帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置，包括內(nèi)部具有密閉氣室的容器，容器的氣室內(nèi)設(shè)有發(fā)射面相對(duì)設(shè)置的第一凹面鏡和第二凹面鏡，第一凹面鏡一側(cè)設(shè)有微調(diào)式反射鏡，容器上設(shè)有位于第一凹面鏡兩側(cè)的平行光發(fā)射器和光電傳感器，平行光發(fā)射器臨近微調(diào)式反射鏡，平行光發(fā)射器的光源發(fā)射端和光電傳感器的光線接收端伸入到氣室內(nèi)。本發(fā)明采用多次反射的方法，減小了氣室的體積，提高了儀表的檢測(cè)能力。本發(fā)明使用微調(diào)式反射鏡，能夠?qū)⒎瓷涔飧淖兟窂讲⒃俅畏瓷浠厝?，在增長(zhǎng)有效光程的同時(shí)能夠有效避免標(biāo)準(zhǔn)距效應(yīng)。
【專利說(shuō)明】帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于精密加工技術(shù)與光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種應(yīng)用于基于TDLAS (可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜)等氣相光譜分析儀器的帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)工業(yè)控制、鋼鐵冶金、石油化工、環(huán)境保護(hù)、生化制藥、電力、航空航天等行業(yè)的發(fā)展，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)這些領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。這就對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中使用過(guò)程分析儀的檢測(cè)精度、響應(yīng)時(shí)間、系統(tǒng)穩(wěn)定性等指標(biāo)提出了更高的要求。氣相物質(zhì)濃度的在線分析被廣泛的應(yīng)用于這些行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、降污分析、能源氣回收控制、環(huán)保監(jiān)測(cè)等方面，是提高對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的分析能力的重要方面。
[0003]TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)是可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)的簡(jiǎn)稱，通常又稱為可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)。與傳統(tǒng)不分光紅外技術(shù)光譜技術(shù)相比，TDLAS技術(shù)具有很多顯著優(yōu)點(diǎn):
(1)利用半導(dǎo)體激光良好的單色性，采用“單線光譜”技術(shù)避免背景氣體吸收干擾；
(2)利用半導(dǎo)體激光波長(zhǎng)可調(diào)諧性解決粉塵、視窗污染對(duì)測(cè)量的影響；
(3)無(wú)需采樣預(yù)處理，響應(yīng)速度快，便于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制；
(4)儀器內(nèi)部測(cè)量過(guò)程中定時(shí)自動(dòng)標(biāo)定，無(wú)需手動(dòng)標(biāo)定；
(5)可自動(dòng)修正環(huán)境溫度、壓力變化對(duì)測(cè)量的影響；
因此，基于TDLAS技術(shù)的激光氣體濃度分析儀能夠較好地滿足氣體光譜分析和氣體濃度分析的迫切需要。
[0004]基于TDLAS技術(shù)的便攜式激光氣體濃度分析儀,儀表的檢出限與內(nèi)部氣室的光程長(zhǎng)度成正比例關(guān)系，光程越長(zhǎng)儀表的檢出限越低，儀表反應(yīng)越靈敏。但是在光路不反射的情況下，光程越長(zhǎng)儀表氣體池體積越大，往往不方便攜帶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種體積小、便于攜帶的帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置，包括內(nèi)部具有密閉氣室的容器，容器的氣室內(nèi)設(shè)有發(fā)射面相對(duì)設(shè)置的第一凹面鏡和第二凹面鏡，第一凹面鏡一側(cè)設(shè)有微調(diào)式反射鏡，容器上設(shè)有位于第一凹面鏡兩側(cè)的平行光發(fā)射器和光電傳感器，平行光發(fā)射器臨近微調(diào)式反射鏡，平行光發(fā)射器的光源發(fā)射端和光電傳感器的光線接收端伸入到氣室內(nèi)。
