一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器制造技术

本技术提供了一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，属于气体浓度测试仪器技术领域，包括：激光单元可提供至少两种不同波长的激光光束；光学单元包括气体吸收池，第一反射镜和第二反射镜分别与池管的两端连接，激光单元发射至少两种激光时在第一反射镜与第二反射镜之间形成至少两个位于池管内的独立光路；热回收单元用于将电子系统单元产生的热量回用至光学单元；本技术的有益效果为：该仪器通过一个气体吸收池能够同时高精度地测量多种气体，简化了仪器的结构并且便于携带，通过热回收单元回收单子系统单元产生热量并进行回用，降低了整个仪器的功耗以及保证了仪器温度的稳定。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于气体浓度测试仪器，涉及一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器。

技术介绍

1、在环境保护、气候研究、空气质量评估以及一些工业生产过程监测等领域中需要用到测量气体浓度的仪器。

2、在现代环境保护和气候变化的背景下，温室气体的测量和监测显得尤为重要。常用的温室气体浓度测量方法包括气相色谱(gc)、非色散红外吸收法(ndir)、激光光谱吸收法等，这些方法各有优劣，气相色谱可以测量多种气体，但是仪器昂贵且功耗高、测量速度慢，非色散红外吸收法广泛应用于二氧化碳和甲烷浓度测量，但是测量精度较低；激光光谱吸收法测量精度高速度快。

3、赫里特池(herriott)是一种基于激光光谱吸收法的光学元件，已广泛应用于气体分析仪器中，赫里特池通过光线的多次反射来增加气体与光的相互作用的路径长度，提高吸收信号的强度和检测灵敏度，但是现有的赫里特池尚无法应用在便携低功耗温室气体测量仪器中。而便携式低功耗的仪器的测量精度往往达不到大气观测的要求。

4、传统的温室气体浓度测量仪器通常采用单一的测量方法，需要使用多个仪器进行不同气体的测量，导致设备繁琐、能耗高且不便携。

技术实现思路

1、本技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器。

2、本技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，包括：

3、激光单元，所述激光单元可提供至少两种不同波长的激光光束；

<p>4、光学单元，所述光学单元包括气体吸收池，所述气体吸收池包括第一反射镜、第二反射镜以及池管，所述第一反射镜和所述第二反射镜分别与所述池管的两端连接，所述激光单元发射至少两种激光时在所述第一反射镜与所述第二反射镜之间形成至少两个位于所述池管内的独立光路；

5、电子系统单元；

6、热回收单元，所述热回收单元用于将所述电子系统单元产生的热量回用至所述光学单元。

7、较佳的，所述激光单元包括第一激光器以及第二激光器，所述第一激光器靠近所述第一反射镜并可向所述池管内发射以一光路为路径的激光，所述第二激光器靠近所述第二反射镜并可向所述池管内发射以另一光路为路径的激光。

8、较佳的，所述第一反射镜和所述第二反射镜均设置有呈同心圆分布的第一反射部和第二反射部，两个所述第一反射部均由若干呈环形排布的第一反射点组成，两个所述第二反射部均由若干呈环形排布的第二反射点组成；

9、两个所述第一反射部对应设置，所述第一激光器发射的激光在两个所述第一反射部之间来回反射形成第一光路；

10、两个所述第二反射部对应设置，所述第二激光器发射的激光在两个所述第二反射部之间来回反射形成第二光路。

11、较佳的，所述第一反射镜开设有第一进光孔和第一出光孔，所述第二反射镜开设有第二进光孔和第二出光孔，所述第一激光器发射的激光从所述第一进光孔射入所述池管内形成所述第一光路并且从所述第一出光孔或者所述第二出光孔射出，所述第二激光器发射的激光从所述第二进光孔射入所述池管内形成所述第二光路并且从所述第二出光孔或者所述第一出光孔射出。

12、较佳的，所述光学单元还包括第一探测器以及第二探测器，所述第一探测器位于从所述第一出光孔射出光线的路径上，所述第二探测器位于从所述第二出光孔射出光线的路径上。

13、较佳的，所述池管设置有加热元件。

14、较佳的，所述热回收单元包括循环水管，所述循环水管的一部分靠近或者接触所述电子系统单元，所述循环水管的另一部分贴合或者缠绕所述池管。

15、较佳的，还包括可闭合的载体，所述光学单元、所述激光单元、所述电子系统单元以及所述热回收单元均安装于所述载体内，所述载体闭合后所述光学单元、所述激光单元、所述电子系统单元以及所述热回收单元均处于封闭的空间内。

16、较佳的，所述载体设置有进风口以及出风口，所述进风口或者所述出风口设置有散热风扇，所述载体内设置有水冷排，所述水冷排与所述进风口和所述出风口连接。

17、较佳的，还包括校准单元，所述校准单元包括气泵以及压力控制器，所述气泵通过管路与所述池管内连接并可向所述池管内充气或者抽气，所述压力控制器设置于所述管路并用于控制所述池管内的气压。

18、与现有技术相比，本技术的有益效果为：

19、1、该仪器通过一个气体吸收池能够同时高精度地测量多种气体，简化了仪器的结构并且便于携带，通过热回收单元回收单子系统单元产生热量并进行回用，降低了整个仪器的功耗以及保证了仪器温度的稳定。

