CN102230882B - 一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体浓度的检测装置。一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，该检测平台包括样品室壳体、红外光发射装置、光接收装置和共轭红外反射装置，样品室壳体上设有空气入口和空气出口，内腔内设有入射变向装置和出射变向装置；共轭红外反射装置由两片凹面红外反射镜构成，两片共轭凹面红外反射镜分别固定在样品室壳体的两端，红外光发射装置的发射光线射入到样品室壳体内腔，光线经过入射变向装置反射后在两片共轭凹面红外反射镜之间经过多次反射，最后由出射变向装置反射到所述的光接收装置上。本发明系统实际光程是多次反射池主体总长的六倍以上（1m左右），使多次反射池气体检测平台的NO测量下限达到小于25ppm。

Description

一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台

技术领域

本发明涉及一种气体浓度的检测装置。

背景技术

非分光型红外气体检测仪NDIR（non-dispersive infrared analyzer）具有结构简单，无运动部件，寿命长，性能可靠，同时温度压力等环境因素影响较小的特点，并在多个场合例如汽车尾气检测，CEMS连续烟气检测等领域稳定可靠的实时测量成为了可能。

现有的NDIR检测平台，通常包括电调制红外光源，镀金管样品池，带窄带滤光片的热释电传感器，信号处理，采用镀金管作为样品池，但NOx测量要达到低于25ppm的检测精度要求，就需要长70cm以上的光程，如果采用单根镀金管无论从产品的安装还是机械结构的热稳定性上均无法满足要求。

发明内容

为了解决现有NDIR氮氧检测平台光程和体积相互矛盾的问题，本发明提供了一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，该检测平台是一种长光程、小体积、光路低损耗的气体检测平台。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，该检测平台包括样品室壳体、红外光发射装置、光接收装置和共轭红外反射装置，红外光发射装置和光接收装置分别设置在样品室壳体上，红外光发射装置为发射光线的起始端，光接收装置为发射光线的末端，并在样品室壳体发射光线起始端一侧的侧壁上方设有空气入口，样品室壳体的另一侧的侧壁下方设有空气出口；样品室壳体内腔内设有入射变向装置和出射变向装置，所述的共轭红外反射装置由两片采用Herroitt Cell原理的共轭凹面红外反射镜构成，两片共轭凹面红外反射镜分别固定在样品室壳体的两端，红外光发射装置的发射光线射入到样品室壳体内腔，光线经过入射变向装置反射后在两片共轭凹面红外反射镜之间经过多次反射，最后由出射变向装置反射到所述的光接收装置上。

作为进一步改进，所述的样品室壳体上还设有温控装置和压力传感装置。

作为进一步改进，所述的红外光发射装置由红外LED光源和红外准直透镜构成，并在样品室壳体上方的中部设有第一通孔，红外LED光源固定设置在第一通孔的外侧，所述的红外准直透镜设置在第一通孔内，所述的入射变向装置设置在第一通孔的下方。

作为进一步改进，所述的入射变向装置为可调固定角度的红外平面反射镜。

作为进一步改进，所述的光接收装置由带窄带滤光片的热释电传感器和红外聚焦透镜组成，并在样品室壳体上方的左侧设有第二通孔，热释电传感器固定设置在第二通孔的外侧，所述的红外聚焦透镜设置在第二通孔内，所述的出射变向装置设置在第二通孔的下方。

作为进一步改进，所述的出射变向装置为为可调固定角度的红外平面反射镜。

本发明由于采用了上述的技术方案，系统实际光程是多次反射池主体总长的六倍以上（1m左右），使多次反射池气体检测平台的NO测量下限达到小于25ppm。本发明适用于烟道气在线分析系统，汽车尾气检测系统等应用场合。

