基于红外激光光谱的氧气原位检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公布了一种基于红外激光光谱的氧气原位检测装置，属气体检测。本实用新型专利技术包括主机箱、场检测模块和屏蔽传输电缆，其中主机箱上安装有电源开关、数据传输接口、液晶显示屏、电源插座、风扇、第一电缆接口，主机箱内有数据采集处理和控制模块、直流稳压模块、信号滤波与放大电路、温度控制模块、电流控制模块、锁相放大器、调制信号发生器；现场检测模块包括第二电缆接口、校准池槽、出气孔快插接口、进气孔快插接口、第一球面反射镜、第二球面反射镜、半导体激光器、石英窗片、钨钢支杆、副镜底座、副镜、主镜、主镜底座、密封罩、光电探测器。本实用新型专利技术检测灵敏。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于红外激光光谱的氧气原位检测装置，属于气体检 测

技术介绍
目前普遍使用的氧监测仪器主要基于电化学和氧化物及半导体技术的氧气 传感器，这些仪器虽然有足够的检测灵敏度，但普遍具有响应时间长、易中毒 以及易受其它气体干扰等缺点，仪器维护量大。如常用的二氧化锆极限型氧传感器需要较高的工作温度(6ocrc)，在易燃易爆环境中应用会引入极大的安全隐患；迦伐尼式氧传感器易受二氧化碳气体的干扰，且寿命较短。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提出一种实时在线基于红外激光光谱的氧 气原位检测装置。一种基于红外激光光谱的氧气浓度原位检测装置，该装置包括主机箱、现场 检测模块和屏蔽传输电缆；主机箱上安装有电源开关、数据传输接口、液晶显 示屏、电源插座、风扇、第一电缆接口，主机箱内有数据采集处理和控制模块、 直流稳压模块、信号滤波与放大电路、温度控制模块、电流控制模块、锁相放 大器、调制信号发生器，其中电源开关与直流稳压模块的一个输入端连接，数 据传输接口与数据采集处理和控制模块连接，直流稳压模块的另一个输入端与 总电源插座连接，直流稳压模块的输出端分别与液晶显示屏、数据采集处理和 控制模块、风扇、信号滤波与放大电路、温度控制模块、电流控制模块、锁相 放大器、调制信号发生器的输入端连接，数据采集处理和控制模块的两个输出 端分别与液晶显示屏、温度控制模块的输入端连接，温度控制模块的输出端接 第一电缆接口，数据采集处理和控制模块与调制信号发生器的连接，调制信号 发生电路的输出端与电流控制模块的输入端连接，电流控制模块的输出端与第 一电缆接口连接，第一电缆接口与屏蔽传输电缆的一端连接，第一电缆接口与 信号滤波与放大电路的输入端连接，信号滤波与放大电路的输出端与锁相放大 器的输入端连接，锁相放大器的输出端与数据采集处理和控制模块的输入端连 接；现场检测模块包括第二电缆接口、校准池槽、出气孔快插接口、进气孔快 插接口、第一球面反射镜、第二球面反射镜、半导体激光器、石英窗片、钨钢 支杆、副镜底座、副镜、主镜、主镜底座、密封罩、光电探测器，其中第二电 缆接口与屏蔽传输电缆的另一端连接，第二电缆接口与半导体激光器和光电探4测器连接，半导体激光器、第一球面反射镜、第二球面反射镜、光电探测器、 校准池槽安装在现场检测模块上部的光学调整架上，并由密封罩密封在主镜底 座的上表面，密封罩的上部设置出气孔快插接口和进气孔快插接口，主镜底座 与副镜底座之间为反射吸收池，反射吸收池由两片相同的同轴球面镜即主镜和 副镜构成，主镜安装在主镜底座的内表面上，副镜安装在副镜底座的内表面上， 主镜底座和副镜底座由四根钨钢杆连接和支撑，主镜和主镜底座对应边缘开有 通光小孔，主镜底座小孔内装有石英玻璃窗片，主镜底座四角开有固定孔。本技术为一种基于红外激光光谱的氧气原位检测方法与装置，利用近 红外可调谐半导体激光吸收光谱技术、波长调制光谱和二次谐波检测技术、开 放式长光程多次反射池技术实现氧浓度的原位测量，利用可调谐半导体激光吸 收光谱技术高分辨特点消除了环境中其它气体成分的干扰，从技术上克服了传 统仪器响应速度慢、易受干扰、易中毒、工作温度高等缺点。系统适合于开放 空间及密闭装置内氧浓度的快速、灵敏测量。附图说明图1:本技术整体结构具体实施方式如图1所示， 一种基于红外激光光谱的氧气浓度原位检测装置，该装置包括主机箱1、现场检测模块2和屏蔽传输电缆3;主机箱1上安装有电源开关101、 数据传输接口 102、液晶显示屏103、电源插座106、风扇107、第一电缆接口 109，主机箱1内有数据采集处理和控制模块104、直流稳压模块105、信号滤 波与放大电路108、温度控制模块IIO、电流控制模块lll、锁相放大器112、调 制信号发生器113，其中电源开关101与直流稳压模块105的一个输入端连接， 数据传输接口 102与数据采集处理和控制模块104连接，直流稳压模块(105) 的另一个输入端与总电源插座106连接，直流稳压模块105的输出端分别与液 晶显示屏103、数据采集处理和控制模块104、风扇107、信号滤波与放大电路 108、温度控制模块IIO、电流控制模块lll、锁相放大器112、调制信号发生器 (113)的输入端连接，数据采集处理和控制模块104的两个输出端分别与液晶 显示屏103、温度控制模块110的输入端连接，温度控制模块110的输出端连接 第一电缆接口 109，数据采集处理和控制模块104与调制信号发生器113的连接， 