專利名稱：高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及氣體檢測分析技術(shù)及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說就是涉及一種多次反射光學(xué)吸收的裝置。
背景技術(shù)：
氣體檢測分析技術(shù)及光學(xué)技術(shù)中，一般利用近紅外和中紅外吸收光譜技術(shù)來測量空氣中的氣體成分。根據(jù)比爾朗伯定律，特定波長的光在氣體中傳播會被吸收，氣體的吸光度與氣體吸收路徑長度和氣體濃度乘積存在確定的指數(shù)關(guān)系，基于這一原理可以通過對吸光度的測量獲得吸收氣體的濃度。采用這種方法測量濃度較低的氣體時，為了提高檢測的靈敏度，需要增加氣體的吸收路徑長度。中國專利公開號CN1699971A的專利“可調(diào)多次反射光學(xué)吸收的方法及裝置”中公開了一種可調(diào)多次反射光學(xué)吸收的方法及裝置:采用多次反射的原理設(shè)計出一種光學(xué)吸收池，光束通過主反射鏡和兩個次反射鏡反復(fù)來回多次反射，達到在較小的空間內(nèi)有效地增長探測光程長度的目的，并且能夠方便地更改反射次數(shù)，調(diào)節(jié)光程的長度，使檢測結(jié)果最優(yōu)化。該實用新型申請公布的技術(shù)方案達到在較小的空間內(nèi)有效地增長探測光程長度的目的，可用于對測量大氣中的痕量氣體，但實用新型申請公布的技術(shù)方案存在著以下缺陷:一是需要安裝主反射鏡和兩個次反射鏡來實現(xiàn)多次反射，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸大，制造成本高；二是裝置易受外界環(huán)境溫度影響產(chǎn)生溫度漂移，影響靈敏度和檢測精度。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，制造成本低，能顯著減少外界環(huán)境溫度的影響，檢測靈敏度和檢測精度高的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置。高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，包括反射光學(xué)腔、端蓋；所述端蓋密封連接在反射光學(xué)腔的上下兩端；在所述上下端蓋上分別設(shè)有進氣口、出氣口 ；其改進之處在于:還包括一個中紅外LED光源、兩個光電二極管；所述反射光學(xué)腔為不銹鋼筒形構(gòu)件，其內(nèi)壁為粗磨后鍍金形成的漫反射表面；所述反射光學(xué)腔沿側(cè)壁軸向設(shè)置一個光學(xué)入口孔和兩個光學(xué)出口孔；所述中紅外LED光源設(shè)置在光學(xué)入口孔中；所述光電二極管設(shè)置在光學(xué)出口孔。上述技術(shù)方案的進一步的技術(shù)方案:所述中紅外LED光源與光學(xué)入口孔之間設(shè)有可實現(xiàn)中紅外LED光源轉(zhuǎn)動的可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；所述光電二極管與光學(xué)出口孔之間設(shè)有可實現(xiàn)光電二極管轉(zhuǎn)動的可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；所述可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括球形回轉(zhuǎn)體。上述技術(shù)方案的進一步的技術(shù)方案:所述反射光學(xué)腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。上述技術(shù)方案的進一步的技術(shù)方案:還包括隔熱保溫層，所述隔熱保溫層包裹在反射光學(xué)腔外壁。上述技術(shù)方案的進一步的技術(shù)方案:所述中紅外LED光源、兩個光電二極管均設(shè)
有恒溫裝置。上述技術(shù)方案的進 一步的技術(shù)方案:所述中紅外LED光源發(fā)出波長為3.38微米紅外光。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下積極效果:1.反射光學(xué)腔為不銹鋼筒形構(gòu)件，其內(nèi)壁為粗磨后鍍金形成的漫反射表面，這樣不需要安裝主反射鏡和兩個次反射鏡來實現(xiàn)多次反射，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，制造成本低。2.在反射光學(xué)腔外壁包裹隔熱保溫層，顯著減少了外界環(huán)境溫度變化對反射光學(xué)腔內(nèi)溫度的影響，反射光學(xué)腔內(nèi)溫度變化很小，減少了溫度漂移；中紅外LED光源、光電二極管均設(shè)有恒溫裝置，顯著減少了環(huán)境溫度對測量結(jié)果的影響。