CN104458588B - 一种双向自洁式光纤气体传感器感测头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向自洁式光纤气体传感器感测头，包括光纤信号收发单元、光纤信号反射单元以及双向吹扫单元，所述光纤信号收发单元包括光纤组和双向透光镜，所述光纤信号反射单元包括反光镜以及反光镜盖，所述双向透光镜与反光镜之间保持一定焦距，所述双向吹扫单元包括与外部高压气体源连接的气路接头，所述气路接头与主体连接，在所述主体上设置有与气路接头连通的自洁气路，所述反光镜盖朝向双向透光镜的端面呈圆弧斜面结构，高压气体经自洁气路对准反光镜的镜面吹扫，气体经反光镜盖的圆弧斜面结构反射后，又对着双向透光镜的镜面吹扫。本发明通过双向吹扫单元的设置，能够适用于在受油气或水汽、扬灰干扰、污染的环境场所下，对不同介质气体浓度进行探测。

Description

一种双向自洁式光纤气体传感器感测头

技术领域

本发明属于对不同介质气体浓度的探测技术领域，特别涉及一种双向自洁式光纤气体传感器感测头。

背景技术

光纤传感器用于气体浓度测量时，是通过其光纤导光系统采集待测气体的浓度，用于工业在线测量时，其光纤传感器的测量光路的光学镜头会受环境中的水汽、扬灰的干扰和污染，在储油环境时，将受油气的污染，往往会使光纤传感器的感测头的使用效果、测试精度受到影响。

在光学领域中，通常结构的光学测头，其上部的发射或反光镜面通常与测量光轴垂直，测头前端安装的空气吹扫器的气流入口与光轴也垂直，并与镜头的所在位置前后错开一段距离，有的吹扫器内还设计有导流夹套，使得有的气流吹不到镜头或保护窗，气流进入吹扫器内受到结构性阻挡，产生紊流和存在吹扫头死角。在工业应用现场，尤其是当吹扫气源断续进行的前提下，时常会发生这种情形：环境扬灰与水蒸汽会乘机污染镜面和堆积于吹扫死角，特别是当油垢沾在镜面形成油污后，就不再容易吹干净，这种严重污染的场合，频繁的清洁维护并非易事，将会影响最终的测量精度。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够适用于在受油气或水汽、扬灰干扰、污染的环境场所下，对不同介质气体浓度进行探测的双向自洁式光纤气体传感器感测头。

本发明采用的技术方案是这样的：一种双向自洁式光纤气体传感器感测头，其特征在于：包括光纤信号收发单元、光纤信号反射单元以及双向吹扫单元，所述光纤信号收发单元包括光纤组和双向透光镜，所述光纤信号反射单元包括反光镜以及反光镜盖，所述双向透光镜与反光镜之间保持一定焦距，所述光纤组中发光传导光纤的传导光信号经双向透光镜射出后，经反光镜反射，其反馈的光信号由光纤组中的接受传导光纤所接受，所述双向吹扫单元包括与外部高压气体源连接的气路接头，所述气路接头与主体连接，在所述主体上设置有与气路接头连通的自洁气路，所述反光镜盖朝向双向透光镜的端面呈圆弧斜面结构，高压气体经自洁气路对准反光镜的镜面吹扫，气体经反光镜盖的圆弧斜面结构反射后，又对着双向透光镜的镜面吹扫。

本发明所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其所述自洁气路包括设置在主体上且与气路接头连通的环形腔以及沿主体轴向贯通且呈一定倾斜角度的多个气孔，所述多个气孔均匀分布在同一圆周之上且分别与环形腔连通。

本发明所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其所述气路接头与端盖连接，所述端盖与主体固定连接，在所述端盖与主体之间设置有密封垫。

本发明所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其所述光纤组与定位套连接，所述定位套与主体一侧端面定位后与之固定连接，所述双向透光镜与双向透光镜套筒一端连接，所述双向透光镜套筒另一端与主体另一侧端面定位后与之固定连接，所述双向透光镜通过双向透光镜盖固定在双向透光镜套筒端部，所述反光镜设置在支座上，并通过连接在支座上的连接压盖以及反光镜盖进行紧固，所述主体通过连接板与支座连接。

