一种脉动式气体滤波相关光学部件

摘要

本发明涉及一种脉动式气体滤波相关光学部件，它包括一发射单元和一检测单元，发射单元与检测单元连接成一体；发射单元内并排设置有两光源，与每一光源连通设置有一滤波室，发射单元另一端为一连通两滤波室的圆筒，每个滤波室与圆筒之间设置有一密封滤波室的晶体片；检测单元内设置有一直通式锥形气室，与锥形气室连通设置有一圆筒形装备腔，在锥形气室与圆筒形装备腔之间设置有一密封锥形气室的晶体片，检测单元上设置有两连通锥形气室的气嘴；圆筒形装备腔内设置有一检测器，检测器的光接收端位于锥形气室的汇聚焦点处，在密封锥形气室的晶体片与检测器之间设置有一滤光片。本发明无运动部件，体积小，其不仅使用寿命长，还可以应用于多种便携式气体分析仪中。

权利要求

1.一种脉动式气体滤波相关光学部件，其特征在于：它包括一发射单元和一检测单元，所述发射单元与所述检测单元连接成一体；

所述发射单元内并排设置有两光源，与每一所述光源连通设置有一滤波室，所述发射单元另一端为一连通两滤波室的圆筒，每个所述滤波室与所述圆筒之间设置有一密封所述滤波室的晶体片；

所述检测单元内设置有一直通式锥形气室，与所述锥形气室连通设置有一圆筒形装备腔，在所述锥形气室与所述圆筒形装备腔之间设置有一密封所述锥形气室的晶体片，所述检测单元上设置有两连通所述锥形气室的第一气嘴；所述圆筒形装备腔内设置有一检测器，所述检测器的光接收端位于所述锥形气室的汇聚焦点处，在所述密封锥形气室的晶体片与所述检测器之间设置有一滤光片。

2.如权利要求1所述的一种脉动式气体滤波相关光学部件，其特征在于：所述发射单元上设置有两第二气嘴，每一所述第二气嘴连通一所述滤波室。

3.如权利要求1所述的一种脉动式气体滤波相关光学部件，其特征在于：所述发射单元与所述检测单元螺纹连接成一体。

4.如权利要求2所述的一种脉动式气体滤波相关光学部件，其特征在于：所述发射单元与所述检测单元螺纹连接成一体。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种脉动式气体滤波相关光学部件，其特征在于：在所述发射单元的圆筒上设置内螺纹，与其对应，在所述锥形气室进光端的所述检测单元外表面设置外螺纹。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种脉动式气体滤波相关光学部件，其特征在于：所述锥形气室的长度为20mm～40mm，所述锥形气室的光锥度为23°。

7.如权利要求6所述的一种脉动式气体滤波相关光学部件，其特征在于：所述锥形气室的长度为34mm。

说明书

一种脉动式气体滤波相关光学部件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种气体含量测定仪，特别是关于一种气体含量测定仪中的脉动式气体滤波相关光学部件。

背景技术

[0002] 目前，使用气体滤波相关技术的气体分析仪多采用单光源。这种传统气体分析仪的原理是：电机驱动气体滤波相关轮旋转，光源发出的光经过气体滤波相关轮调制时，依次经过气体滤波相关轮上的参比室和分析室，之后形成带有精细光谱的、按时间序列交替出现的参比信号和分析信号，参比信号和分析信号通过气室后再经过滤光片，到达检测器。若气室中充有被测气体，检测器就能将信号的变化检测出来。可见，传统气体滤波相关分析仪中存在运动的光学部件，而机械运动必然会引起磨损，这样就导致了仪器的使用寿命缩短，况且传统气体分析仪的使用寿命还要受到电机寿命的制约。传统气体分析仪中的气体滤波相关光学部件还存在有结构复杂、能耗高等问题，从而导致了气体分析仪的维修量大，工作可靠性降低，成本提高，而且还不能应用在小型仪器中。

发明内容

[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种体积小，使用寿命长，并具有双光源的脉动式气体滤波相关光学部件。

[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种脉动式气体滤波相关光学部件，其特征在于：它包括一发射单元和一检测单元，所述发射单元与所述检测单元连接成一体；所述发射单元内并排设置有两光源，与每一所述光源连通设置有一滤波室，所述发射单元另一端为一连通两滤波室的圆筒，每个所述滤波室与所述圆筒之间设置有一密封所述滤波室的晶体片；所述检测单元内设置有一直通式锥形气室，与所述锥形气室连通设置有一圆筒形装备腔，在所述锥形气室与所述圆筒形装备腔之间设置有一密封所述锥形气室的晶体片，所述检测单元上设置有两连通所述锥形气室的气嘴；所述圆筒形装备腔内设置有一检测器，所述检测器的光接收端位于所述锥形气室的汇聚焦点处，在所述密封锥形气室的晶体片与所述检测器之间设置有一滤光片。

