CN104949917A - 光程可调多次反射温控样品池装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光程可调多次反射温控样品池装置，属于光学及环保在线监测领域。光程可调多次反射温控样品池装置包括外罩、设置在外罩两端的固定座、设置在固定座一侧的加持调整机构、设置在固定座另一侧的固定柱、设置在固定柱一端的主反射镜、设置在固定柱另一端的次反射镜；固定座包括上盖板、设置在上盖板中间的通孔、分别位于通孔两侧的进气口和出气口、分别位于通孔两端的出射窗口和入射窗口、设置在出射窗口外周和入射窗口外周的螺杆。本发明结构紧凑，两个反射镜设置角度使得入射光在两面反射镜之间多次反射，在不减少光反射次数的情况下，有效减少反射镜面积，从而减小了整个样品池体积，减少测量气体消耗量，方便现场测量以及实验室应用。

Description

光程可调多次反射温控样品池装置

技术领域

本发明涉及光学及环保在线监测领域，特别涉及一种光程可调多次反射温控样品池装置。

 

背景技术

环境在线监测方法中，常利用近红外及中红外吸收光谱来定量分析痕量气体浓度。由于环境中污染气体浓度低，并且在红外波段范围内吸收截面较小，为了达到较低的检测限，往往在检测波长范围内通过加大气体吸收光程，使系统检测灵敏度进一步提高。同时，现场气体成分复杂，温度、湿度及颗粒物含量变化较大，测量中需要对气体进行一定预处理，以保证其测量精度，减少对于在线监测装置的腐蚀及损坏。

痕量气体浓度在线测量过程中，将排放出的待测气体经过一定预处理后通入光程较长的样品池中，测量装置与样品池相连。为了得到比较准确的测量结果，理论上要求测量样品池具有较长的光程。但是在线监测场地又限制了仪器体积，不能使样品池长度无限扩大。针对不同气体检测，其测量光程与测量条件（如温度，流速等）往往不同，因此迫切需要一种光程以及测量条件可以调节的反射样品池，来满足气体在线监测应用的需要。

 

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种减少测量气体消耗量，方便现场测量以及实验室应用的光程可调多次反射温控样品池装置。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种光程可调多次反射温控样品池装置，所述光程可调多次反射温控样品池装置包括外罩、设置在所述外罩两端的固定座、设置在所述固定座一侧的加持调整机构、设置在所述固定座另一侧的固定柱、设置在所述固定柱一端的主反射镜、设置在所述固定柱另一端的次反射镜；

所述固定座包括上盖板、设置在所述上盖板中间的通孔、分别位于所述通孔两侧的进气口和出气口、分别位于所述通孔两端的出射窗口和入射窗口、设置在所述出射窗口外周和所述入射窗口外周的螺杆。

具体地，所述外罩为双层石英罩，具有透明视窗；所述双层石英罩之间为真空结构。

具体地，所述加持调整机构包括通过固定螺栓设置在所述上盖板上的调节架底板、通过螺栓固定在所述调节架底板上的第二平移调节支架、通过螺栓固定在所述第二平移调节支架上的第一平移调节支架、通过角度调整螺栓固定在所述第一平移调节支架上的角度调节支架、通过位置调整螺栓固定在所述调节架底板外周上的调节固定架。

具体地，所述固定柱为中空结构。

具体地，所述固定柱包括第一钢管、位于所述第一钢管内的第二钢管、设置在所述第二钢管内的加热装置。

具体地，所述主反射镜安装在镜座上，所述镜座包括底座、与所述底座相匹配设置的镜座本体、依次顺序设置在所述底座和所述镜座本体之间的调整弹簧、调整滚珠和调整螺丝。

具体地，所述镜座本体设置有镜座凹槽。

具体地，所述主反射镜与所述次反射镜均为环形结构。

具体地，所述主反射镜与所述次反射镜镜面均镀有反射膜。

具体地，所述光程可调多次反射温控样品池装置还包括依次顺序设置在固定座上的温度控制装置、流量控制装置和压力控制装置。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置中空可加热的固定柱，方便在测量过程中对样品池中的气体进行加热；样品池设计结构紧凑，两个反射镜设置角度使得入射光在两面反射镜之间多次反射，并均匀分布于反射镜外周，在不减少光反射次数的情况下，有效减少反射镜面积，从而减小了整个样品池体积，减少测量气体消耗量，方便现场测量以及实验室应用。

