CN105548013A - 一种基于平行光束的hcl激光分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于气体检测技术领域，提供了一种基于平行光束的HCL激光分析仪，所述HCL激光分析仪包括光源单元、气体测量装置、信号接收单元、信号放大单元、信号分析处理单元及显示单元，所述光源单元设于气体测量装置的一端，所述信号接收单元设于所述气体测量装置的另一端，所述信号接收单元的输出端连接所述信号放大单元的输入端，所述信号放大单元的输出端连接所述信号分析处理单元的输入端，所述信号分析处理单元的输出端连接所述显示单元的输入端。采用平行光束，可以得到较大光斑，不受光程影响，同时可减小震动对测量的影响。去掉多个光学部件，节约了成本。
Description
技术领域
本发明属于气体检测技术领域，尤其涉及一种将光束转换成平行光束对气体进行浓度检测的HCL激光分析仪。
背景技术
目前的激光气体分析仪，大部分采用对射式结构光路，分为发射端和接收端。光学系统的发射端将光纤传输的激光光束准直发射到对面的接收端，接收端的探测器将光信号转换成电信号通过同轴电缆传输到分析控制器，分析控制器处理数据计算得到实时的气体浓度。
激光光束准直后，尤其是短光程，到达对面接收端的光斑很小，当震动较大时容易将光路震偏，导致测量信号减小，甚至不能正常测量。
同时，部分现场环境恶劣，有腐蚀性气体，光路结构中的光学镜面容易被腐蚀，失去光学特性，影响测量信号，进而影响测量结果。
短光程，到达对面接收端的光斑很小，当震动较大时容易将光路震偏，导致测量信号减小，甚至不能正常测量。光学镜面容易被腐蚀，失去光学特性，影响测量结果。
短光程时，光斑小，易震偏，不能正常测量。光学镜面容易被腐蚀，失去光学特性，影响测量结果。去掉了离轴抛物镜、角锥棱镜、光纤准直器较贵的光学部件，节省了成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于平行光束的HCL激光分析仪，旨在解决上述的技术问题。
本发明是这样实现的，一种基于平行光束的HCL激光分析仪，所述HCL激光分析仪包括光源单元、气体测量装置、信号接收单元、信号放大单元、信号分析处理单元及显示单元，所述光源单元设于气体测量装置的一端，所述信号接收单元设于所述气体测量装置的另一端，所述信号接收单元的输出端连接所述信号放大单元的输入端，所述信号放大单元的输出端连接所述信号分析处理单元的输入端，所述信号分析处理单元的输出端连接所述显示单元的输入端。
本发明的进一步技术方案是：所述气体测量装置包括第一透镜座、第一透镜组件座、第一平凸透镜、第一法兰盘、第一窗口镜片、第一调节转接法兰、吹扫管、第二调节转接法兰、第二窗口镜片、第二法兰盘、第二平凸透镜、第二透镜组件座及第二透镜座，所述第一透镜座连接所述第一透镜组件座的一端，所述第一透镜组件座的另一端连接所述第一法兰盘的一端，所述第一法兰盘的另一端连接所述第一调节转接法兰的一端，所述第一调节转接法兰的另一端连接所述吹扫管的一端，所述吹扫管的另一端连接所述第二调节转接法兰的一端，所述第二调节转接法兰的另一端连接所述第二法兰盘的一端，所述第二法兰盘的另一端连接所述第二透镜组件座的一端，所述第二透镜组件座的另一端连接所述第二透镜座，所述第一平凸透镜设于所述第一透镜座上，所述第二平凸透镜设于所述第二透镜座上，所述第一法兰盘上设有第一窗口镜片并置于所述第一透镜组件座内，所述第二法兰盘上设有第二窗口镜片并置于所述第二透镜组件座内。
本发明的进一步技术方案是：利用平凸透镜的发散聚焦使其光信号形成平行光束增大光斑的直径。
本发明的进一步技术方案是：所述第一平凸透镜的凸面与所述第二平凸透镜的凸面相对。
本发明的进一步技术方案是：所述第一调节转接法兰及第二调节转接法兰上均设有通气孔。