本发明所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其在所述连接板上设置有长条形的调节槽，所述双向透光镜与反光镜之间的焦距通过调节槽进行调整。

本发明所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其在所述光纤组外套有护套，通过护套包覆的光纤组与定位套内孔相连。

本发明所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其在所述双向透光镜与反光镜外设置有整体式防尘罩，所述防尘罩与支座连接。

本发明通过光纤组中发光传导光纤的传导光信号经双向透光镜射出后，经反光镜反射，其反馈的光信号由光纤组中的接受传导光纤所接受，因不同待测介质的吸收光谱线是不一样的，因而反光镜反馈的光谱不一样，从而实现了对不同介质气体浓度的探测。本发明能够对双向透光镜和反光镜进行双向吹扫，尤其适用于在受油气或水汽、扬灰干扰、污染的环境场所下，当光纤光导通路的光路吹扫气源为间断吹扫的情形时，能实现光纤传感器的双向透光镜与反光镜镜面的有效吹扫，保证最终测量的精度。本发明采用整体组装式结构，安装方便，结构简单，安全可靠且经济适用，宜于在工程应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是设置有防尘罩的剖视图。

图4是本发明的光路和气路的原理图。

图中标记：1为光纤组，1a为发光传导光纤，1b为接受传导光纤，2为双向透光镜，3为反光镜，4为定位套，5为主体，6为双向透光镜套筒，7为双向透光镜盖，8为支座，9为连接压盖，10为反光镜盖，11为连接板，12为调节槽，13为护套，14为气路接头，15为端盖，16为环形腔，17为气孔，18为密封垫，19为防尘罩，20为紧定螺钉，21为被测气体。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-4所示，一种双向自洁式光纤气体传感器感测头，包括光纤信号收发单元、光纤信号反射单元以及双向吹扫单元。

其中，所述光纤信号收发单元包括光纤组1和双向透光镜2，在所述光纤组1外套有护套13，通过护套13包覆的光纤组1与定位套4内孔相连，所述定位套4与主体5一侧端面定位后与之固定连接，所述定位套与主体通过螺纹进行紧固；所述双向透光镜2与双向透光镜套筒6一端连接，所述双向透光镜套筒6另一端与主体5另一侧端面定位后，通过紧定螺钉20与主体5进行紧固，所述双向透光镜2通过双向透光镜盖7固定在双向透光镜套筒6端部，所述双向透光镜盖与双向透光镜套筒螺纹连接并将双向透光镜压紧在双向透光镜套筒端部。

所述光纤信号反射单元包括反光镜3，所述反光镜3设置在支座8上，并通过连接在支座8上的连接压盖9以及反光镜盖10进行紧固，所述反光镜与支座螺纹连接，所述支座与连接压盖采用孔面定位后再用螺钉紧固，所述反光镜被压紧在连接压盖与反光镜盖之间；所述主体5通过连接板11与支座8连接，使所述双向透光镜2与反光镜3之间保持一定焦距，在所述连接板11上设置有长条形的调节槽12，所述双向透光镜2与反光镜3之间的焦距通过调节槽12进行调整。

所述光纤组1中发光传导光纤1a的传导光信号经双向透光镜2射出，穿过位于双向透光镜与反光镜之间的被测气体21，光信号由反光镜3反射，其反馈的光信号再次经过被测气体空间区域，然后再次通过双向透光镜，并由光纤组1中的接受传导光纤1b所接受，最终将光信号反馈到控制系统进行处理，因不同被测介质气体的吸收的光谱线不一样，使得通过被测介质气体后所反馈的光信号不一样，从而实现了对不同介质气体浓度的探测。

