环形反射室气体浓度测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种环形反射室气体浓度测量装置，包括由环形包层和与外界相通的反射腔体构成的环形反射室，包层上设有2个开口，2个开口中分别设有光线发射装置和光线检测装置，所述的光线发射装置发出的光线在反射腔体中的入射角已知；光线检测装置与光线发射装置安装在同一平面上，此平面为光线反射平面。本发明专利技术利用球形反射室反射的简单结构，已知入射角的情况下可以很容易地知道各个反射点具体位置，可以通过控制入射角来控制反射路径及其光线检测位置，由于反射装置是圆形，可以在很小的空间中通过多次反射来很大程度的增加光线的路径，从而减少反射装置的体积，并且光线反射的路径容易确认，计算结果准确。

【技术实现步骤摘要】
环形反射室气体浓度测量装置及测量方法
本专利技术涉及TDLAS(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱)领域，具体为一种环形反射室气体浓度测量装置及测量方法。
技术介绍
在激光扫描发射期间，作为波长的一个特性，接收单元探测到的光强度将发生变化，且此变化仅仅是来自于激光器与接收器之间光通道内被测气体分子对光线的吸收。据朗伯—比尔定律知，单一频率的辐射光透过待测气体后，其透射光强度为：I(ν)＝I0(ν)e-σ(ν)NL其中I0(v)为初始光强，L为吸收的总光程，N为吸收气体的浓度，是分子吸收截面，由该公式可知光线穿过充满气体的吸收池后，对应气体吸收波长的光强度会因吸收而衰减，衰减量与光线在气体吸收池内经历的路径成正比。吸收光程和测量气体的浓度和吸收系数对测量的灵敏度具有帽同的效果，随着光程的增加，是敏度也随之提高，所以在典型的TDLAS系统中为了提高检测灵敏度采用多次反射池增加气体吸收光控。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种环形反射室气体浓度测量装置及测量方法，缩小了测量仪器的体积，测量更加方便。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种环形反射室气体浓度测量装置，其特征在于：它包括由环形包层和与外界相通的反射腔体构成的环形反射室，包层上设有2个开口，2个开口中分别设有光线发射装置和光线检测装置，所述的光线发射装置发出的光线在反射腔体中的入射角已知；光线检测装置与光线发射装置安装在同一平面上，此平面为光线反射平面。按上述方案，所述的光线检测装置的设置位置根据以下参数计算得出：光线发射装置的位置、光线发射装置发出的光线在反射腔体中的入射角、以及反射室的半径。按上述方案，所述的环形反射室外表面设有球形保护套，球形保护套上设有供反射腔体与外界连通的通孔。一种气体浓度测量方法，其特征在于：将所述的环形反射室气体浓度测量装置设置在待测环境中，光线在反射腔体内多次反射，根据几何推导得出光线的路径长度L，光线检测装置与光线发射装置的夹角ω＝10×θ-180°，其中θ为入射角，R为反射腔体的半径；根据透射光强度公式计算吸收气体浓度N：I(ν)＝I0(ν)e-σ(ν)NL；式中，I(v)为待测环境的实时透射光强度，通过光线检测装置获得；I0(v)为初始光强，v为激光频率。按上述方法，光线在反射腔体内4次反射的路径长度L＝10R*cos(θ)。按上述方法，当N在预设的浓度范围之外时，判断有气体泄漏。本专利技术的有益效果为：利用环形反射室反射的简单结构，已知入射角的情况下可以很容易地知道各个反射点具体位置，可以通过控制入射角来控制反射路径及其光线检测位置，由于反射装置是圆形，可以在很小的空间中通过多次反射来很大程度的增加光线的路径，从而减少反射装置的体积，并且光线反射的路径容易确认，计算结果准确。附图说明图1为本专利技术一实施例的结构框图。图中：1-包层，2-反射腔体，3-光线发射装置，4-光线检测装置。具体实施方式下面结合具体实例和附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术提供一种环形反射室反射环气体浓度测量装置，如图1所示，它包括由环形包层1和与外界相通的反射腔体2构成的环形反射室，包层1上设有2个开口，2个开口中分别设有光线发射装置3和光线检测装置4，所述的光线发射装置3发出的光线在反射腔体2中的入射角已知；光线检测装置4与光线发射装置3安装在同一平面上，此平面为光线反射平面。