本发明的进一步技术方案是：所述光源单元包括激光源、发射光纤基座及光纤适配器，所述光纤适配器设于所述发射光纤基座上，所述激光源的输出端通过光纤连接所述光纤适配器的输入端。
本发明的进一步技术方案是：所述信号接收单元包括信号接收基座及光电探测器，所述光电探测器设于所述信号接收基座上。
本发明的进一步技术方案是：所述信号放大单元采用前置放大板，所述前置放大板上设有放大器，所述放大器的放大倍数为100。
本发明的进一步技术方案是：所述信号分析处理单元采用的是具有对电信号进行分析、计算并将结果进行输出的单片机MCU或数字处理器DSP。
本发明的进一步技术方案是：所述显示单元采用的是触摸式液晶屏或液晶显示器。
本发明的有益效果是：采用平行光束，可以得到较大光斑，不受光程影响，同时可减小震动对测量的影响。去掉多个光学部件，节约了成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于平行光束的HCL激光分析仪的截面结构示意图。
具体实施方式
附图标记：1-光纤适配器2-发射光纤基座3-第一透镜座4-第一平凸透镜5-第一透镜组件座6-第一窗口镜片7-第一法兰盘8-第一调节转接法兰9-吹扫管10-信号接收基座11-光电探测器12-通气孔13-第二调节转接法兰14-第二法兰盘15-第二窗口镜片16-第二透镜组件座17-第二平凸透镜18-第二透镜座。
图1示出了本发明提供的一种基于平行光束的HCL激光分析仪，所述HCL激光分析仪包括光源单元、气体测量装置、信号接收单元、信号放大单元、信号分析处理单元及显示单元，所述光源单元设于气体测量装置的一端，所述信号接收单元设于所述气体测量装置的另一端，所述信号接收单元的输出端连接所述信号放大单元的输入端，所述信号放大单元的输出端连接所述信号分析处理单元的输入端，所述信号分析处理单元的输出端连接所述显示单元的输入端。
所述气体测量装置包括第一透镜座3、第一透镜组件座5、第一平凸透镜4、第一法兰盘7、第一窗口镜片6、第一调节转接法兰8、吹扫管9、第二调节转接法兰13、第二窗口镜片15、第二法兰盘14、第二平凸透镜17、第二透镜组件座16及第二透镜座18，所述第一透镜座3连接所述第一透镜组件座4的一端，所述第一透镜组件座4的另一端连接所述第一法兰盘7的一端，所述第一法兰盘7的另一端连接所述第一调节转接法兰8的一端，所述第一调节转接法兰8的另一端连接所述吹扫管9的一端，所述吹扫管9的另一端连接所述第二调节转接法兰13的一端，所述第二调节转接法兰13的另一端连接所述第二法兰盘14的一端，所述第二法兰盘14的另一端连接所述第二透镜组件座16的一端，所述第二透镜组件座16的另一端连接所述第二透镜座18，所述第一平凸透镜4设于所述第一透镜座3上，所述第二平凸透镜17设于所述第二透镜座18上，所述第一法兰盘7上设有第一窗口镜片6并置于所述第一透镜组件座5内，所述第二法兰盘14上设有第二窗口镜片15并置于所述第二透镜组件座16内。
利用平凸透镜的发散聚焦使其光信号形成平行光束增大光斑的直径。
所述第一平凸透镜4的凸面与所述第二平凸透镜17的凸面相对。
所述第一调节转接法兰8及第二调节转接法兰13上均设有通气孔12。
所述光源单元包括激光源、发射光纤基座2及光纤适配器1，所述光纤适配器1设于所述发射光纤基座2上，所述激光源的输出端通过光纤连接所述光纤适配器1的输入端。
所述信号接收单元包括信号接收基座10及光电探测器11，所述光电探测器11设于所述信号接收基座10上。
所述信号放大单元采用前置放大板，所述前置放大板上设有放大器，所述放大器的放大倍数为100。
所述信号分析处理单元采用的是具有对电信号进行分析、计算并将结果进行输出的单片机MCU或数字处理器DSP。
所述显示单元采用的是触摸式液晶屏或液晶显示器。
所述光电探测器11的输出端通过同轴电缆连接所述前置放大板的输入端进行信号传输。
所述前置放大板的输出端通过同轴电缆连接所述信号分析处理单元进行信号传输。
