一种可更换视窗镜片的便携式激光气体吸收池制造技术

本发明专利技术提供了一种可更换视窗镜片的便携式激光气体吸收池，主要由密封进光窗口、吸收池腔体、压力表、温度控制系统和密封反射棱镜窗口构成，所述密封进光窗口和吸收池腔体上分别有对应的楔形环状刀口和凹槽，中间有密封圈进行密封；所述吸收池腔体可安装压力传感器、热电偶测温探头，吸收池腔体上面还有一个进出气孔，可安装阀门；所述温度控制系统包括热电偶测温探头、加热棒和温控器组成；所述密封反射棱镜窗口安装有一块全反射棱镜，用于控制吸收池内光路。上述可更换视窗镜片的便携式激光气体吸收池利用了一种新的密封方式，便携式的加热方式以及一种光路改变方式，能够在保证精度和光路长度的前提下，使吸收池外形小巧易于装配。装配。装配。

【技术实现步骤摘要】
一种可更换视窗镜片的便携式激光气体吸收池


[0001]本专利技术属于气体参数探测
，具体涉及一套气体吸收池设备及可更换真空窗口密封方法。

技术介绍

[0002]随着工业的发展，能源的重要性与需求也越来越大，气体燃料作为新兴能源正逐步改变着传统的能源结构。然而可燃气体易燃易爆性也同样给人们的生产生活带来很大的安全隐患，因此可靠地监测检测可燃气体的各项参数是保障生产顺利进行、从业人员的生命财产安全的重要举措。目前对气体的监测主要分为接触式和非接触式两种，非接触式监测中又以可协调半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)最为高效可靠。
[0003]TDLAS技术监测气体时，通常需要将气体通入吸收池再进行测量。为防止大气中其它气体对待测气体的干扰也为了能控制气体量，需要吸收池能够保持超真空，该类吸收池一般由不锈钢吸收池管体和超真空密封进光窗口构成。目前市面上为保证密封，大多选择将透光晶体与密封法兰焊接在一起，但是由于晶体与法兰的热膨胀系数不同，当不断进行加热
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降温过程时，会因为温度应力而导致微漏，而且一旦焊接后，便不能拆卸，不能实现一池多用；另一方面，利用激光测量某些气体时需要用特殊的透光晶体，而有些晶体并不能够与金属焊接。目前，法兰盘与吸收池管体的连接主要是螺栓连接，这种简单的挤压密封往往不能使吸收池长时间保持超真空状态，同时因为连续的升温
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降温过程，会使接口处出现温度应力，导致微漏发生。r/>[0004]此外，当前市面上的吸收池一般都是在加热炉里进行加热，体积大而且不便捷，受工作场地的限制非常大。现有的便携式激光气体吸收池均采用平面镜反射光路来达到增加光程的目的，平面镜通常是在玻璃的后表面镀银而成，平面镜的前表面即玻璃表面也反射光线，玻璃表面成的像会对试验结果有很大的干扰。
[0005]因此，对与长时间保持超真空状态的、可随监测气体更换视窗镜片的自带温度控制器的便携式激光吸收池，目前尚无可靠的成品。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一套能够根据需求自由更换视窗镜片的激光气体吸收池、一套带加热装置的温度控制系统，并提供了一种改善真空窗口密封的方法，能够有效增加密封时间。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供的吸收池，由密封进光窗口、吸收池腔体、压力表、温度控制系统和密封反射棱镜窗口构成。
[0008]所述密封进光窗口由法兰盘和透光镜片组成，其中法兰盘与透光镜片之间是靠弹性密封圈进行密封。同样的，圆形镜片与吸收池之间也用此弹性密封圈密封，
[0009]所述密封圈采用环状聚四氟乙烯材料制成，与圆形镜片等直径，可在
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200℃～+
350℃范围内正常工作。
[0010]所述法兰盘与吸收池上分别有对应的楔形环状刀口和凹槽，刀口与凹槽之间又有一层环状聚四氟乙烯密封圈的密封，刀口式的软接触能够最大限度的保证密封效果。
[0011]所述法兰盘与吸收池之间靠六枚六角螺栓连接，能够有效保证法兰盘与吸收池之间能够紧密挤压，同时保证压力的均布。
[0012]所述密封反射棱镜窗口的密封方式与密封进光窗口完全一致，有别于密封进光窗口，密封反射棱镜窗口没有透光孔，在窗口的内表面安装有一块二次全反射直角棱镜。
[0013]所述的二次全反射直角棱镜能够增大探测光程，可以使吸收池的尺寸进一步缩小，同时可令激光发射端和接收端都在吸收池的同一侧，减小了调试光路的难度。不同于传统用平面镜反射光路，全反射棱镜能够最大限度的减少激光能量的损失。
[0014]所述温度控制系统由热电偶测温探头、加热棒和温控器组成。
[0015]为了实现便捷控温的目的，所述吸收池外围有三个可插入加热棒的孔洞，通过连接温控器可以实现吸收池的内部加热。
[0016]所述加热棒采用定制，与加热孔尺寸吻合且温度响应快，能够快速达到目标温度，并且在断电后能够较长时间维持自身温度。
[0017]为了实现温度响应功能，还需要监测温度的热电偶测温探头与温控器以及加热棒组合使用。所述热电偶采用铂
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铑合金材料，其复制精度和测量准确度较高，可在1300℃以下的范围长期使用。
