專利名稱：一種新型切光片及光源發(fā)生裝置和紅外氣體分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型切光片，更具體的說，涉及一種應(yīng)用于光源發(fā)生裝置的 新型切光片及使用一個該切光片的光源發(fā)生裝置和紅外氣體分析儀。
背景技術(shù)：
一臺紅外線氣體分析儀器的傳感器部分主要由紅外線輻射光源發(fā)生裝置、氣室和 接收器三大部件組成，紅外線輻射光源發(fā)生裝置是紅外線氣體分析儀器的重要組成部分， 其主要作用就是提供一定波長范圍的、穩(wěn)定可靠的紅外光束。其中，對紅外線輻射光源的要 求主要有以下三點a、紅外光束的波長和輻射能量穩(wěn)定；b、輻射能量應(yīng)集中在待分析組分特征吸收光譜范圍內(nèi)；C、紅外光束的中心與氣室的光路中心盡量重合。紅外線輻射光源發(fā)生裝置主要由輻射源、反射鏡、切光片和同步電機四部分組成。 各部分的作用分別為輻射源用來發(fā)出波長和輻射能量穩(wěn)定的紅外光束；反射鏡使紅外光 束匯集在一個中心線；同步電機用來帶動切光片對紅外光束按一定頻率進行調(diào)制；切光片 是把輻射源射入氣室的紅外光束調(diào)制成為頻率固定的間斷的光束。由上所述，可知切光片把輻射源發(fā)出的紅外光束調(diào)制成為頻率固定的光束，從而 使接收器的輸出信號成為交流信號便于放大，同時改善接收器的相應(yīng)時間特性。在通常結(jié) 構(gòu)中，切光片一般位于紅外線輻射源與氣室之間，由安裝在光源上的同步電機帶動旋轉(zhuǎn)。切光片一般采用不反光的金屬薄片制作，幾何形狀有多種，常見的有單通式電容 薄膜微音器式檢測器配用的半圓形切光片，雙通式配用的十字形、三葉片形切光片和時間 雙光路即集合單光路式儀器配用的切光片。現(xiàn)有技術(shù)中，參見圖1，各標號分別代表1、外罩；2、同步電機；3、光源外殼；4、光 電耦合器；5、柔性軟管；6、反射體；7-1、調(diào)制切光片；7-2、紅外切光片；8、燈絲部件；9、中 間軸。現(xiàn)有技術(shù)紅外線輻射光源的結(jié)構(gòu)設(shè)計為兩組切光片，同步電機2置于外罩1上側(cè) 內(nèi)部光源外殼3中心上方，在光源外殼3內(nèi)，以中間軸9為中心，光電耦合器4和反射體6 分置其兩側(cè)，調(diào)制切光片7-1安裝在主軸上，其葉片穿過光電耦合器4的狹縫，紅外切光片 7-2安裝在反射體6前端，紅外切光片7-2的槽孔位于反射體6中央部位燈絲部件8下方， 同步電機2通過柔性軟管5與中間軸13連接，燈絲部件8固定于光源外殼3并置于反射體 6焦點處。上述結(jié)構(gòu)中一組較大的紅外切光片7-2置于紅外輻射源與氣室之間，用于調(diào)制紅 外光束產(chǎn)生調(diào)制信號，另一組較小的調(diào)制切光片7-1則與光電耦合器4配合，用于產(chǎn)生與 調(diào)制信號同頻率的載波信號，兩組信號通過相敏檢波后輸出具有一定抗干擾能力的輸出信 號。從上述兩組切光片的制造與安裝原理來看，雖然兩組切光片可以安裝在同一個同步電機的軸上，但是由于是一前一后嵌套在同步電機的軸上，在運行過程中，由于連接處可 能出現(xiàn)滑動致使兩組切光片出現(xiàn)不同步的情況，另外，由于制造工藝的影響也會導(dǎo)致調(diào)制 信號和載波信號不能夠穩(wěn)定，或是調(diào)制信號和載波信號不能夠同步，從而影響接收器對信 號的接收。其次，從儀器靈敏度和穩(wěn)定性角度看，切光片對紅外光束進行調(diào)制時，調(diào)制頻率的 增高會導(dǎo)致一個周期內(nèi)接收器的接收氣室接收到的輻射能減小，信號降低，頻率超過一定 程度后，靈敏度的下降更快，即輸出信號下降更快，另外，接收器內(nèi)部氣體的熱量與壓力的 傳遞跟不上輻射能的變化，從而影響儀器的穩(wěn)定性和靈敏度。

