本發(fā)明涉及光譜儀器領(lǐng)域，特別是一種用于氣體分析的恒溫積分球裝置。

背景技術(shù)：

光譜分析技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于測量物質(zhì)的化學(xué)組成和相對含量。這種技術(shù)具有操作簡單、反應(yīng)靈敏、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等多方面優(yōu)點(diǎn)。然而，目前的光譜測樣儀器主要是用于固體樣品分析，且對光源的質(zhì)量、樣品的形貌以及測量環(huán)境依賴性較大。環(huán)境的溫度和濕度以及光的反射、散射、偏振都會對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，容易產(chǎn)生較大的測量誤差。因此，研究一種能廣泛用于氣體分析、且能減小環(huán)境對檢測影響的光譜儀器是極有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于氣體分析的恒溫積分球裝置，能夠用于測量氣體的紅外吸收光譜，且能減小測試環(huán)境對檢測結(jié)果的影響。

一種用于氣體分析的恒溫積分球裝置，包括積分球本體，積分球本體上設(shè)有出氣口、入氣口、入射光孔和出射光孔，所述積分球本體外表面包裹有電熱膜，且鑲嵌在絕熱隔離殼中，積分球本體與絕熱隔離殼之間設(shè)置有真空絕熱間隙層，所述絕熱隔離殼設(shè)置有入氣閥和出氣閥，所述出氣口、入氣口、入射光孔和出射光孔均穿出絕熱隔離殼外表面。

進(jìn)一步的，所述積分球本體外表面由電熱膜均勻包裹。

進(jìn)一步的，所述積分球本體內(nèi)設(shè)有球內(nèi)氣壓傳感器的感應(yīng)端，所述球內(nèi)氣壓傳感器的感應(yīng)端距離入氣口和出氣口的長度都大于積分球本體半徑。

進(jìn)一步的，所述積分球本體內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器和所述電熱膜分別與溫度控制器連接。

進(jìn)一步的，所述出氣口與所述入氣口同時指向積分球本體的圓心，且出氣口和入氣口分別與圓心的連線形成180度角。

進(jìn)一步的，所述入射光孔與出射光孔同時指向圓心，且入射光孔與出射光孔分別與圓心的連線不在同一直線上。

進(jìn)一步的，所述出氣口設(shè)置在積分球本體的左端，所述入氣口設(shè)置在積分球本體的右端。更進(jìn)一步的，所述出氣閥位于出氣口和入氣口所在的圓形赤道面的正上方；所述出氣閥和入氣閥位于出氣口和入氣口所在的圓形赤道面切割的半球體同側(cè)。

進(jìn)一步的，所述真空絕熱間隙層中設(shè)有間隙氣壓傳感器的感應(yīng)端。

進(jìn)一步的，所述入射光孔與出射光孔都設(shè)有可調(diào)孔徑光闌；所述入氣口和出氣口都設(shè)有氣體限流閥。

以上所述的用于氣體分析的恒溫積分球裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于采用了積分球結(jié)構(gòu)，能增強(qiáng)信號強(qiáng)度，提高信噪比，且使球內(nèi)氣體樣品受到的光照強(qiáng)度更加均勻，降低了由于入射光的形狀和角度等變化產(chǎn)生的影響，進(jìn)而測得氣體的紅外吸收光譜更為準(zhǔn)確，大大提高了儀器精度、穩(wěn)定性和可靠性；

（2）由于在積分球外面設(shè)置有絕熱隔離殼，絕熱隔離殼與積分球之間還設(shè)置有真空絕熱間隙層，能有效的隔離外界測試環(huán)境，減小了熱傳導(dǎo)作用，從而使球內(nèi)樣品溫度保持恒溫，減小環(huán)境對檢測結(jié)果的影響。

（3）由于在積分球外表面設(shè)置了電熱膜，能對積分球進(jìn)行均勻加熱，并進(jìn)一步在絕熱隔離殼上設(shè)置了出氣閥和入氣閥，通過導(dǎo)入制冷劑能對積分球進(jìn)行降溫，實(shí)現(xiàn)了積分球的溫度可調(diào)節(jié)，以滿足不同氣體測試對溫度的精度要求，減小了氣體檢測對測試環(huán)境的依賴性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的正視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是溫度調(diào)節(jié)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，球內(nèi)氣壓傳感器1，出氣閥2，溫度傳感器3，溫度控制器4，出氣口5，三腳交流插頭6，出射光孔7，電熱膜8，間隙氣壓傳感器9，入射光孔10，入氣口11，絕熱隔離殼12，入氣閥13。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于以下實(shí)施例。