20、2、在一个赫里特池中同时形成两个光路系统，并可接受两种激光用于多种气体的同时测量，所以不需要很多设备，解决了设备繁琐的问题，使得本仪器便于携带。

21、3、池管本身具有加热元件，如果回用至池管内的热量不够，无法将池管内的气体加热至所需温度时，可以通过加热元件进行加热以控制池管内的气体温度。

22、4、当水经过电子系统单元能够起到水冷散热的效果，此时循环水管内的水因为吸热而温度升高，当水流动至循环水管贴合或者缠绕池管的部分时，能够通过回收的热量加热池管内的气体，这样既解决了电子系统单元散热冷却的问题，又解决了池管内气体加热的问题，相当于降低了这两部分系统的功耗。

23、5、载体可以选择手提箱或者盒子或者箱子，载体的存在不仅能够进一步地让整个仪器便于携带，还能够为各个单元提供密封效果，从而隔绝周围环境温度，粉尘等对仪器的影响，所以本仪器因其便携性、低功耗、密封性的原因可以在野外或者户外环境中使用。

24、6、需要校准时，通过压力控制器将池管内的压力设置为零，气泵将池管内抽真空，这样池管内理论上不存在气体分子，气体浓度接近或等于零，此时光学单元进行测量即可得到校准零点。

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【技术保护点】

1.一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：所述激光单元包括第一激光器(310)以及第二激光器(320)，所述第一激光器(310)靠近所述第一反射镜(110)并可向所述池管(130)内发射以一光路为路径的激光，所述第二激光器(320)靠近所述第二反射镜(120)并可向所述池管(130)内发射以另一光路为路径的激光。

3.如权利要求2所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：

4.如权利要求3所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：所述第一反射镜(110)开设有第一进光孔(111)和第一出光孔(112)，所述第二反射镜(120)开设有第二进光孔(121)和第二出光孔(122)，所述第一激光器(310)发射的激光从所述第一进光孔(111)射入所述池管(130)内形成所述第一光路(330)并且从所述第一出光孔(112)或者所述第二出光孔(122)射出，所述第二激光器(320)发射的激光从所述第二进光孔(121)射入所述池管(130)内形成所述第二光路(340)并且从所述第二出光孔(122)或者所述第一出光孔(112)射出。

5.如权利要求4所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：所述光学单元还包括第一探测器(140)以及第二探测器(150)，所述第一探测器(140)位于从所述第一出光孔(112)射出光线的路径上，所述第二探测器(150)位于从所述第二出光孔(122)射出光线的路径上。

6.如权利要求1所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：所述池管(130)设置有加热元件。

7.如权利要求1所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：所述热回收单元包括循环水管(400)，所述循环水管(400)的一部分靠近或者接触所述电子系统单元(200)，所述循环水管(400)的另一部分贴合或者缠绕所述池管(130)。

8.如权利要求1-7任意一项所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：还包括可闭合的载体(500)，所述光学单元、所述激光单元、所述电子系统单元(200)以及所述热回收单元均安装于所述载体(500)内，所述载体(500)闭合后所述光学单元、所述激光单元、所述电子系统单元(200)以及所述热回收单元均处于封闭的空间内。

9.如权利要求8所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：所述载体(500)设置有进风口(510)以及出风口(520)，所述进风口(510)或者所述出风口(520)设置有散热风扇(530)，所述载体(500)内设置有水冷排(540)，所述水冷排(540)与所述进风口(510)和所述出风口(520)连接。

10.如权利要求1所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：还包括校准单元，所述校准单元包括气泵(610)以及压力控制器(620)，所述气泵(610)通过管路与所述池管(130)内连接并可向所述池管(130)内充气或者抽气，所述压力控制器(620)设置于所述管路并用于控制所述池管(130)内的气压。

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【技术特征摘要】

1.一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：所述激光单元包括第一激光器(310)以及第二激光器(320)，所述第一激光器(310)靠近所述第一反射镜(110)并可向所述池管(130)内发射以一光路为路径的激光，所述第二激光器(320)靠近所述第二反射镜(120)并可向所述池管(130)内发射以另一光路为路径的激光。

3.如权利要求2所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：

4.如权利要求3所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：所述第一反射镜(110)开设有第一进光孔(111)和第一出光孔(112)，所述第二反射镜(120)开设有第二进光孔(121)和第二出光孔(122)，所述第一激光器(310)发射的激光从所述第一进光孔(111)射入所述池管(130)内形成所述第一光路(330)并且从所述第一出光孔(112)或者所述第二出光孔(122)射出，所述第二激光器(320)发射的激光从所述第二进光孔(121)射入所述池管(130)内形成所述第二光路(340)并且从所述第二出光孔(122)或者所述第一出光孔(112)射出。

5.如权利要求4所述的一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器，其特征在于：所述光学单元还包括第一探测器(140)以及第二探测器(150)，所述第一探测器(140)位于从所述第一出光孔(112)射出光线的路径上，所述第二探测器(150)位于从所述第二出光孔(122)射出光线的路径上。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胤，林廷容，曾俊辉，郑建武，刘志梅，
申请(专利权)人：宁波海尔欣光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：