[0007]所述容器的外形和氣室均為長(zhǎng)方體形狀，第一凹面鏡、第二凹面鏡、微調(diào)式反射鏡、平行光發(fā)射器和光電傳感器分別與容器膠粘連接，第一凹面鏡和第二凹面鏡分別設(shè)在容器的氣室沿長(zhǎng)度方向的兩端，第二凹面鏡的長(zhǎng)度大于第一凹面鏡的長(zhǎng)度。
[0008]所述平行光發(fā)射器為準(zhǔn)直器，平行光發(fā)射器通過(guò)光纖與光纖法蘭盤(pán)連接，光電傳感器的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線與激光氣體濃度分析儀的信號(hào)接收端連接；所述氣室內(nèi)充滿被測(cè)氣體，光纖發(fā)出的入射光經(jīng)平行光發(fā)射器后形成平行光束，平行光束先照射到第二凹面鏡上，第二凹面鏡將平行光束反射到第一凹面鏡上，第一凹面鏡將平行光束反射到第二凹面鏡上，第二凹面鏡將平行光束反射到微調(diào)式反射鏡上，微調(diào)式反射鏡再將平行光束反射到第二凹面鏡上，第二凹面鏡最后將平行光束反射到光電傳感器的光線接收端。
[0009]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明使用平行光發(fā)射器(準(zhǔn)直器)將通過(guò)光纖引入的光線處理成平行光束，平行光束通過(guò)氣室內(nèi)的第一凹面鏡和第二凹面鏡多次反射后投射到微調(diào)機(jī)構(gòu)(微調(diào)式反射鏡)上。微調(diào)式反射鏡是一個(gè)很小的平面鏡，微調(diào)式反射鏡在固定時(shí)可對(duì)其角度進(jìn)行360度調(diào)整，平行光束調(diào)整后可改變?nèi)肷涔獾娜肷浣嵌炔⑷肷涔夥瓷涞綒馐覂啥说牡谝话济骁R和第二凹面鏡。平行光線經(jīng)過(guò)微調(diào)式反射鏡調(diào)整角度并經(jīng)第一凹面鏡和第二凹面鏡后，最終射向光電傳感器上，光電傳感器將信號(hào)輸送到激光氣體濃度分析儀中，激光氣體濃度分析儀即可對(duì)被測(cè)氣體濃度進(jìn)行分析。
[0010]使用本發(fā)明時(shí)，只需要將光纖法蘭盤(pán)連接到光譜分析儀器光源，平行光束在第一凹面鏡、第二凹面鏡與微調(diào)機(jī)構(gòu)之間多次反射，最終射向光電傳感器，光電傳感器將經(jīng)過(guò)被測(cè)氣體吸收的光源轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并輸出給激光氣體濃度分析儀進(jìn)行分析。
[0011]由于光纖芯徑很細(xì)，只有l(wèi)Oum，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直器處理后激光光斑也只有IOOum左右。機(jī)械加工時(shí)稍有誤差，光線沿光路傳播時(shí)誤差便會(huì)成倍放大，光線最終很難被光電傳感器接收。即使使用非常精密的機(jī)床進(jìn)行加工，也很難滿足光路精準(zhǔn)定位的要求。本發(fā)明由于使用微調(diào)式反射鏡，在氣室加工存在誤差、第一凹面鏡和第二凹面鏡粘接存在誤差、準(zhǔn)直器粘接存在誤差、光電傳感器存在誤差的情況下，仍然能夠調(diào)整光路，使光線被接收光電傳感器正常接收。
[0012]本發(fā)明采用多次反射的方法，減小了氣室的體積，提高了儀表的檢測(cè)能力。本發(fā)明使用微調(diào)式反射鏡，能夠?qū)⒎瓷涔飧淖兟窂讲⒃俅畏瓷浠厝?，在增長(zhǎng)有效光程的同時(shí)能夠有效避免標(biāo)準(zhǔn)距效應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明平行光束路徑示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置，包括內(nèi)部具有密閉氣室I的容器2，容器2的氣室I內(nèi)設(shè)有發(fā)射面相對(duì)設(shè)置的第一凹面鏡3和第二凹面鏡4，第一凹面鏡3 —側(cè)設(shè)有微調(diào)式反射鏡5，容器2上設(shè)有位于第一凹面鏡3兩側(cè)的平行光發(fā)射器6和光電傳感器7,平行光發(fā)射器6臨近微調(diào)式反射鏡5,平行光發(fā)射器6的光源發(fā)射端和光電傳感器7的光線接收端伸入到氣室I內(nèi)。
[0015]容器2的外形和氣室I均為長(zhǎng)方體形狀，第一凹面鏡3、第二凹面鏡4、微調(diào)式反射鏡5、平行光發(fā)射器6和光電傳感器7分別與容器2膠粘連接，第一凹面鏡3和第二凹面鏡4分別設(shè)在容器2的氣室I沿長(zhǎng)度方向的兩端，第二凹面鏡4的長(zhǎng)度大于第一凹面鏡3的長(zhǎng)度。[0016]平行光發(fā)射器6為準(zhǔn)直器，平行光發(fā)射器6通過(guò)光纖8與光纖法蘭盤(pán)9連接，光電傳感器7的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線10與激光氣體濃度分析儀11的信號(hào)接收端連接。