如圖1所示，一種用于氣體分析的恒溫積分球裝置，包括積分球本體，積分球本體上設(shè)有出氣口5、入氣口11、入射光孔10和出射光孔7，積分球本體外表面包裹有電熱膜8，且積分球本體鑲嵌在絕熱隔離殼12中，積分球本體與絕熱隔離殼12之間設(shè)置有真空絕熱間隙層，絕熱隔離殼12設(shè)置有入氣閥13和出氣閥2，出氣口5、入氣口11、入射光孔10和出射光孔7均穿出絕熱隔離殼12外表面；其中，出氣閥2可與抽氣泵相連，當(dāng)絕熱隔離殼12與積分球本體中的真空絕熱間隙層真空度減小時，可通過抽氣來增加真空絕熱間隙層的真空度，增強(qiáng)積分球絕熱性；入氣閥13可與制冷劑儲存瓶相連，當(dāng)積分球本體內(nèi)溫度過高時，可適當(dāng)加入少量制冷劑，確保溫度控制，同時打開出氣閥2使氣化后的制冷劑從真空絕熱間隙層排出。積分球本體內(nèi)還包括有漫反射涂層，采用惰性高反射系數(shù)材料制成，如鍍金層，防止材料與氣體樣品發(fā)生反應(yīng)；絕熱隔離殼12由高絕熱材料制成，內(nèi)外表面均涂有黑色吸光涂料，以增強(qiáng)積分球裝置的絕熱性。

為實(shí)現(xiàn)積分球本體內(nèi)均勻加熱，積分球本體外表面由電熱膜8均勻包裹，本實(shí)施例的電熱膜由導(dǎo)電的特制油墨、金屬載流條經(jīng)加工、熱壓在絕緣聚酯薄膜間制成，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱均勻，進(jìn)而使積分球受熱均勻。

為控制積分球本體內(nèi)的氣壓，在積分球本體內(nèi)設(shè)有球內(nèi)氣壓傳感器1的感應(yīng)端，所述球內(nèi)氣壓傳感器1的感應(yīng)端距離入氣口11和出氣口5的長度都大于積分球本體半徑，以保證獲得準(zhǔn)確的氣壓數(shù)據(jù)，不受入氣和出氣氣流波動的影響，球內(nèi)氣壓傳感器1的顯示端延伸至絕熱隔離殼12外，以方便觀察球內(nèi)氣壓傳感器1獲取的氣壓數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，為能準(zhǔn)確把握積分球本體內(nèi)的溫度，本實(shí)施例的積分球本體內(nèi)設(shè)有溫度傳感器3，結(jié)合圖2所示，溫度傳感器3和電熱膜8分別與溫度控制器4連接，通過溫度控制器4的顯示屏可以觀察溫度傳感器3獲取的溫度數(shù)據(jù)，通過輸入預(yù)設(shè)溫度，溫度控制器4可以根據(jù)溫度情況，控制流經(jīng)電熱膜8的電流大小。當(dāng)溫度傳感器3反饋來的溫度接近或高于預(yù)設(shè)溫度后，溫度控制器4會逐漸減小流經(jīng)電熱膜8的電流大小。當(dāng)溫度傳感器3反饋的溫度比預(yù)設(shè)溫度小于10攝氏度時，溫度控制器4會控制流經(jīng)電熱膜8的電流，使其在額定最高功率下工作。當(dāng)從顯示屏觀察到溫度過高時，可以打開入氣閥13和出氣閥2降低溫度。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，出氣口5與入氣口11同時指向積分球本體的圓心，出氣口5設(shè)置在積分球本體的左端，入氣口11設(shè)置在積分球本體的右端，出氣口5和入氣口11分別與圓心的連線形成180度角，以形成最遠(yuǎn)傳輸距離。入射光孔10與出射光孔7同時指向圓心，且入射光孔10與出射光孔7分別與圓心的連線不在同一直線上，使進(jìn)入積分球本體的光能經(jīng)過內(nèi)壁涂層多次反射，在內(nèi)壁上形成均勻照度。

更進(jìn)一步的，出氣閥2位于出氣口5和入氣口11所在的圓形赤道面的正上方，指向圓心且其連線與積分球本體赤道面相垂直，出氣閥2和入氣閥13位于出氣口5和入氣口11所在的圓形赤道面切割的半球體同側(cè)，以方便氣化后的制冷劑直接排出，避免了氣化后的制冷劑對真空絕熱間隙層的氣壓產(chǎn)生太大影響，也防止氣壓過大對積分球本體造成傷害。

為更好的控制真空絕熱間隙層的真空度，真空絕熱間隙層中設(shè)有間隙氣壓傳感器9的感應(yīng)端，間隙氣壓傳感器9的顯示端延伸至絕熱隔離殼12外，以方便觀察間隙氣壓傳感器9獲取的氣壓數(shù)據(jù)。

為調(diào)節(jié)光照度，入射光孔10與出射光孔7都設(shè)有可調(diào)孔徑光闌；另外，本實(shí)施例的入氣口11和出氣口5都設(shè)有氣體限流閥，方便控制樣品氣體進(jìn)出。

工作過程：先打開入氣口11向積分球本體充入待測氣體，達(dá)到一定氣壓后關(guān)閉入氣口11，光源發(fā)射光由入射光孔10入射到積分球本體內(nèi)，經(jīng)積分球本體內(nèi)壁涂層多次反射，入射光與積分球內(nèi)待測氣體及積分球內(nèi)壁涂層材料相互作用后由出射光孔7出射，根據(jù)氣體在特征吸收譜處的吸收峰強(qiáng)度，獲得氣體的化學(xué)組成和相對含量。