[0005] 所述发射单元上设置有两气嘴，每一所述气嘴连通一所述滤波室。

[0006] 所述发射单元与所述检测单元螺纹连接成一体。

[0007] 在所述发射单元的圆筒上设置内螺纹，与其对应，在所述锥形气室进光端的所述检测单元外表面设置外螺纹。

[0008] 所述锥形气室的长度为20mm～40mm，所述锥形气室的光锥度为23°。

[0009] 所述气室的长度为34mm。

[0010] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本发明采用了双光源脉动发光的方式，因此本发明无需运动部件，从而没有部件之间的磨损，进而延长了仪器的使用寿命。2、本发明由于采用了直通式锥形气室，其长度范围为20mm～40mm，因此本发明不仅体积小，还可以测量高浓度的气体。3、由于本发明的分析室与参比室是调定的，因此本发明可以通过改变参比室的气体成分，来测量不同的气体。4、由于本发明中仍然保持了气体滤波相关的特点，因此对背景气体有很强的抑制作用，特别是水汽的干扰，使测量值更为精确，适合于在复杂背景气体状态下进行测量。5、由于本发明通过单滤光片得到单波长的光，而且使用的是单检测器，因此本发明不仅提高了稳定性好，而且降低了成本。本发明无运动部件，体积小，其不仅使用寿命长，还可以应用于多种便携式气体分析仪中。

附图说明

[0011] 图1是本发明的结构示意图

[0012] 图2是本发明中发射单元的剖视图

[0013] 图3是本发明中检测单元的剖视图

具体实施方式

[0014] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

[0015] 如图1所示，本发明包括一圆柱体状的发射单元1和一检测单元2，发射单元1与检测单元2连接成一体。

[0016] 如图1、图2所示，本发明的发射单元1内并排设置有两相同光源座11，每一光源座11内设置有一与其体积相同的光源12，当光源12放入光源座11内后，外界背景气体无法进入。与每一光源座11连通设置有一滤波室13，发射单元1的另一端为一连通两滤波室13的圆筒14，每个滤波室13与圆筒14之间设置有一晶体片15，分别密封两滤波室13。本实施例中的两光源12采用的是可快速响应的密封光源，其热惯性小，脉动频率能达到10HZ，发光功率为300mW，但不限于此。当本发明应用在气体分析仪中时，两光源12在气体分析仪器中控制单元的控制下，以一定频率交替发光。

[0017] 上述实施例中，两滤波室13分别作为参比室和分析室，参比室内充有高纯度的待测气体，分析室内充有高纯度的氮气。当光源12发出的光通过参比室中的高纯度待测气体时，光中能够被待测气体吸收的波长的光会被吸收掉；但是光源12发出的光通过分析室中的氮气时，光源12发出的光是完全不被吸收的。

[0018] 如图1、图3所示，本发明的检测单元2内设置有一直通式锥形气室21，与锥形气室21连通设置有一圆筒形装备腔22，在锥形气室21与圆筒形装备腔22之间设置有一密封锥形气室的晶体片23，检测单元2上设置有两连通锥形气室21的气嘴24，选任一气嘴24为进气嘴时，则另一气嘴24为排气嘴，进气嘴用于采集待测气体，排气嘴作为排出被测气体的通道。圆筒形装备腔22内设置有一检测器25，检测器25的光接收端位于锥形气室
21的汇聚焦点处，在密封锥形气室的晶体片23与检测器25之间，设置有一滤光片26，滤光片26通过一垫圈27固定。本实施例中，检测器25、滤光片26和垫圈27均为本领域常用设备，在此不再详述。

[0019] 如图1所示，上述实施例中，发射单元1上还可以设置有两气嘴16，每一气嘴16连通一滤波室13，即一气嘴16连通参比室，另一气嘴16连通分析室。气嘴16连通参比室时，该气嘴16作为充入和排出高纯度待测气体的通道，通过改变参比室内的气体成分，可以对不同的气体浓度进行测量。气嘴16连通分析室时，该气嘴16作为充入和排出高纯度的氮气的通道。

[0020] 如图1、图2所示，上述实施例中，上述发射单元1与检测单元2之间的连接可以采用在发射单元1的圆筒14上设置有内螺纹17，与其对应，在锥形气室21进光端的检测单元2外表面设置有外螺纹28。发射单元1与检测单元2之间也可以采取其它的连接方式。

[0021] 上述实施例中，锥形气室21的光锥度为23°，其长度为20mm～40mm，最佳长度为34mm，因此其可以对高浓度的气体进行测量，比如气体浓度分别为0.5％的CO2、5％的CH4、
5％的CO等。

[0022] 上述各实施例中，气嘴16、24分别与两滤波室13和锥形气室21之间均采用“O”形密封圈进行连接密封。本发明是采用铜作为基底材料，并且内壁均抛光镀金。晶体片15、23可以采用氟化钙、白宝石或石英等材料。

[0023] 本发明工作时，首先，待测气体通过气嘴24进入锥形气室21内。然后，启动两光源12以一定频率交替发光，光经过分析室或参比室后，进入充满待测气体的锥形气室21，之后通过滤光片26，汇聚到检测器25上。在两光源12以一定频率交替发光的过程中，分析室和参比室交替进入光路，检测器25按不同时间顺序接收到分析和参比光信号，并转化为分析和参比电信号，之后将分析和参比电信号输送至气体分析仪中的前置极29。当锥形气室21的气体中没有待测气体时，检测器25接收的通过分析室和参比室的光信号，即分析和参比光信号的强度是不变化的；而当锥形气室21的气体中有待测气体时，参比光信号的强度仍然保持不变，而分析光信号强度将会发生变化。

[0024] 上述各实施例中，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，对个别部件进行的改进和等同变换，不应排除在本发明的保护范围之外。