调制信号发生电路113的输出端与电流控制模块111的输入端连接，电流控制模 块lll的输出端与第一电缆接口 109连接，第一电缆接口 109与屏蔽传输电缆3 的一端连接，第一电缆接口 109与信号滤波与放大电路108的输入端连接，信 号滤波与放大电路108的输出端与锁相放大器112的输入端连接，锁相放大器 112的输出端与数据采集处理和控制模块104的输入端连接；现场检测模块2包 括第二电缆接口 201、校准池槽202、出气孔快插接口 203、进气孔快插接口 204、 第一球面反射镜205、第二球面反射镜206、半导体激光器207、石英窗片208、 钨钢支杆209、副镜底座210、副镜211、主镜212、主镜底座213、密封罩215、光电探测器216，其中第二电缆接口 201与屏蔽传输电缆3的另一端连接，第二 电缆接口 201与半导体激光器207和光电探测器216连接，半导体激光器207、 第一球面反射镜205、第二球面反射镜206、光电探测器216、校准池槽202安 装在现场检测模块2上部的光学调整架上，并由密封罩215密封在主镜底座213 的上表面，密封罩215的上部设置出气孔快插接口 203和进气孔快插接口 204， 主镜底座213与副镜底座210之间为反射吸收池，反射吸收池采用Herriott型结 构，由两片相同的同轴球面镜即主镜212和副镜211构成，主镜212安装在主 镜底座213的内表面上，副镜安装在副镜底座210的上表面上，主镜底座213 和副镜底座210由四根钨钢杆209连接和支撑，主镜和主镜底座对应边缘开有 通光小孔，主镜底座小孔内装有石英玻璃窗片208，主镜底座四角开有固定孔 214。所述现场检测模块密封罩215内充入惰性气体。本技术采用中心波长为762nm的近红外VCSEL半导体激光器207作 为02的检测激光光源，激光器温度控制模块110和电流控制模块111通过激光 温度、电流控制将激光器输出中心波长调谐到762nm附近02的一条吸收线中 心，调制信号发生电路113产生的100Hz锯齿波信号叠加在激光器的驱动电流 上使激光波长缓慢扫描过02气体的吸收线，调制信号发生电路113同时产生 10KHz正弦波信号叠加在激光器的驱动电流上对激光输出波长进行调制。激光 器电流和温度控制模块通过屏蔽传输电缆3与现场检测单元2联接，并作用于 现场检测单元内的VCSEL半导体激光器207上，激光器输出光束由第二球面镜 206耦合进光学多次反射吸收池内；多次反射池采用Herriott型结构，由两个相 同的球面镜组成，分别称为主镜212和副镜211，主镜212和副镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外激光光谱的氧气浓度原位检测方法的装置，其特征在于该装置包括主机箱（１）、现场检测模块（２）和屏蔽传输电缆（３）；其中主机箱（１）上安装有电源开关（１０１）、数据传输接口（１０２）、液晶显示屏（１０３）、电源插座（１０６）、风扇（１０７）、第一电缆接口（１０９），主机箱（１）内有数据采集处理和控制模块（１０４）、直流稳压模块（１０５）、信号滤波与放大电路（１０８）、温度控制模块（１１０）、电流控制模块（１１１）、锁相放大器（１１２）、调制信号发生器（１１３），其中电源开关（１０１）与直流稳压模块（１０５）的一个输入端连接，数据传输接口（１０２）与数据采集处理和控制模块（１０４）连接，直流稳压模块（１０５）的另一个输入端与总电源插座（１０６）连接，直流稳压模块（１０５）的输出端分别与液晶显示屏（１０３）、数据采集处理和控制模块（１０４）、风扇（１０７）、信号滤波与放大电路（１０８）、温度控制模块（１１０）、电流控制模块（１１１）、锁相放大器（１１２）、调制信号发生器（１１３）的输入端连接，数据采集处理和控制模块（１０４）的两个输出端分别与液晶显示屏（１０３）、温度控制模块（１１０）的输入端连接，温度控制模块（１１０）的输出端连接第一电缆接口（１０９），数据采集处理和控制模块（１０４）与调制信号发生器（１１３）的连接，调制信号发生电路（１１３）的输出端与电流控制模块（１１１）的输入端连接，电流控制模块（１１１）的输出端与第一电缆接口（１０９）连接，第一电缆接口（１０９）与屏蔽传输电缆（３）的一端连接，第一电缆接口（１０９）与信号滤波与放大电路（１０８）的输入端连接，信号滤波与放大电路（１０８）的输出端与锁相放大器（１１２）的输入端连接，锁相放大器（１１２）的输出端与数据采集处理和控制模块（１０４）的输入端连接；现场检测模块（２）包括第二电缆接口（２０１）、校准池槽（２０２）、出气孔快插接口（２０３）、进气孔快插接口（２０４）、第一球面反射镜（２０５）、第二球面反射镜（２０６）、半导体激光器（２０７）、石英窗片（２０８）、钨钢支杆（２０９）、副镜底座（２１０）、副镜（２１１）、主镜（２１２）、主镜底座（２１３）、密封罩（２１５）、光电探测器（２１６），其中第二电缆接口（２０１）与屏蔽传输电缆（３）的另一端连接，第二电缆接口（２０１）与半导体激光器（２０７）和光电探测器（２１６）连接，半导体激光器（２０７）、...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉钧，张立强，
申请(专利权)人：南京顺泰科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]