[0017]如圖2所示，氣室I內(nèi)充滿被測(cè)氣體，光纖發(fā)出的入射光經(jīng)平行光發(fā)射器6后形成平行光束，平行光束先照射到第二凹面鏡4上，第二凹面鏡4將平行光束反射到第一凹面鏡3上，第一凹面鏡3將平行光束反射到第二凹面鏡4上，第二凹面鏡4將平行光束反射到微調(diào)式反射鏡5上，微調(diào)式反射鏡5再將平行光束反射到第二凹面鏡4上，第二凹面鏡4最后將平行光束反射到光電傳感器7的光線接收端。
[0018]本發(fā)明當(dāng)中的各個(gè)部件均為現(xiàn)有成熟技術(shù)，具體構(gòu)造不再贅述。
[0019]本發(fā)明中的準(zhǔn)直器外端通過(guò)光纖連接到氣體池外，通過(guò)FC等接口引。第一凹面鏡3和第二凹面鏡4的鏡面由低溫度形變材料組成，表面鍍金以增加反射能力。第一凹面鏡3和第二凹面鏡4為凹鏡，以便在光線反射時(shí)，將發(fā)散的光線再次匯聚成平行光。通過(guò)多次反射，以便光線更長(zhǎng)距離的穿過(guò)氣室I中的氣體。微調(diào)式反射鏡5由一片能夠反射光線的窄平薄片組成，該薄片一般表面鍍金以增強(qiáng)反射能力。光電傳感器7包括但不限于姻鎵砷(ingaas)、磷化鎵(GaP)，硅(Si)和鍺(Ge)光電二極管。平行光發(fā)射器6為準(zhǔn)直器，當(dāng)然也包括將來(lái)其他能將雜散光轉(zhuǎn)換為平行光的裝置。
[0020]由于光纖芯徑很細(xì)，只有l(wèi)Oum，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直器處理后激光光斑也只有IOOum左右。機(jī)械加工時(shí)稍有誤差，光線沿光路傳播時(shí)誤差便會(huì)成倍放大，光線最終很難被光電傳感器7接收。即使使用非常精密的機(jī)床進(jìn)行加工，也很難滿足光路精準(zhǔn)定位的要求。本發(fā)明由于使用微調(diào)式反射鏡5，在氣室I加工存在誤差、第一凹面鏡3和第二凹面鏡4粘接存在誤差、準(zhǔn)直器粘接存在誤差、光電傳感器7存在誤差的情況下，仍然能夠調(diào)整光路，使光線被接收光電傳感器7正常接收。
【權(quán)利要求】
1.帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置，其特征在于:包括內(nèi)部具有密閉氣室的容器，容器的氣室內(nèi)設(shè)有發(fā)射面相對(duì)設(shè)置的第一凹面鏡和第二凹面鏡，第一凹面鏡一側(cè)設(shè)有可360 °轉(zhuǎn)動(dòng)的微調(diào)式反射鏡,容器上設(shè)有位于第一凹面鏡兩側(cè)的平行光發(fā)射器和光電傳感器，平行光發(fā)射器臨近微調(diào)式反射鏡，平行光發(fā)射器的光源發(fā)射端和光電傳感器的光線接收端伸入到氣室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置，其特征在于:所述容器的外形和氣室均為長(zhǎng)方體形狀，第一凹面鏡、第二凹面鏡、微調(diào)式反射鏡、平行光發(fā)射器和光電傳感器分別與容器膠粘連接，第一凹面鏡和第二凹面鏡分別設(shè)在容器的氣室沿長(zhǎng)度方向的兩端，第二凹面鏡的長(zhǎng)度大于第一凹面鏡的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶微調(diào)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)裝置，其特征在于:所述平行光發(fā)射器為準(zhǔn)直器，平行光發(fā)射器通過(guò)光纖與光纖法蘭盤(pán)連接，光電傳感器的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線與激光氣體濃度分析儀的信號(hào)接收端連接；所述氣室內(nèi)充滿被測(cè)氣體，光纖發(fā)出的入射光經(jīng)平行光發(fā)射器后形成平行光束，平行光束先照射到第二凹面鏡上，第二凹面鏡將平行光束反射到第一凹面鏡上，第一凹面鏡將平行光束反射到第二凹面鏡上，第二凹面鏡將平行光束反射到微調(diào)式反射鏡上，微調(diào)式反射鏡再將平行光束反射到第二凹面鏡上，第二凹面鏡最后將平行光束反射到光電傳感器的光線接收端。
【文檔編號(hào)】G01N21/39GK103487401SQ201310441096
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】汪獻(xiàn)忠, 李建國(guó), 赫樹(shù)開(kāi) 申請(qǐng)人:河南省日立信股份有限公司