光学气体吸收池及光学气体传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种光学气体吸收池及光学气体传感器，涉及气体检测与分析装置技术领域。该光学气体吸收池包括由入射反射镜、出射反射镜和套筒形成的用于容纳待检测气体的吸收腔；该光学气体传感器包括激光器和上述光学气体吸收池，激光器与入射窗口片之间连接有光纤准直器，出射窗口片外还连接有用于接收光信号的探测器和信号处理模块。激光在吸收腔内的入射反射镜和出射反射镜之间多次反射被吸收，在确保激光在吸收腔内被待检测气体吸收的有效光程的基础上，大大减小吸收腔的体积，从而提高了吸收腔中的气体置换速率，相应提高了光学气体传感器的响应速度和检测效率。

Optical gas absorption cell and optical gas sensor

The invention provides an optical gas absorption cell and an optical gas sensor, relating to the technical field of the gas detection and analysis device. The optical absorption of gas pool includes incident mirrors, to accommodate the detected gas absorption cavity mirror and the formation of shot sleeve; the optical gas sensor comprises a laser and the optical absorption of gas pool, a fiber collimator is connected between the laser and the incident window, the exit window sheet is connected with the detector and signal for the processing module receives the optical signal. In the incident laser mirror cavity and absorption between the multiple reflection mirror shot is absorbed in the basis to ensure the effective optical path in laser absorption cavity by detecting the gas absorption, greatly reduce the absorption chamber volume, thereby improving the absorption rate of gas exchange in the cavity, a corresponding increase in the optical gas sensor response speed and the detection efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气体检测与分析装置
，尤其涉及一种光学气体吸收池及光学气体传感器。
技术介绍
近年来，持续高发的雾霾事件促进了国家对环保的高度重视，相应的，国家增强了对工业生产中汽车、电力、化工、冶金、纺织、制药，尤其是煤矿和石油等多个行业生产过程中排放气体的监测，其中，对排放气体的检测分析至关重要。目前，对气体的检测分析主要采用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS或TDLS)，对激光器输入不同的电流和温度得到不同波长的激光，对经过待检测气体吸收后的激光进行光谱分析，得到待检测气体的各项物理参数(气体种类、气体浓度、气体温度和气体压力等)。主要应用于环境监测、工业过程控制、生物和医学研究、燃烧过程诊断分析、发动机转换效率、机动车尾气和大气痕量污染气体等领域的光谱检测。现有的气体传感器中气体吸收池体积较大，待吸收气体对其内的气体进行气体置换的速率较低，从而降低了光学气体传感器对信号的响应时间和检测速率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光学气体吸收池及光学气体传感器，以解决现有技术中存在的气体传感器中气体吸收池体积较大，待吸收气体对其内的气体进行气体置换的速率较低，从而降低了光学气体传感器对信号的响应时间和检测速率的技术问题。本专利技术提供的光学气体吸收池，包括壳体，所述壳体包括进气封头、出气封头和套筒，所述套筒连接于所述进气封头与所述出气封头之间，所述进气封头的侧壁开设有进气孔，所述出气封头的侧壁开设有出气孔；所述进气封头内卡接有入射反射镜，所述入射反射镜上设有入射窗口片，所述出气封头内卡接有出射反射镜，所述出射反射镜上设有出射窗口片，所述出射反射镜与所述入射反射镜的镜面相对设置；所述套筒密封连接于所述入射反射镜与所述出射反射镜之间，三者内部形成吸收腔，所述进气孔、所述出气孔均与所述吸收腔连通。进一步的，所述套筒包括外套筒和特氟龙套筒，所述特氟龙套筒套设于所述外套筒内，且所述特氟龙套筒密封连接于所述入射反射镜与所述出射反射镜之间；所述入射反射镜与所述出射反射镜的反射镜面均为镀金反射镜面。进一步的，所述入射反射镜为平面反射镜，所述出射反射镜为抛物面反射镜。进一步的，所述进气封头与所述出气封头之间插接有支撑棒，所述支撑棒两端分别为进气插接端和出气插接端，所述进气插接端沿其轴向开设有进气通道，所述进气通道与所述进气孔连通，所述出气插接端沿其轴向开设有出气通道，所述出气通道与所述出气孔连通；位于所述吸收腔内的所述支撑棒的两端分别开设有进气通气孔和出气通气孔，所述进气通气孔连通所述进气通道与所述吸收腔，所述出气通气孔连通所述出气通道与所述吸收腔。进一步的，所述进气通气孔为多个，且沿所述支撑棒的周向均匀分布；所述出气通气孔为多个，且沿所述支撑棒的周向均匀分布。本专利技术光学气体吸收池的有益效果为：本专利技术提供的光学气体吸收池，主要包括入射反射镜、套筒和出射反射镜形成的吸收腔，该吸收腔用于容纳待检测气体；还包括对入射反射镜、出射反射镜进行定位和保护的壳体。待检测气体从进气孔通入吸收腔内，从出气孔排出，完成对吸收腔内气体的置换；激光从入射反射镜的入射窗口片向吸收腔内射入激光，激光在入射反射镜和出射反射镜之间多次反射，最终从出射反射镜的出射窗口片射出。激光在入射反射镜和出射反射镜之间多次反射，在确保激光在吸收腔内有效光程的基础上，大大减小了吸收腔的体积，从而提高了吸收腔中的气体置换速率，相应提高了光学气体传感器的响应速度和检测效率，此外，也相应减小了光学气体吸收池及光学气体传感器的体积，使其方便携带。本专利技术的另一个目的在于提供一种光学气体传感器，包括激光器和上述光学气体吸收池，所述进气封头上固设有用于透过所述入射窗口片向所述吸收腔发射激光的光纤准直器，所述光纤准直器通过接头与所述激光器连接；所述出气封头上通过调节装置固接有探测器，所述探测器电连接有信号处理模块，所述信号处理模块包括依次电连接的前置放大器、锁相放大器、A/D转换器和微处理器，所述前置放大器与所述探测器电连接。该光学气体传感器具有上述光学气体吸收池的所有技术效果，这里不再赘述。进一步的，所述光学气体吸收池外套设有外壳，所述外壳侧壁固设有电路箱，所述电路箱内固设有电处理板，所述信号处理模块设于所述电处理板内，所述激光器安装于所述电处理板上。进一步的，所述激光器下部设有散热板。进一步的，所述入射窗口片和所述出射窗口片均自上向下沿竖直方向向外倾斜8°倾斜角。进一步的，所述入射反射镜与所述特氟龙套筒之间设有密封圈；所述出射反射镜与所述特氟龙套筒之间设有密封圈。进一步的，所述壳体上设有用于测量所述吸收腔内温度的温度传感器。本专利技术光学气体传感器的有益效果为：本专利技术提供的光学气体传感器，光纤准直器将激光器发出的激光转变成平行光后射入吸收腔内，激光经吸收腔内的待检测气体吸收后射出进入探测器，探测器将光信号转变成相应的电信号后传递给后续的信号处理模块，最终得到待检测气体的浓度信息。由于用于容纳待检测气体的吸收腔对待检测气体的浓度影响较小甚至没有影响，从而提高光学气体传感器的检测精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例二提供的光学气体传感器的主视图；图2为图1中A－A横截面的结构示意图；图3为本专利技术实施例二提供的光学气体传感器的立体结构示意图；图4为本专利技术实施例二提供的光学气体传感器的光路示意图。图标：1－壳体；2－入射反射镜；3－出射反射镜；4－特氟龙套筒；5－支撑棒；6－光纤准直器；7－激光器；8－探测器；9－电路箱；11－进气封头；12－出气封头；13－套筒；111－进气孔；121－出气孔；21－入射窗口片；31－出射窗口片；41－观察窗；51－进气插接端；52－出气插接端；511－进气通道；512－进气通气孔；521－出气通道；522－出气通气孔；91－电处理板；92－散热板。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学气体吸收池，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)包括进气封头(11)、出气封头(12)和套筒(13)，所述套筒(13)连接于所述进气封头(11)与所述出气封头(12)之间，所述进气封头(11)的侧壁开设有进气孔(111)，所述出气封头(12)的侧壁开设有出气孔(121)；所述进气封头(11)内卡接有入射反射镜(2)，所述入射反射镜(2)上设有入射窗口片(21)，所述出气封头(12)内卡接有出射反射镜(3)，所述出射反射镜(3)上设有出射窗口片(31)，所述出射反射镜(3)与所述入射反射镜(2)的镜面相对设置；所述套筒(13)密封连接于所述入射反射镜(2)与所述出射反射镜(3)之间，三者内部形成吸收腔，所述进气孔(111)、所述出气孔(121)均与所述吸收腔连通。