 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的光程可调多次反射温控样品池装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的光程可调多次反射温控样品池装置的剖视图；

图3是本发明实施例一提供的光程可调多次反射温控样品池装置的俯视图；

图4是本发明实施例一提供的固定座的结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的加持调整机构的结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的固定柱的结构示意图；

图7是本发明实施例一提供的镜座的结构示意图；

图8是本发明实施例一提供的反射镜上光点分布示意图。

 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例一提供了一种光程可调多次反射温控样品池装置，参见图1至图3，所述光程可调多次反射温控样品池装置包括外罩1、设置在外罩1两端的固定座2、设置在固定座2一侧的加持调整机构3、设置在固定座2另一侧的固定柱4、设置在固定柱4一端的主反射镜5、设置在固定柱4另一端的次反射镜6。

具体地，外罩1为双层石英罩，具有透明视窗。双层石英罩之间为真空结构，可以达到密封保温的目的。由柱状双层石英罩与其两端的固定座组成具有透明样品窗的反射样品池，两固定座之间通过固定柱连接。

具体地，参见图4，固定座2包括上盖板21、设置在上盖板21中间的通孔22、分别位于通孔22两侧的进气口23和出气口24、分别位于通孔22两端的出射窗口25和入射窗口26、设置在出射窗口25外周和入射窗口26外周的螺杆27。入射窗口配置有光纤标准以及准直透镜两种接口，可以方便使用不同的光学入射装置。被测气体从进气口进入反射池，两面反射镜之间多次反射，最后从出射窗口出射。出射窗口可以根据具体应用需要，选择为平面镜或者聚焦透镜，增加光耦合效率。圆形固定座上同时设置有光纤耦合准直透镜与加持调整机构，方便进行入射位置及角度调整。

 具体地，参见图5，加持调整机构3包括通过固定螺栓31设置在上盖板21上的调节架底板32、通过螺栓固定在调节架底板32上的第二平移调节支架33、通过螺栓固定在第二平移调节支架33上的第一平移调节支架34、通过角度调整螺栓35固定在第一平移调节支架34上的角度调节支架36、通过位置调整螺栓37固定在调节架底板32外周上的调节固定架38。

具体地，参见图6，固定柱4包括第一钢管41、位于第一钢管41内的第二钢管42、设置在第二钢管42内的加热装置（图未示）。固定柱4为中空的刚性结构，可以通过通入加热气体以及放置加热丝等方法对样品池进行加热，一方面有效减少样品池内通气体积，另一方面中空结构中具有加热装置，并且通入不同温度平衡气体，改变样品池内气体温度，适应在某些特殊气体检测需要加热的场合，使得样品池适用范围更广。

具体地，主反射镜5与次反射镜6结构功能相同，下面本发明实施例以主反射镜5为例进行详细说明。主反射镜5安装在镜座7上，参见图7，镜座7包括底座71、与底座71相匹配设置的镜座本体72、依次顺序设置在底座71和镜座本体72之间的调整弹簧73、调整滚珠74和调整螺丝75。镜座本体72设置有镜座凹槽76。镜座调整维度包括俯仰、倾斜等多个维度，从而方便调整光在两面反射镜之间的反射次数。

进一步地，主反射镜5与次反射镜6镜面均镀有近红外波段下反射膜，增加近红外波长下的反射率，拓宽样品池使用波段范围，保证反射镜对于近红外光具有较高的反射率。

其中，测量总光程可以通过观察反射镜上的光点可以确定，观察直观，调节方便。反射镜与固定柱之间角度及距离可调，可以方便改变两面反射镜之间测距离及相对角度，从而达到调节反射次数及光程的目的。主反射镜及次反射镜通过正方形固定座的四根拉杆固定。主反射镜与次反射镜均可围绕固定柱进行转动，并且相对角度与位置均可进行调整，并由此控制光在两面反射镜之间反射次数。