實用新型內(nèi)容為解決以上問題，本實用新型提供了一種應(yīng)用于光源發(fā)生裝置的新型切光片及使 用一個該切光片的光源發(fā)生裝置和紅外氣體分析儀。一種新型切光片，其特征在于所述切光片為葉式切光片，切光片沿圓周方向依次 分布有等量的葉片和測量邊光束的透光孔，且各自所對的圓心角相等；葉片內(nèi)側(cè)有參比邊 光束的透光孔。所述切光片為兩葉式切光片，切光片沿圓周方向依次分布有葉片和測量邊光束的 透光孔共兩組，且各自所對的圓心角為90° ；葉片內(nèi)側(cè)有參比邊光束的透光孔。所述的切光片使用的材料為表面進行發(fā)黑處理的厚度為0. 5mm的LF5鋁板。一種輻射光源發(fā)生裝置，其特征在于，包括光源外殼、燈絲氣室、切光片、光電耦合 器和同步電機，同步電機安裝在光源外殼的前端中心的外側(cè)，同步電機轉(zhuǎn)動軸通過柔性軟 管由同步電機延伸至光源外殼內(nèi)，燈絲氣室和光電耦合器位于同步電機轉(zhuǎn)動軸的同側(cè)并沿 軸向依次排列，切光片安裝在同步電動機轉(zhuǎn)動軸上，其扇葉穿過光電耦合器的狹縫；所述切 光片為上述新型切光片。所述燈絲氣室在光源外殼內(nèi)、由氟化鈣晶片和帶反射鏡的輻射源即燈絲構(gòu)成。紅外光調(diào)制頻率為8. 33HZ。輻射源波長范圍為2 12 μ m。一種紅外氣體分析儀，其特征在于，包括上述新型切光片。一種紅外氣體分析儀，其特征在于，包括上述光源發(fā)生裝置。本實用新型綜合考慮切光片在只使用一個切光片的輻射光源發(fā)生裝置中的信號 的大小與穩(wěn)定性等指標的前提下開發(fā)出本實用新型構(gòu)型的切光片。本實用新型采用的輻射源波長范圍為2 12 μ m，同步電機轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分，即 對光源的工作頻率進行了改進，將紅外光調(diào)制頻率由12. 5HZ降低為8. 33HZ，由于調(diào)制頻率 的降低，可以使接收器的接收氣室在一個周期內(nèi)接收到的輻射能不會減小，信號不會降低， 接收器內(nèi)部氣體的熱量與壓力的傳遞可以跟上輻射能的變化，因此，調(diào)制頻率的降低，提高 了機械穩(wěn)定性能，使信號能夠更加穩(wěn)定的輸出，有助于提高儀器的靈敏度與穩(wěn)定性。紅外氣體分析儀的氣室從中部隔開，分成兩個部分。一個部分完全封閉，其中充入 不吸收輻射光的氣體(參比邊)；另一個部分有兩個通氣孔，用來通入被測量氣體，被測氣 體要吸收輻射光(測量邊)。當(dāng)切光片轉(zhuǎn)動時，由于切光片的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以使兩個部分交 替的接收到輻射光線，則接受器內(nèi)的接受裝置就可以交替的接收到輻射能量的變化。當(dāng)切光片阻擋住測量邊時，參比邊可以通光，則接收器接收到全部輻射能；當(dāng)切光片阻住參比邊 時，測量邊可以通光，接收器接受到的輻射能變?nèi)酢Ｇ泄馄煌＾D(zhuǎn)動，交替阻擋兩邊，接收器 接收到的輻射能也交替變化，產(chǎn)生調(diào)制信號信號。切光片同時也穿過光耦的狹縫，同樣的由 于切光片上扇葉的設(shè)計時光耦產(chǎn)生一組載波信號。調(diào)制信號和載波信號在電路中進行比 較。由于是同一個切光片對紅外輻射信號完成的調(diào)制和載波，而且該切光片的設(shè)計為等分 圓周，使得光源參比邊與測量邊基本保持透光時間一致，即保證了載波信號與調(diào)制信號的 周期一致性與可控性，避免了現(xiàn)有技術(shù)中使用兩個切光片而導(dǎo)致的調(diào)制信號與載波信號不 穩(wěn)定或不同步的問題，提高了接收器接收到的輻射源信號的穩(wěn)定性和同步性。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種紅外線光源發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2為一種新型紅外線輻射光源發(fā)生裝置前視圖；圖3為一種新型紅外線輻射光源發(fā)生裝置側(cè)視圖；圖4為一種兩葉式切光片的外形設(shè)計圖。圖2-圖4中各標號列示如下1、光源外殼；2、切光片；3、氟化鈣晶片；4、光電耦合器；5、帶反射鏡的輻射源(燈 絲)；6、同步電機；7、參比邊透光孔；8、測量邊透光孔；9、同步電機轉(zhuǎn)動軸
