CN104483269A - 天然气吸收光谱测试用光学腔 - Google Patents
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Abstract
一种天然气吸收光谱测试用光学腔，所述的气体池的周围缠绕一层换热管，换热管分别连接水箱和酒精箱，气体池外部套有保温层，光学腔底部设置有底座，所述的气体池上连有进气管、排气管和压力计，进气管上安装进气阀，排气管的末端分为两路，一路安装第一排气阀和真空泵，另一路上安装第二排气阀，气体池内部装有温度传感器，温度传感器连接有温控仪，温控仪后连接加热器或制冷器。侧面采用金属材料，前后面采用石英玻璃材料，气体池的侧面紧密缠绕一圈换热管，利用光学腔内天然气与调温管内液体的热量交换调节天然气在不同温度，从而测得不同温度下天然气的光谱特性。其优点在于本发明具有测量准确，结构简单，拆卸方便，材料容易获得等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学腔，具体涉及一种天然气吸收光谱测试用光学腔，属于光学测试技术领域。
背景技术
近年来，天然气的光谱特性在天然气管道泄漏的激光检测过程中起着至关重要的作用，然而天然气光谱特性的测试受温度影响较大，大多数光谱仪内没有温度的调节，只能测定室温下天然气的光谱特性，因此急需发明一种光学腔来测定不同温度下天然气的光谱特性。
目前有许多对比色皿或者光学腔加热的研究，例如授权公告号为CN 202869958 U的“导热比色皿”、授权公告号为CN 201382894 Y的“具有恒温功能的实验是比色皿装置”以及授权号为CN 203606269 U的“一种比色皿恒温装置”的专利，虽然都有对温度的调节，但只能对待测物质升温。在陈淑星的硕士论文《天然气主要组分红外光谱检测方法研究》中，其实验装置可以有效的为天然气升温，但不能测定低温状态天然气的光谱特性，而且气体池外没有保温装置，使气体池内天然气温度不稳定。
发明内容
本发明的目的是为了解决不同温度下天然气光谱特性测试问题，进而提供一种天然气吸收光谱测试用光学腔。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的天然气吸收光谱测试用光学腔，包括光学腔，所述光学腔包括测量部分、充气部分和调温部分，其中测量部分主要包括气体池、保温层和底座；充气部分主要包括进气管、排气管、进气阀、第一排气阀、第二排气阀、真空泵以及压力计；调温部分主要包括换热管、温度传感器、温控仪、加热器、水箱、制冷器以及酒精箱，所述的气体池的周围缠绕一层换热管，换热管分别连接水箱和酒精箱，气体池外部套有保温层，光学腔底部设置有底座，所述的气体池上连有进气管、排气管和压力计，进气管上安装进气阀，排气管的末端分为两路，一路安装第一排气阀和真空泵，另一路上安装第二排气阀，气体池内部装有温度传感器，温度传感器连接有温控仪，温控仪后连接加热器或制冷器。
所述的气体池采用圆柱形，换热管采用直径为2mm的铜管，紧密缠绕在气体池的侧面。
所述的温度传感器采用Pt100贴片式温度传感器，温控仪采用XMT7110智能温控仪。
所述的气体池的侧面采用不锈钢材料，前后两面均采用石英玻璃材料。
所述的保温层选用离心玻璃棉材料制成的不燃保温隔热高强度玻璃棉管。
所述的进气管和出气管采用聚四氟乙烯材料。
所述的排气管、进气阀、第一排气阀和第二排气阀均采用不锈钢金属夹。
所述的加热器和制冷器分别采用电加热管和BJTL型热电制冷器。
本发明的有益效果是：本发明有效地解决了不同温度下天然气光谱特性测试问题，操作简单。根据酒精和水不同的熔沸点，合理运用温控仪自动控制酒精或水的温度，实现天然气的升温或降温。温度调节均匀、迅速且保持恒温状态，通过压力计保证装置的安全性。具有运行安全，结构简单，拆装方便，材料容易获得等优点。光学腔主要用在IRPrestige-21型傅里叶变换红外光谱仪和多种型号的紫外分光光度计中，对待测天然气进行升温或降温，从而测不同温度下天然气的光谱特性，为天然气的吸收特性以及光学常数等光谱特性的测试提供了一种新的装置与方法。
附图说明
图1是本发明结构的主视示意图。