利用平凸透镜将激光源发射过来的光转换为平行光，穿过被测气体后再将平行光聚焦为一个光点照射到光电探测器上，光电探测器再将光信号转换为电信号，经放大器放大后通过同轴电缆传输到信号分析处理模块，供仪器分析处理显示浓度。
结构包括激光源、光纤、光纤适配器、两个平凸透镜、窗口镜片、光电探测器、前置放大板、同轴电缆、信号分析处理模块。
激光源发射出来的光，经过光纤传输，到达光纤适配器，位于平凸透镜焦点的光纤适配器，将激光发射到平凸透镜上，转换为平行光束，光斑直径3cm，平行光束穿过被测气体到达对面的平凸透镜发生聚焦，聚焦的光点照射到位于焦点的光电探测器上，光电探测器将接受到的光信号转换成电信号，经过同轴电缆传输到前置放大板，放大的信号再经过同轴电缆传输到信号分析处理模块上，进行分析处理，得到最终的浓度值。本发明采用平行光束，不论现场光程是多少，都可以得到较大光斑，震动对其影响较小。
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 (10)
1.一种基于平行光束的HCL激光分析仪，其特征在于，所述HCL激光分析仪包括光源单元、气体测量装置、信号接收单元、信号放大单元、信号分析处理单元及显示单元，所述光源单元设于气体测量装置的一端，所述信号接收单元设于所述气体测量装置的另一端，所述信号接收单元的输出端连接所述信号放大单元的输入端，所述信号放大单元的输出端连接所述信号分析处理单元的输入端，所述信号分析处理单元的输出端连接所述显示单元的输入端。
2.根据权利要求1所述的HCL激光分析仪，其特征在于，所述气体测量装置包括第一透镜座、第一透镜组件座、第一平凸透镜、第一法兰盘、第一窗口镜片、第一调节转接法兰、吹扫管、第二调节转接法兰、第二窗口镜片、第二法兰盘、第二平凸透镜、第二透镜组件座及第二透镜座，所述第一透镜座连接所述第一透镜组件座的一端，所述第一透镜组件座的另一端连接所述第一法兰盘的一端，所述第一法兰盘的另一端连接所述第一调节转接法兰的一端，所述第一调节转接法兰的另一端连接所述吹扫管的一端，所述吹扫管的另一端连接所述第二调节转接法兰的一端，所述第二调节转接法兰的另一端连接所述第二法兰盘的一端，所述第二法兰盘的另一端连接所述第二透镜组件座的一端，所述第二透镜组件座的另一端连接所述第二透镜座，所述第一平凸透镜设于所述第一透镜座上，所述第二平凸透镜设于所述第二透镜座上，所述第一法兰盘上设有第一窗口镜片并置于所述第一透镜组件座内，所述第二法兰盘上设有第二窗口镜片并置于所述第二透镜组件座内。
3.根据权利要求2所述的HCL激光分析仪，其特征在于，利用平凸透镜的发散聚焦使其光信号形成平行光束增大光斑的直径与检测气体进行接触反应。
4.根据权利要求3所述的HCL激光分析仪，其特征在于，所述第一平凸透镜的凸面与所述第二平凸透镜的凸面相对。
5.根据权利要求4所述的HCL激光分析仪，其特征在于，所述第一调节转接法兰及第二调节转接法兰上均设有通气孔。
6.根据权利要求5所述的HCL激光分析仪，其特征在于，所述光源单元包括激光源、发射光纤基座及光纤适配器，所述光纤适配器设于所述发射光纤基座上，所述激光源的输出端通过光纤连接所述光纤适配器的输入端。
7.根据权利要求6所述的HCL激光分析仪，其特征在于，所述信号接收单元包括信号接收基座及光电探测器，所述光电探测器设于所述信号接收基座上。
8.根据权利要求7所述的HCL激光分析仪，其特征在于，所述信号放大单元采用前置放大板，所述前置放大板上设有放大器，所述放大器的放大倍数为100。
9.根据权利要求8所述的HCL激光分析仪，其特征在于，所述信号分析处理单元采用的是具有对电信号进行分析、计算并将结果进行输出的单片机MCU或数字处理器DSP。
10.根据权利要求9所述的HCL激光分析仪，其特征在于，所述显示单元采用的是触摸式液晶屏或液晶显示器。
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