通過以上兩個措施，顯著提高了本實用新型檢測靈敏度和檢測精度。3.中紅外LED光源與光學(xué)入口孔之間設(shè)有可實現(xiàn)中紅外LED光源轉(zhuǎn)動的可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，光電二極管與光學(xué)出口孔之間設(shè)有可實現(xiàn)光電二極管轉(zhuǎn)動的可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括球形回轉(zhuǎn)體，這樣，紅外LED光源可調(diào)整入射角度，光電二極管可調(diào)整接受角度，從而很方便地更改反射次數(shù)，調(diào)節(jié)光程的長度。4.反射光學(xué)腔內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，可以及時測量反射光學(xué)腔內(nèi)溫度變化，對溫度漂移進行二次多項式校正，提高檢測精度。5.采用中紅外LED光源作為光源，不但發(fā)光效率大大提高，同時光源本身不發(fā)出其他波段的光，因此，不需要使用濾光片。6.由于中紅外LED光源、光電二極管的能耗低和偏置電壓很低，因此用于爆炸環(huán)境中。7.光學(xué)出口孔中設(shè)置光電二極管，可以較好地測量吸光度。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意`圖。圖2是圖1中的I部分放大示意圖。圖3是圖1中的II部分放大示意圖。
具體實施方式下面根據(jù)附圖并結(jié)合實施例對本實用新型作進一步說明。附圖所示高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，包括反射光學(xué)腔4、端蓋2、中紅外LED光源7、兩個光電二極管9 ;端蓋2密封連接在反射光學(xué)腔4的上下兩端，在上下端蓋2上分別設(shè)有進氣口 1、出氣口 14;反射光學(xué)腔4為不銹鋼筒形構(gòu)件，其內(nèi)壁為粗磨后鍍金形成的漫反射表面；反射光學(xué)腔4沿側(cè)壁軸向設(shè)置一個光學(xué)入口孔4.1和兩個光學(xué)出口孔4.2 ;中紅外LED光源7設(shè)置在光學(xué)入口孔4.1中；光電二極管9設(shè)置在光學(xué)出口孔4.2 ;其中一個光電二極管9離中紅外LED光源7較近，用于測量光源強度漂移和未被氣體吸收的背景光強；另一個光電二極管9離中紅外LED光源7較遠，用于測量光學(xué)腔內(nèi)被氣體多次吸收后的信號光強。本實用新型的優(yōu)選方案:中紅外LED光源7與光學(xué)入口孔4.1之間設(shè)有可實現(xiàn)中紅外LED光源7轉(zhuǎn)動的可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),本實施例中,可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)8包括球形回轉(zhuǎn)體；光電二極管9與光學(xué)出口孔4.2之間設(shè)有可實現(xiàn)光電二極管9轉(zhuǎn)動的可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)8，本實施例中，可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)8包括球形回轉(zhuǎn)體；反射光學(xué)腔4內(nèi)設(shè)有溫度傳感器5 ;在反射光學(xué)腔4外壁包裹隔熱保溫層3 ;中紅外LED光源7、兩個光電二極管9均設(shè)有恒溫裝置，本實施例中，中紅外LED光源7、兩個光電二極管9處恒溫裝置的溫度都控制在20°C。本實用新型在使用時，待測氣體從端蓋2上的進氣口 I進入反射光學(xué)腔4內(nèi)，中紅外LED光源7發(fā)出中紅外光，本實施例中，中紅外LED光源7發(fā)出3.38微米紅外光，經(jīng)反射光學(xué)腔4內(nèi)壁多次反射，在多次反射的過程中反復(fù)被待測氣體吸收，由光學(xué)出口孔中設(shè)置的光電二極管測量光強，通過測量出的光強計算待測氣體的濃度。采用波長為3.38微米紅外光可以取得很好的測量效果。本實用新型因為結(jié)構(gòu)緊湊，光路穩(wěn)定，靈敏度高，特別適合于艦船艙室環(huán)境中測量碳氫類爆炸 氣體的濃度。