图2是本发明结构的侧视示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合各图说明本实施方式，本实施方式的所述天然气吸收光谱测试用光学腔包括光学腔，所述光学腔包括测量部分、充气部分和调温部分，其中测量部分主要包括气体池1、保温层2和底座3；充气部分主要包括进气管4、排气管5、进气阀6、第一排气阀7、第二排气阀8、真空泵9以及压力计10；调温部分主要包括换热管11、温度传感器12、温控仪13、加热器14、水箱15、制冷器16以及酒精箱17，所述的气体池1的周围缠绕一层换热管11，换热管11分别连接水箱15和酒精箱17，气体池1外部套有保温层2，光学腔底部设置有底座3，所述的气体池1上连有进气管4、排气管5和压力计10，进气管4上安装进气阀6，排气管5的末端分为两路，一路安装第一排气阀7和真空泵9，另一路上安装第二排气阀8，气体池1内部装有温度传感器12，温度传感器12连接有温控仪13，温控仪13后连接加热器14或制冷器16。所述的气体池1采用圆柱形，换热管11采用直径为2mm的铜管，紧密缠绕在气体池1的侧面。所述的温度传感器12采用Pt100贴片式温度传感器12，温控仪13采用XMT7110智能温控仪13。所述的气体池1的侧面采用不锈钢材料，前后两面均采用石英玻璃材料。所述的保温层2选用离心玻璃棉材料制成的不燃保温隔热高强度玻璃棉管。所述的进气管4和出气管采用聚四氟乙烯材料。所述的排气管5、进气阀6、第一排气阀7和第二排气阀8均采用不锈钢金属夹。所述的加热器14和制冷器16分别采用电加热管和BJTL型热电制冷器16。
使用方法为（1）充气：打开第一排气阀7和真空泵9，将气体池1内抽真空。将进气管4和排气管5分别连接天然气罐和废气罐，同时打开进气阀6和第二排气阀8，向气体池1内充入天然气，观察压力表的压力值，使气体池1内压力不超过一定值，关闭第二阀门，并拔下天然气罐和废气罐。（2）测量：首先将底座3用螺栓固定在光谱仪内。然后设置温控仪13在所要测定的气体温度下，将光学腔放入底座3内。测高温天然气时，将温控仪13连接加热器14和水箱15，测低温天然气时，将温控仪13连接制冷器16和酒精箱17，开始测量。
具体实施方式二：结合附图说明本实施方式，本实施方式气体池1采用圆柱形，换热管11采用直径为2mm的铜管，紧密缠绕在气体池1的侧面。高于0℃和低于0℃时的调温介质分别为水和酒精。如此设置，能够使光学前内天然气与调温管内液体有效的进行热量交换，实现测量的准确性。酒精的凝固点为-117℃，水的沸点为100℃，可以大大增加了调温范围，从而使光学腔内气体加热或降温，实现不同温度下的测量。
具体实施方式三：结合附图说明本实施方式，本实施方式保温材料选用离心玻璃棉材料制成的不燃保温隔热高强度玻璃棉管。所述保温材料是离心玻璃棉材料制成的不燃保温隔热高强度玻璃棉管，具有阻燃、无毒、耐腐蚀、容重小、导热系数低、化学稳定性强等诸多优点，是目前公认的性能最优越的隔热、保温材料。
Claims (8)
1.一种天然气吸收光谱测试用光学腔，包括光学腔，其特征在于：所述光学腔包括测量部分、充气部分和调温部分，其中测量部分主要包括气体池、保温层和底座；充气部分主要包括进气管、排气管、进气阀、第一排气阀、第二排气阀、真空泵以及压力计；调温部分主要包括换热管、温度传感器、温控仪、加热器、水箱、制冷器以及酒精箱，所述的气体池的周围缠绕一层换热管，换热管分别连接水箱和酒精箱，气体池外部套有保温层，光学腔底部设置有底座，所述的气体池上连有进气管、排气管和压力计，进气管上安装进气阀，排气管的末端分为两路，一路安装第一排气阀和真空泵，另一路上安装第二排气阀，气体池内部装有温度传感器，温度传感器连接有温控仪，温控仪后连接加热器或制冷器。
2.根据权利要求书1所述的天然气吸收光谱测试用光学腔，其特征在于：所述的气体池采用圆柱形，换热管采用直径为2mm的铜管，紧密缠绕在气体池的侧面。
3. 根据权利要求书1所述的天然气吸收光谱测试用光学腔，其特征在于：所述的温度传感器采用Pt100贴片式温度传感器，温控仪采用XMT7110智能温控仪。
4. 根据权利要求书1所述的天然气吸收光谱测试用光学腔，其特征在于：所述的气体池的侧面采用不锈钢材料，前后两面均采用石英玻璃材料。
5. 根据权利要求书1所述的天然气吸收光谱测试用光学腔，其特征在于：所述的保温层选用离心玻璃棉材料制成的不燃保温隔热高强度玻璃棉管。
6. 根据权利要求书1所述的天然气吸收光谱测试用光学腔，其特征在于：所述的进气管和出气管采用聚四氟乙烯材料。
7. 根据权利要求书1所述的天然气吸收光谱测试用光学腔，其特征在于：所述的排气管、进气阀、第一排气阀和第二排气阀均采用不锈钢金属夹。
8. 根据权利要求书1所述的天然气吸收光谱测试用光学腔，其特征在于：所述的加热器和制冷器分别采用电加热管和BJTL型热电制冷器。
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