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和本實用新型的實施方式作進一步詳細說明。本實用新型提供了一種應(yīng)用于光源發(fā)生裝置的新型切光片及使用該切光片的光 源發(fā)生裝置和紅外氣體分析儀。如圖4所示，一種新型兩葉式切光片，切光片沿圓周方向依次分布有葉片和使光 源測量邊光束透過而遮擋參比邊光束的測量透光孔8共兩組，且各自所對的圓心角為90° ； 葉片內(nèi)側(cè)有使光源參比邊光束透過而遮擋測量邊光束的參比邊透光孔7。所述的切光片使用的材料為表面進行發(fā)黑處理的厚度為0. 5mm的LF5鋁板。本實用新型提供的切光片綜合考慮在只使用一個切光片的輻射光源發(fā)生裝置中 的信號的大小與穩(wěn)定性等指標的前提下開發(fā)出本實用新型構(gòu)型的切光片。如圖2、3所示的一種輻射光源發(fā)生裝置，其特征在于，包括光源外殼1、燈絲氣室、 切光片2、光電耦合器4和同步電機6，同步電機6安裝在光源外殼1前端中心的外側(cè)，在光 源外殼1內(nèi)，由氟化鈣晶片3及帶反射鏡的輻射源(燈絲)5構(gòu)成的充滿保護性氣體的燈絲 氣室和光電耦合器4位于同步電機轉(zhuǎn)動軸的同側(cè)并沿軸向依次排列，同步電機轉(zhuǎn)動軸通過 柔性軟管由同步電機延伸至光源外殼內(nèi)，切光片2安裝在同步電動機轉(zhuǎn)動軸9上，切光片2 的扇葉穿過光電耦合器4的狹縫；所述切光片2為新型兩葉式切光片，切光片沿圓周方向依 次分布有葉片和使光源測量邊光束透過而遮擋參比邊光束的測量透光孔8共兩組，且各自 所對的圓心角為90° ；葉片內(nèi)側(cè)有使光源參比邊光束透過而遮擋測量邊光束的參比邊透光 孔7。該輻射光源發(fā)生裝置采用的輻射源波長范圍為2 12 ii m，同步電機6轉(zhuǎn)速為250 轉(zhuǎn)/分，即對光源的工作頻率進行了改進，將紅外光調(diào)制頻率由12. 5HZ降低為8. 33HZ，由于調(diào)制頻率的降低，可以使接收器的接收氣室在一個周期內(nèi)接收到的輻射能不會減小，信號 不會降低，接收器內(nèi)部氣體的熱量與壓力的傳遞可以跟上輻射能的變化，因此，調(diào)制頻率的 降低，提高了機械穩(wěn)定性能，使信號能夠更加穩(wěn)定的輸出，有助于提高儀器的靈敏度與穩(wěn)定 性。 一種紅外氣體分析儀，采用上述新型切光片及輻射光源發(fā)生裝置。紅外氣體分析 儀的氣室從中部隔開，分成兩個部分。一個部分完全封閉，其中充入不吸收輻射光的氣體 (參比邊)；另一個部分有兩個通氣孔，用來通入被測量氣體，被測氣體要吸收輻射光(測 量邊)。當(dāng)切光片2轉(zhuǎn)動時，由于切光片2的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以使兩個部分交替的接收到輻射 光線，則接受器內(nèi)的接受裝置就可以交替的接收到輻射能量的變化。當(dāng)切光片阻擋住測量 邊時，參比邊可以通光，則接收器接收到全部輻射能；當(dāng)切光片阻住參比邊時，測量邊可以 通光，接收器接受到的輻射能變?nèi)酢Ｇ泄馄煌＾D(zhuǎn)動，交替阻擋兩邊，接收器接收到的輻射 能也交替變化，產(chǎn)生調(diào)制信號。