所述的入射角为光纤发射装置3发出的光线与光纤发射装置3和环形包层圆心连线之间的夹角。所述的光线检测装置4的设置位置，在设置好光线发射装置3位置和光线的入射角时光线在反射腔体各个反射点均可以预先计算好，在其中一个反射点处安装光线检测装置4。根据物理知识知所有光线均在同一平面内。根据以下参数计算得出：光线发射装置3的位置、光线发射装置3发出的光线在环形反射室中的入射角θ、以及反射腔体2的半径R。所述的环形反射室外表面设有球形保护套，球形保护套上设有供反射腔体与外界连通的通孔。本实施例中，所述的光线发射装置3采用激光发射器。一种气体浓度测量方法，将所述的环形反射室气体浓度测量装置设置在待测环境中，光线在反射腔体内4次反射的路径长度L＝10R*cos(θ)，若为其它次数反射，那么能够经过简单几何推导得到。光线检测装置4与光线发射装置2的夹角ω＝10×θ-180°，其中θ为入射角，R为反射腔体的半径；根据透射光强度公式计算吸收气体浓度N：I(ν)＝I0(ν)e-σ(ν)NL；式中，I(v)为待测环境的实时透射光强度，通过光线检测装置获得；I0(v)为初始光强，v为激光频率。当N在预设的浓度范围之外时，判断有气体泄漏。以一个适当的角度向环形反射室内射入光线，由于环形反射室是圆形，光线在环形反射室内经过数次反射来增加光线传输路径，并且可以通过控制光线入射角来控制光线传输的路径长度以及光线检测的位置，从而预先将光线检测装置4安装在相应的位置。此处以反射四次为例分析，也可使其反射更多次来进一步增加光的路径长度。在包层1上开一个孔，从这个孔中射入激光，光线在环形反射室中经过数次反射最终被预先安置在环形反射室上的光线检测装置4接收到从而通过对光线的检测计算出气体的浓度。设入射角为θ，光线射入环形反射室后经过四次反射，被光线检测装置4检测到，从光线入射到光线被检测到，光线传输路径为L＝10R*cos(θ)，此处θ不应过大或过小，否则会使得检测不便。其中最后吸收光线的装置与入射口之间的角度ω＝10×θ-180°。因此可以知道最终光线的吸收位置从而预先将光线检测装置4安置在该处实现光线的吸收。以上实施例仅用于说明本专利技术的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本专利技术的内容并据以实施，本专利技术的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本专利技术所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环形反射室气体浓度测量装置，其特征在于：它包括由环形包层和与外界相通的反射腔体构成的环形反射室，包层上设有2个开口，2个开口中分别设有光线发射装置和光线检测装置，所述的光线发射装置发出的光线在反射腔体中的入射角已知；光线检测装置与光线发射装置安装在同一平面上，此平面为光线反射平面。

【技术特征摘要】
1.一种环形反射室气体浓度测量装置，其特征在于：它包括由环形包层和与外界相通的反射腔体构成的环形反射室，包层上设有2个开口，2个开口中分别设有光线发射装置和光线检测装置，所述的光线发射装置发出的光线在反射腔体中的入射角已知；光线检测装置与光线发射装置安装在同一平面上，此平面为光线反射平面。2.根据权利要求1所述的环形反射室气体浓度测量装置，其特征在于：所述的光线检测装置的设置位置根据以下参数计算得出：光线发射装置的位置、光线发射装置发出的光线在反射腔体中的入射角、以及反射室的半径。3.根据权利要求1所述的环形反射室气体浓度测量装置，其特征在于：所述的环形反射室外表面设有球形保护套，球形保护套上设有供反射腔体与外界连通的通孔。4.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕植勇，程遥，王超杰，赖俊豪，吴蔓，武治国，鲁盈利，罗鹏举，王乐，帅然，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42