[0018]所述感温探头是把热电偶丝用耐燃胶浇筑在螺纹管内制成的，具有良好的密封性。
[0019]所述温控器是数字式，其精确度高、灵敏度好、直观且操作方便。
[0020]较佳的，所述压力表为高灵敏压力表，抽真空时可精确到0.0001个大气压，正压时可承受10个大气压。
[0021]较佳的，在所述吸收池外可包裹一层隔热保温的外膜，可减小由于吸收池金属外壳的热导率大而造成热量的大量流失。
[0022]较佳的，所述保温膜采用无尘石棉布，防火隔热效果好，且易裁剪。
[0023]进一步的，在所述吸收池的进出口处安装双气嘴阀，其中一个阀门用来抽真空，另一个阀门用来进气。
[0024]进一步的，所述压力表、感温探头及阀门与吸收池罐体采用螺纹加胶水连接，能够最大程度上保证吸收池的密封性。
[0025]本专利技术具有如下有益效果：
[0026]本专利技术提供的气体吸收池能够根据需要进行视窗玻璃可更换，同时保证吸收池的密封性，理论上能够进行各种气体的光谱吸收实验；该吸收池采用了一种全新的窗口密封方式，刀锋式的软接触能够有效消除温度应力对密封性的影响；该吸收池安装有全反射棱镜，能够增大光程来减小设备尺寸，并且减弱了激光能量的消耗。该吸收池腔体为纵向结构，占据空间小，并且自带加热装置，可脱离外加热装置，吸收池系统的温控和压力响应速度快，简单易控精度高，装置全部都是耐高温的，可测温度范围广。此外，该吸收池全部采用防爆材质，安全性大大提高。
附图说明
[0027]图1是本专利技术种可更换视窗镜片的便携式激光气体吸收池的拆分图。
[0028]图2是本专利技术密封进光窗口的剖视详图。
[0029]图3是密封反射棱镜窗口细节图。
[0030]图4是吸收池腔体剖视详图。
[0031]图5是热电偶探头细节图。
[0032]图6是全反射棱镜原理示意图。
[0033]图7是控温系统实现流程图。
[0034]其中：1
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密封进光窗口，2
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大密封圈，3
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窗口镜片，4
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镜片密封圈，5
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小密封圈，6
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热电偶测温探头，7
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吸收池腔体，8
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压力表，9
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进出气孔，10
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加热棒，11
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温度控制器，12
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加热孔，13
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密封反射棱镜窗口，14
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窗口侧楔形环状刀口槽，15
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六角螺纹孔，16
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可更换视窗镜片的便携式激光气体吸收池，主要由密封进光窗口、吸收池腔体、压力表、可内置热源的温度控制系统和密封反射棱镜窗口构成，其特征在于：所述密封进光窗口由法兰盘和透光镜片组成，其中法兰盘与透光镜片之间用弹性密封圈进行密封；所述法兰盘与吸收池上分别有对应的楔形环状刀口和楔形环状刀口槽，中间用弹性密封圈进行密封；所述吸收池腔体可安装压力传感器、热电偶测温探头，吸收池腔体上面有一个进出气孔，可安装阀门；所述可内置热源的温度控制系统包括热电偶测温探头、加热棒和温控器组成；所述密封反射棱镜窗口安装有一块二次全反射直角棱镜。2.根据权利要求1所述的便携式激光气体吸收池，其特征在于：吸收池腔体的左右两端均有一圈楔形环状刀口和一圈楔形环状刀口槽，大小深度与密封进光窗口和密封反射棱镜窗口配合，在刀口与刀口槽之间均布着六个六角螺丝螺纹孔，在密封进光窗口端外侧均布有三个加热孔，与加热棒尺寸配合，在吸收池腔体正上方有三个螺纹孔，分别安装压力表、热电偶测温探头和进出气阀门，所述吸收池腔体的内侧有抛光处理。3.根据权利要求1所述的便携式激光气体吸收池，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志嵩，刘庆明，沈阳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：