反射式的激光在线气体分析仪光路装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种反射式的激光在线气体分析仪光路装置，包括：依次连接的激光发射接收单元、去背景单元、在线监测单元和激光反射单元；激光发射接收单元包括，可调谐激光器、楔形镜一、参比池、探测器一、探测器二和探测器三，参比池及探测器一的主光轴方向与可调谐激光器发出激光的方向关于楔形镜一的第一表面的法线对称；去背景单元包括楔形镜二；激光反射单元包括楔形镜三和角反射镜。本发明专利技术通过被测气体的光程翻倍，大大提高了分析仪的灵敏度和检出限；安装调试简单方便；可实时在线测量；光学元器件少，结构简单，非专业人员亦可以完成光路调试和安装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学和环保仪器
，特别是涉及一种反射式的激光在线气体分 析仪光路装置。
技术介绍
激光在线气体分析仪采用可调谐半导体激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，简称TDLAS)，通过分析激光被气体的选择性吸收来获得 气体的浓度。 调制光谱检测技术是一种被最广泛应用的可以获得较高检测灵敏度的半导体激 光吸收光谱技术，它通过快速调制激光频率使其扫过被测气体吸收谱线的频率范围，然后 采用相敏检测技术测量被气体吸收后透射谱线中的谐波分量来分析气体的吸收情况。光导 体激光的频率一般有两种方法来调谐：一是通过改变半导体激光器的工作温度；另一种是 通过改变激光器的工作电流。由于第二种能获得较快的光频率调谐速度，因此半导体激光 吸收光谱技术普遍采用给半导体激光器注入一定频率的正弦波电流使激光频率扫描过整 条吸收谱线来获得完整的吸收光谱数据。 TDLAS技术是一种高分辨率的光谱吸收技术，半导体激光穿过被测气体的光强衰 减可用朗伯-比尔（Lambert-Beer)定律来表达： Iv= I v，J(v) = Iv，〇exp 式中，IV，Q和I 别表示频率为V的激光入射时和经过压力P，浓度X和光程L后 的光强；S(T)表示气体吸收谱线的强度；线性函数g(V-V(l)表征该吸收谱线的形状。 使用较高频率的正弦波来调制激光器的工作电流调制激光的光频率，对调制后的 气体透过率作谐波分解，各谐波分量均反映了气体吸收谱线的透过率信息。基于半导体激 光吸收光谱技术的仪器一般通过测量二次谐波信号来检测气体浓度：如下式【主权项】1. 一种反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，包括依次连接的激光发 射接收单元、去背景单元、在线监测单元和激光反射单元； 所述激光发射接收单元包括，可调谐激光器、楔形镜一、参比池、探测器一、探测器二和 探测器三，所述参比池及所述探测器一的主光轴方向与所述可调谐激光器发出激光的方向 关于所述楔形镜一的第一表面的法线对称，所述激光经所述楔形镜一的第一表面反射形成 第一路反射光，所述第一路反射光经过所述参比池进入所述探测器一，所述激光经过所述 楔形镜的第一表面折射后的激光经所述楔形镜的第二表面反射形成第二路反射光，所述第 二路反射光通过所述楔形镜的第一表面折射进入所述探测器二； 所述去背景单元包括楔形镜二，经过所述楔形镜一的第二表面折射后的激光经过所述 去背景单元穿过所述楔形镜二； 穿过所述楔形镜二的激光经过所述在线监测单元； 所述激光反射单元包括楔形镜三和角反射镜，经过所述在线监测单元的激光穿过所述 楔形镜三后入射到所述角反射镜，被所述角反射镜反射的激光依次穿过所述楔形镜三、所 述楔形镜二和所述楔形镜一进入所述探测器三。2. 根据权利要求1所述的反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，所述 楔形镜一倾斜地安装在所述激光发射接收单元内。3. 根据权利要求1所述的反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，所述 第一路反射光穿过所述参比池进入所述探测器一，用于确定气体浓度吸收系数K。4. 根据权利要求1所述的反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，所述 第二路反射光进入探测器二用于实时监测半导体激光的强度。5. 根据权利要求1所述的反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，所述 角反射镜米用玻璃材料制成。6. 根据权利要求1所述的反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，所述 角反射镜为由镀金属膜的平面镜粘合而成。7. 根据权利要求1所述的反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，所述 可调谐激光器上安装有准直透镜。8. 根据权利要求1所述的反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，所述 楔形镜一与所述楔形镜二将所述去背景单元两端密封，使所述去背景单元内部形成密封腔 体。9. 根据权利要求1所述的反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，所述 楔形镜三位于所述激光反射单元左侧且密封所述激光反射单元。10. 根据权利要求1所述的反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，所述 角反射镜位于所述激光反射单元的密封腔体内。【专利摘要】本专利技术提出一种反射式的激光在线气体分析仪光路装置，包括：依次连接的激光发射接收单元、去背景单元、在线监测单元和激光反射单元；激光发射接收单元包括，可调谐激光器、楔形镜一、参比池、探测器一、探测器二和探测器三，参比池及探测器一的主光轴方向与可调谐激光器发出激光的方向关于楔形镜一的第一表面的法线对称；去背景单元包括楔形镜二；激光反射单元包括楔形镜三和角反射镜。本专利技术通过被测气体的光程翻倍，大大提高了分析仪的灵敏度和检出限；安装调试简单方便；可实时在线测量；光学元器件少，结构简单，非专业人员亦可以完成光路调试和安装。【IPC分类】G01N21-01, G01N21-39【公开号】CN104729996【申请号】CN201510184072【专利技术人】应刚, 王立峰, 黄冲, 方卫龙, 刘海红, 吴升海 【申请人】江苏天瑞仪器股份有限公司【公开日】2015年6月24日【申请日】2015年4月17日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射式的激光在线气体分析仪光路装置，其特征在于，包括依次连接的激光发射接收单元、去背景单元、在线监测单元和激光反射单元；所述激光发射接收单元包括，可调谐激光器、楔形镜一、参比池、探测器一、探测器二和探测器三，所述参比池及所述探测器一的主光轴方向与所述可调谐激光器发出激光的方向关于所述楔形镜一的第一表面的法线对称，所述激光经所述楔形镜一的第一表面反射形成第一路反射光，所述第一路反射光经过所述参比池进入所述探测器一，所述激光经过所述楔形镜的第一表面折射后的激光经所述楔形镜的第二表面反射形成第二路反射光，所述第二路反射光通过所述楔形镜的第一表面折射进入所述探测器二；所述去背景单元包括楔形镜二，经过所述楔形镜一的第二表面折射后的激光经过所述去背景单元穿过所述楔形镜二；穿过所述楔形镜二的激光经过所述在线监测单元；所述激光反射单元包括楔形镜三和角反射镜，经过所述在线监测单元的激光穿过所述楔形镜三后入射到所述角反射镜，被所述角反射镜反射的激光依次穿过所述楔形镜三、所述楔形镜二和所述楔形镜一进入所述探测器三。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：应刚，王立峰，黄冲，方卫龙，刘海红，吴升海，
申请(专利权)人：江苏天瑞仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32