權(quán)利要求1.一種高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，包括反射光學(xué)腔(4)、端蓋(2);所述端蓋(2)密封連接在反射光學(xué)腔(4)的上下兩端；在所述上下端蓋(2)上分別設(shè)有進氣口(I)、出氣口(14);其特征在于:還包括一個中紅外LED光源(7)、兩個光電二極管(9);所述反射光學(xué)腔(4)為不銹鋼筒形構(gòu)件，其內(nèi)壁為粗磨后鍍金形成的漫反射表面；所述反射光學(xué)腔(4)沿側(cè)壁軸向設(shè)置一個光學(xué)入口孔(4.1)和兩個光學(xué)出口孔(4.2);所述中紅外LED光源(7)設(shè)置在光學(xué)入口孔(4.1)中；所述光電二極管(9 )設(shè)置在光學(xué)出口孔(4.2 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，其特征在于:所述中紅外LED光源(7 )與光學(xué)入口孔(4.1)之間設(shè)有可實現(xiàn)中紅外LED光源(7 )轉(zhuǎn)動的可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；所述光電二極管(9)與光學(xué)出口孔(4.2)之間設(shè)有可實現(xiàn)光電二極管(9)轉(zhuǎn)動的可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(8);所述可調(diào)式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(8)包括球形回轉(zhuǎn)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 2之一所述的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，其特征在于:所述反射光學(xué)腔(4)內(nèi)設(shè)有溫度傳感器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 2之一所述的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，其特征在于:還包括隔熱保溫層(3)，所述隔熱保溫層(3)包裹在反射光學(xué)腔(4)外壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，其特征在于:還包括隔熱保溫層(3 )，所述隔熱保溫層(3 )包裹在反射光學(xué)腔(4 )外壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 2之一所述的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，其特征在于:所述中紅外LED光源(7)、兩個光電二極管(9)均設(shè)有恒溫裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，其特征在于:所述中紅外LED光源(7 )、兩個光電二極管(9 )均設(shè)有恒溫裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，其特征在于:所述中紅外LED光源(7 )、兩個光電二極管(9 )均設(shè)有恒溫裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，其特征在于:所述中紅外LED光源(7 )、兩個光電二極管(9 )均設(shè)有恒溫裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 2之一所述的高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，其特征在于:所述中紅外LED光源(7)發(fā)出波長為3.38微米紅外光。
專利摘要本實用新型公開了一種高靈敏度多次反射光學(xué)吸收裝置，包括反射光學(xué)腔、端蓋、中紅外LED光源、兩個光電二極管；端蓋密封連接在反射光學(xué)腔的上下兩端；在上下端蓋上分別設(shè)有進氣口、出氣口；反射光學(xué)腔為不銹鋼筒形構(gòu)件，其內(nèi)壁為粗磨后鍍金形成的漫反射表面；反射光學(xué)腔沿側(cè)壁軸向設(shè)置一個光學(xué)入口孔和兩個光學(xué)出口孔；中紅外LED光源設(shè)置在光學(xué)入口孔中；光電二極管設(shè)置在光學(xué)出口孔。本實用新型能在較小的空間內(nèi)有效增長探測光程的長度，具有結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)方便，光路穩(wěn)定，受環(huán)境溫度影響小，靈敏度、檢測精度高等特點，特別適合于艦船艙室環(huán)境中測量碳氫類爆炸氣體的濃度。
文檔編號G01N21/35GK203148841SQ20122063103
公開日2013年8月21日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者李橋, 張?zhí)焓? 周中華 申請人:江蘇遠望儀器有限公司