切光片同時也穿過光電耦合器4的狹縫，同樣的由于切光片 2上扇葉的設(shè)計時光電耦合器4產(chǎn)生一組載波信號。調(diào)制信號和載波信號在電路中進行比 較。由于是同一個切光片2對紅外輻射信號完成的調(diào)制和載波，而且該切光片2的設(shè)計為 等分圓周，使得光源參比邊與測量邊基本保持透光時間一致，即保證了載波信號與調(diào)制信 號的周期一致性與可控性，避免了現(xiàn)有技術(shù)中使用兩個切光片而導(dǎo)致的調(diào)制信號與載波信 號不穩(wěn)定或不同步的問題，提高了接收器接收到的輻射源信號的穩(wěn)定性和同步性。
權(quán)利要求一種新型切光片，其特征在于所述切光片為葉式切光片，切光片沿圓周方向依次分布有等量的葉片和測量邊光束的透光孔，且各自所對的圓心角相等；葉片內(nèi)側(cè)有參比邊光束的透光孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型切光片，其特征在于所述切光片為兩葉式切光片，切光 片圓周外側(cè)依次分布有葉片和測量邊光束的透光孔共兩組，且各自所對的圓心角為90° ； 葉片內(nèi)側(cè)有參比邊光束的透光孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型切光片，其特征在于使用的材料為表面進行發(fā)黑處理 的厚度為0. 5mm的LF5鋁板。
4.一種光源發(fā)生裝置，其特征在于包括光源外殼、燈絲氣室、切光片、光電耦合器和 同步電機，同步電機安裝在光源外殼的前端中心的外側(cè)，同步電機轉(zhuǎn)動軸通過柔性軟管由 同步電機延伸至光源外殼內(nèi)，燈絲氣室和光電耦合器位于同步電機轉(zhuǎn)動軸的同側(cè)并沿軸向 依次排列，切光片安裝在同步電動機轉(zhuǎn)動軸上，其扇葉穿過光電耦合器的狹縫；所述切光片 為權(quán)利要求1-3任一所述的切光片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源發(fā)生裝置，其特征在于所述燈絲氣室在光源外殼內(nèi)、由 氟化鈣晶片和帶反射鏡的輻射源即燈絲構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源發(fā)生裝置，其特征在于紅外光調(diào)制頻率為8.33HZ。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源發(fā)生裝置，其特征在于所述輻射源波長范圍為2 12 μ m。
8.—種紅外氣體分析儀，其特征在于，包括一種新型切光片，所述切光片為如權(quán)利要求 1-3任一所述的切光片。
9.一種紅外氣體分析儀，其特征在于，包括一種光源發(fā)生裝置，所述光源發(fā)生裝置為如 權(quán)利要求4-7任一所述的光源發(fā)生裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種應(yīng)用于光源發(fā)生裝置的新型切光片及使用該切光片的光源發(fā)生裝置和紅外氣體分析儀。所述切光片為葉式切光片，切光片圓周外側(cè)依次分布有等量的葉片和測量邊光束的透光孔，且各自所對的圓心角相等；葉片內(nèi)側(cè)有參比邊光束的透光孔。一種使用一個該新型切光片的輻射光源發(fā)生裝置和紅外氣體分析儀，所述切光片穿過光電耦合器的狹縫，同時產(chǎn)生調(diào)制信號和載波信號避免了現(xiàn)有技術(shù)中使用兩個切光片而導(dǎo)致的調(diào)制信號與載波信號不穩(wěn)定或不同步的問題。
文檔編號G01N21/35GK201707286SQ20102018995
公開日2011年1月12日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者杜文博, 胡體寶, 蔣渝廣 申請人:重慶川儀分析儀器有限公司