与现有技术相比，本发明具有以下的特点：

1）精度高，由于采用了Herroitt多次反射式结构将NO的检测光程提高到了将近一米，极大的提高了测量精度和测量下限；

2）寿命长，由于采用了电调制红外光源，因此整个平台无传统红外检测的易损部件斩光器，因此产品的工作寿命从理论上可达十年以上；

3）成本低，利用多次反射式结构的高反射率特性，不仅将光能量的损耗减少到最小，而且还减少了系统的结构成本。

附图说明

图1 是本发明的结构示意图。

图2是本发明剖面图。

图3是Herriott反射池原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1、图2所示的一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，该检测平台包括样品室壳体1、红外光发射装置2、光接收装置3和共轭红外反射装置14。样品室壳体1的右侧侧壁上方设有空气入口8，样品室壳体1的左侧侧壁下方设有空气出口9，样品室壳体1上还设有温控装置4和压力传感装置5。如图2所示，所述的红外光发射装置2由红外LED光源10和红外准直透镜11构成，并在样品室壳体1上方的中部设有第一通孔，红外LED光源10固定设置在第一通孔的外侧，所述的红外准直透镜11设置在第一通孔内。如图2所示，所述的光接收装置3由带窄带滤光片的热释电传感器12和红外聚焦透镜13组成，并在样品室壳体1上方的左侧设有第二通孔，热释电传感器12固定设置在第二通孔的外侧，所述的红外聚焦透镜13设置在第二通孔内。

如图2所示，样品室壳体1内腔内设有入射变向装置6和出射变向装置，入射变向装置6和出射变向装置7均为可调固定角度的红外平面反射镜，入射变向装置6设置在第一通孔的下方，出射变向装置7设置在第二通孔的下方。共轭红外反射装置14由两片采用Herroitt Cell原理的共轭凹面红外反射镜构成，两片共轭凹面红外反射镜分别固定在样品室壳体1的两端。

如图3所示，红外LED光源10发出的红外光，经过红外准直透镜11准直后，进入样品室壳体1内腔，再由入射变向装置6，调整光路方向，使其按照Herroitt 反射池原理图所示光路，形成五次反射，由于Herroitt 反射池由一组相互间共轭的球面反射镜组成，将入射的光通过汇聚-发散-汇聚等多次反射，能量损失很小，最后经过出射变向装置7，再次调整光路方向，离开样品室壳体1内腔，并经过出射红外聚焦透镜13会聚，最后由热释电传感器12接收红外光。

Claims (6)

1.一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，其特征在于：该检测平台包括样品室壳体（1）、红外光发射装置（2）、光接收装置（3）和共轭红外反射装置（14），红外光发射装置（2）和光接收装置（3）分别设置在样品室壳体（1）上，红外光发射装置（2）为发射光线的起始端，光接收装置（3）为发射光线的末端，并在样品室壳体（1）发射光线起始端一侧的侧壁上方设有空气入口（8），样品室壳体（1）的另一侧的侧壁下方设有空气出口（9）；样品室壳体（1）内腔内设有入射变向装置（6）和出射变向装置（7），所述的共轭红外反射装置（14）由两片采用Herroitt Cell原理的共轭凹面红外反射镜构成，两片共轭凹面红外反射镜分别固定在样品室壳体（1）的两端，红外光发射装置（2）的发射光线射入到样品室壳体（1）内腔，光线经过入射变向装置（6）反射后在两片共轭凹面红外反射镜之间经过多次反射，最后由出射变向装置（7）反射到所述的光接收装置（3）上。

2.根据权利要求1所述的一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，其特征在于：样品室壳体（1）上还设有温控装置（4）和压力传感装置（5）。

3.根据权利要求1所述的一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，其特征在于：红外光发射装置（2）由红外LED光源（10）和红外准直透镜（11）构成，并在样品室壳体（1）上方的中部设有第一通孔，红外LED光源（10）固定设置在第一通孔的外侧，所述的红外准直透镜（11）设置在第一通孔内，所述的入射变向装置（6）设置在第一通孔的下方。

4.根据权利要求1或3所述的一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，其特征在于：入射变向装置（6）为可调固定角度的红外平面反射镜。

5.根据权利要求1所述的一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，其特征在于：光接收装置（3）由带窄带滤光片的热释电传感器（12）和红外聚焦透镜（13）组成，并在样品室壳体（1）上方的左侧设有第二通孔，热释电传感器（12）固定设置在第二通孔的外侧，所述的红外聚焦透镜（13）设置在第二通孔内，所述的出射变向装置（7）设置在第二通孔的下方。

6.根据权利要求1或5所述的一种采用Herroitt多次反射样品室的气体检测平台，其特征在于：出射变向装置（7）为可调固定角度的红外平面反射镜。

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