其中，入射光学结构中，光纤耦合装置及透镜镜座水平及竖直方向上均对称安装顶丝与弹簧，并且在顶丝下安装有螺旋旋转的微侧头，可以方便调节入射光位置及角度，从而达到条件入射光纤在两面反射镜之间反射次数，改变样品池光程的目的。

 

实施例二

本发明实施例二提供了一种光程可调多次反射温控样品池装置，与实施例一不同的是，所述光程可调多次反射温控样品池装置还包括设置在固定座上的温度控制装置、流量控制装置和压力控制装置，实现不同温度、气体流速及压力的控制，从而提高系统检测精度。

本发明实施例提供的光程可调多次反射温控样品池装置的工作原理为：

光源的发出的光经过入射窗口进入样品池内，首先摄入到次反射镜上，次反射镜将光束反射聚焦到主反射镜上，再由主反射镜将光束反射到次反射镜，如此反复反射。通过调整主反射镜与次反射镜之间的相对角度以及位置，可以控制光在两面反射镜之间的反射次数，参见图8，并可以方便地根据反射镜上光点数量确定，最后光由出射窗口出射出样品池。气体由进气口进入样品池，由出气口出去，通过压力及温度控制装置可以方便获取样品气体压力与温度。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置中空可加热的固定柱，方便在测量过程中对样品池中的气体进行加热；样品池设计结构紧凑，两个反射镜中间为固定柱，有效反射面积为环形结构，设置角度使得入射光在两面反射镜之间多次反射，在不减少光反射次数的情况下，有效减少反射镜面积，从而减小了整个样品池体积，减少测量气体消耗量，方便现场测量以及实验室应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，

所述光程可调多次反射温控样品池装置包括外罩、设置在所述外罩两端的固定座、设置在所述固定座一侧的加持调整机构、设置在所述固定座另一侧的固定柱、设置在所述固定柱一端的主反射镜、设置在所述固定柱另一端的次反射镜；

所述固定座包括上盖板、设置在所述上盖板中间的通孔、分别位于所述通孔两侧的进气口和出气口、分别位于所述通孔两端的出射窗口和入射窗口、设置在所述出射窗口外周和所述入射窗口外周的螺杆。

2.根据权利要求1所述的光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，所述外罩为双层石英罩，具有透明视窗；所述双层石英罩之间为真空结构。

3.根据权利要求1所述的光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，所述加持调整机构包括通过固定螺栓设置在所述上盖板上的调节架底板、通过螺栓固定在所述调节架底板上的第二平移调节支架、通过螺栓固定在所述第二平移调节支架上的第一平移调节支架、通过角度调整螺栓固定在所述第一平移调节支架上的角度调节支架、通过位置调整螺栓固定在所述调节架底板外周上的调节固定架。

4.根据权利要求1所述的光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，所述固定柱为中空结构。

5.根据权利要求1所述的光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，所述固定柱包括第一钢管、位于所述第一钢管内的第二钢管、设置在所述第二钢管内的加热装置。

6.根据权利要求1所述的光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，所述主反射镜安装在镜座上，所述镜座包括底座、与所述底座相匹配设置的镜座本体、依次顺序设置在所述底座和所述镜座本体之间的调整弹簧、调整滚珠和调整螺丝。

7.根据权利要求6所述的光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，所述镜座本体设置有镜座凹槽。

8.根据权利要求1所述的光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，所述主反射镜与所述次反射镜均为环形结构。

9.根据权利要求1所述的光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，所述主反射镜与所述次反射镜镜面均镀有反射膜。

10.根据权利要求1所述的光程可调多次反射温控样品池装置，其特征在于，所述光程可调多次反射温控样品池装置还包括依次顺序设置在固定座上的温度控制装置、流量控制装置和压力控制装置。