【技术特征摘要】
1.一种光学气体吸收池，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)包括进气封头(11)、出气封头(12)和套筒(13)，所述套筒(13)连接于所述进气封头(11)与所述出气封头(12)之间，所述进气封头(11)的侧壁开设有进气孔(111)，所述出气封头(12)的侧壁开设有出气孔(121)；所述进气封头(11)内卡接有入射反射镜(2)，所述入射反射镜(2)上设有入射窗口片(21)，所述出气封头(12)内卡接有出射反射镜(3)，所述出射反射镜(3)上设有出射窗口片(31)，所述出射反射镜(3)与所述入射反射镜(2)的镜面相对设置；所述套筒(13)密封连接于所述入射反射镜(2)与所述出射反射镜(3)之间，三者内部形成吸收腔，所述进气孔(111)、所述出气孔(121)均与所述吸收腔连通。2.根据权利要求1所述的光学气体吸收池，其特征在于，所述套筒(13)包括外套筒和特氟龙套筒(4)，所述外套筒连接于所述进气封头(11)与所述出气封头(12)之间，所述特氟龙套筒(4)套设于所述外套筒内，且所述特氟龙套筒(4)密封连接于所述入射反射镜(2)与所述出射反射镜(3)之间；所述入射反射镜(2)与所述出射反射镜(3)的反射镜面均为镀金反射镜面。3.根据权利要求2所述的光学气体吸收池，其特征在于，所述入射反射镜(2)为平面反射镜，所述出射反射镜(3)为抛物面反射镜。4.根据权利要求1－3中任一项所述的光学气体吸收池，其特征在于，所述进气封头(11)与所述出气封头(12)之间插接有支撑棒(5)，所述支撑棒(5)两端分别为进气插接端(51)和出气插接端(52)，所述进气插接端(51)沿其轴向开设有进气通道(511)，所述进气通道(511)与所述进气孔(111)连通，所述出气插接端(52)沿其轴向开设有出气通道(521)...

【专利技术属性】
技术研发人员：章欣，
申请(专利权)人：章欣，
类型：发明
国别省市：河南;41