可调谐激光器。

7.根据权利要求6所述的一体化激光烟气复合探测装置，其特征在于，所述激光感烟电路包括感烟激光驱动电路和感烟放大调理电路；所述感烟激光驱动电路用于驱动感烟激光器分时发射激光。

8.根据权利要求6所述的一体化激光烟气复合探测装置，其特征在于，所述激光测气电路包括测气激光驱动电路和测气放大调理电路；所述测气激光驱动电路用于驱动测气激光器分时发射调谐激光。

9.根据权利要求6所述的一体化激光烟气复合探测装置，其特征在于，还包括存储器；所述存储器与处理器单元连接；所述处理器单元包括神经网络处理器。

10.根据权利要求6所述的一体化激光烟气复合探测装置，其特征在于，所述电子线路部分还包括通信电路、供电电路和声光报警电路。

技术总结本发明公开了一种一体化激光烟气复合探测装置，包括核心模组、电子线路部分和外壳，核心模组包括共用烟气室、感烟激光发射单元、感烟探测通道、测气激光器和测气探测器；电子线路部分包括激光感烟电路、激光测气电路、数模采集电路和处理单元。区别于传统烟感或气体传感器，本发明感烟、感气均采用激光光谱方法作为探测手段，探测不同光谱谱段下的气溶胶散射信号和气体分子信号，激光探测方法兼具高灵敏性、高可靠性、环境适应性；本发明中激光感烟烟室和激光测气气室采取烟气共室、一体化融合设计，感烟测气同时工作互不影响，共用烟气室具有紧凑化和小型化特点。技术研发人员：王海伟,张思佳,付泽强受保护的技术使用者：数量级（无锡）信息技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4