所述双向吹扫单元包括一端与外部高压气体源连接的气路接头14，所述气路接头14的另一端与端盖15螺纹连接，所述端盖15与主体5通过螺钉紧固，在所述端盖15与主体5之间设置有密封垫18对吹扫气体进行密封防护，在所述主体5上设置有与气路接头14连通的自洁气路，所述反光镜盖10朝向双向透光镜2的端面呈圆弧斜面结构，高压气体经自洁气路对准反光镜3的镜面吹扫，气体经位于反光镜外围的反光镜盖10的圆弧斜面结构反射后，又对着双向透光镜2的镜面吹扫，从而实现双向自清洁的功能。

其中，所述自洁气路包括设置在主体5上且与气路接头14连通的环形腔16以及沿主体5轴向贯通且呈一定倾斜角度的多个气孔17，所述气孔的出气口端向主体的轴向中心靠拢形成倾斜，所述多个气孔17均匀分布在同一圆周之上且分别与环形腔16连通。

如图3所示，根据使用场所的需要，在所述双向透光镜2与反光镜3外设置有整体式防尘罩19，所述防尘罩19与支座8螺纹连接，所述双向吹扫单元的高压气体能够同时实现对防尘罩上附着物进行吹扫清洁。即本发明双向自洁的功能既适用于无防尘罩的结构也适用于设置有防尘罩的结构两种情形。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双向自洁式光纤气体传感器感测头，其特征在于：包括光纤信号收发单元、光纤信号反射单元以及双向吹扫单元，所述光纤信号收发单元包括光纤组（1）和双向透光镜（2），所述光纤信号反射单元包括反光镜（3）以及反光镜盖（10），所述双向透光镜（2）与反光镜（3）之间保持一定焦距，所述光纤组（1）中发光传导光纤（1a）的传导光信号经双向透光镜（2）射出后，经反光镜（3）反射，其反馈的光信号由光纤组（1）中的接受传导光纤（1b）所接受，所述双向吹扫单元包括与外部高压气体源连接的气路接头（14），所述气路接头（14）与主体（5）连接，在所述主体（5）上设置有与气路接头（14）连通的自洁气路，所述反光镜盖（10）朝向双向透光镜（2）的端面呈圆弧斜面结构，高压气体经自洁气路对准反光镜（3）的镜面吹扫，气体经反光镜盖（10）的圆弧斜面结构反射后，又对着双向透光镜（2）的镜面吹扫。

2.根据权利要求1所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其特征在于：所述自洁气路包括设置在主体（5）上且与气路接头（14）连通的环形腔（16）以及沿主体（5）轴向贯通且呈一定倾斜角度的多个气孔（17），所述多个气孔（17）均匀分布在同一圆周之上且分别与环形腔（16）连通。

3.根据权利要求1所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其特征在于：所述气路接头（14）与端盖（15）连接，所述端盖（15）与主体（5）固定连接，在所述端盖（15）与主体（5）之间设置有密封垫（18）。

4.根据权利要求1、2或3所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其特征在于：所述光纤组（1）与定位套（4）连接，所述定位套（4）与主体（5）一侧端面定位后与之固定连接，所述双向透光镜（2）与双向透光镜套筒（6）一端连接，所述双向透光镜套筒（6）另一端与主体（5）另一侧端面定位后与之固定连接，所述双向透光镜（2）通过双向透光镜盖（7）固定在双向透光镜套筒（6）端部，所述反光镜（3）设置在支座（8）上，并通过连接在支座（8）上的连接压盖（9）以及反光镜盖（10）进行紧固，所述主体（5）通过连接板（11）与支座（8）连接。

5.根据权利要求4所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其特征在于：在所述连接板（11）上设置有长条形的调节槽（12），所述双向透光镜（2）与反光镜（3）之间的焦距通过调节槽（12）进行调整。

6.根据权利要求4所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其特征在于：在所述光纤组（1）外套有护套（13），通过护套（13）包覆的光纤组（1）与定位套（4）内孔相连。

7.根据权利要求4所述的双向自洁式光纤气体传感器感测头，其特征在于：在所述双向透光镜（2）与反光镜（3）外设置有整体式防尘罩（19），所述防尘罩（19）与支座（8）连接。