CN105548074A - 一种自校准气室及使用该气室的气体传感器检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体传感器检测装置领域，特别涉及一种自校准气室及使用该气室的气体传感器检测系统，所述的自校准气室，包括壳体，所述的壳体内设有用于容纳自校准气体的密闭的气体容器，所述的气体容器设有进气口和出气口，所述的气体容器的器壁上设有至少一对透光的射入点和射出点，当激光经过射入点射入至气体容器内时，可通过透射或反射从射出点射出，解决了目前的自校准气室的气体容纳腔的密封性能低的问题。

Description

一种自校准气室及使用该气室的气体传感器检测系统
技术领域
本发明涉及气体传感器检测装置领域，特别涉及一种自校准气室及使用该气室的气体传感器检测系统。
背景技术
TDLAS技术是一种光谱吸收技术，通过分析激光被气体的选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于，半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽。因此，TDLAS技术是一种高分辨率的光谱吸收技术。根据Beer—Lambert定律，可知气体浓度越高，对光的衰减越大。因此，可通过测量气体对激光的衰减来测量气体的浓度。
现有技术中的自校准气室如公布号为CN104483282A公布日为20150401的中国专利公开的自校准气室，包括设有气体容纳腔的壳体，壳体内设有同时支撑成对设置的光纤准直器的准直器支撑座，准直器支撑座上设有供成对设置的两光纤准直器分别固定并相互对正的准直器安装结构，所述的光纤准直器的固定座及准直器的安装结构均设置在气体容纳腔的壳体内，在使用时光纤准直器设置在气体容纳腔内，光纤准直器安装座设置在气体容纳腔内部，也就需要在气体容纳腔的腔体上设置与光纤准直器连接的光纤相配合的密封结构，而由于自校准气室的气体容纳腔的密封性直接影响测量结果的精度，上述自校准气室的气体容纳腔的腔体上设置与光纤准直器连接的光纤相配合的密封结构，而该密封结构在使用时会出现密封不严实的情况，降低了自校准气室气体容纳腔的密封性能，从而降低了自校准气室的测量精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种自校准气室，以解决目前的自校准气室的气体容纳腔的密封性能低的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种使用上述自校准气室的气体传感器检测系统。
本发明的技术方案为：一种自校准气室，包括壳体，所述的壳体内设有用于容纳自校准气体的密闭的气体容器，所述的气体容器设有进气口和出气口，所述的气体容器的器壁上设有至少一对透光的射入点和射出点，当激光经过射入点射入至气体容器内时，可通过透射或反射从射出点射出。
所述的气体容器设有至少一个透光面，所述的射入点和射出点位于透光面上。
所述的气体容器设有两个相对设置的透光面，射入点和射出点仅设置一对且分别设置在两透光面上。
所述的气体容器为一体式的透光气体容器。
当激光经过射入点和射出点时，所述的射入点和射出点处激光的入射路径和反射路径不共线。
所述的射入点和射出点所在的面均为斜面。
所述的壳体内成对固设有用于支撑光纤准直器的准直器安装座，所述的壳体包括防护罩及底座，底座上设置有用于固定气体容器的气体容器固定座和用于固定准直器安装座的准直器支撑座。
一种气体传感器检测系统，包括自校准气室，所述的自校准气室包括壳体，所述的壳体内设有用于容纳自校准气体的密闭的气体容器，所述的气体容器设有进气口和出气口，所述的气体容器的器壁上设有至少一对透光的射入点和射出点，当激光经过射入点射入至气体容器内时，可通过透射或反射从射出点射出。
所述的气体容器设有至少一个透光面，所述的射入点和射出点位于透光面上。
当激光经过射入点和射出点时，所述的射入点和射出点处激光的入射路径和反射路径不共线。
本发明的有益效果为：所述的自校准气室的壳体内设有用于容纳自校准气体的气体容器，所述的自校准气室内气体容纳腔的腔体即气体容器的器壁不需要设置与光纤准直器或与光纤准直器相连的光纤相配合的通孔，光纤准直器直接设置在气体容器外部，使用时激光通过气体容器器壁上的射入点射入至气体容器内，经过反射或者透射后从射出点射出，与现有技术的自校准气室相比，本发明所述的自校准气室取消了在气体容纳腔的腔体上设置与光纤准直器连接的光纤相配合的结构，提高了自校准气室气体容纳腔的密封性能，进而提高了自校准气室的测量精度。
更进一步的，当激光经过射入点和射出点时，所述的射入点和射出点处激光的入射路径和反射路径不共线，由于激光经过气体容器表面射入时，气体容器表面会有部分光反射，射入点的激光的反射路径与入射路径共线时，反射光线会沿原光路返回，影响测量精度，本发明所述的自校准气室当激光经过射入点和射出点时，所述的射入点和射出点处激光的入射路径和反射路径不共线，避免了激光的部分反射光线沿原光路返回，提高了测量精度。
附图说明
图1为本发明的一种自校准气室的具体实施例的主视图；
图2为本发明的一种自校准气室的具体实施例的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的一种自校准气室的具体实施例，如图1至图2所示，所述的自校准气室采用模块化设计，包括壳体和气体容器3，所述的壳体包括防护罩1和底座2，所述的底座2上设置有气体容器固定座4和准直器支撑底座7，准直器支撑底座7上设有用于固定光纤准直器51的准直器安装座61和用于固定光纤准直器52的准直器安装座62，所述的气体容器3为方形结构且是整体式密闭透光的玻璃容器，气体容器3的两侧设有分别用于与两个光纤准直器对准的入射点和出射点，当激光从光纤准直器51发出后，经过入射点射入气体容器3内，再经过透射从出射点射出，进入光纤准直器52中，当激光经过射入点和射出点时，所述的射入点和射出点处激光的入射路径和反射路径不共线，由于激光穿过气体容器3时，部分光在气体容器表面会出现反射现象，射入点的激光的反射路径与入射路径共线时，反射光线会沿原光路返回，影响测量精度。气体容器3用气体容器固定座4通过盘头螺钉固定在底座2上，气体容器3上设有用于进出气的气口31。
安装时将气体容器3用气体容器固定座4固定在底座上，使用光学平台及配件调整光纤准直器51和光纤准直器52，使从光纤准直器51发出的激光依次经过入射点和出射点穿过气体容器3后进入光纤准直器52，然后将光纤准直器51、光纤准直器52分别通过准直器安装座61、准直器安装座62固定在准直器支撑底座7上，将准直器支撑底座7固定在底座2上。
使用时，通过气口31通入特定浓度的气体，将气口31密封，用沉头螺钉将防护罩1固定在底座2上，防止气体容器损伤。激光器上电工作，经分光器通过光纤准直器51传输，光穿透气体容器3时部分被气体容器内气体吸收，传出后经光纤准直器52传输至气体传感器，由气体传感器将光信号转换为电信号。根据Beer—Lambert定律，通过吸光度推算出监测气体浓度，关于由Beer—Lambert定律通过吸光度推算出监测气体浓度为现有技术，此处不再赘述。由气体容器形成的气室为封闭气室，内部气体浓度恒定不变，将气室作为一个基准源，对激光器进行监控，同时对其余测量通道进行校准，从而提高设备的稳定性及精度。自校准气室采用模块化设计，当自校准气室出现故障时，可以及时方便更换零部件。本发明所述的自校准气室采用整体式的密闭透光的气体容器，相比现有技术中组合式的密封结构，减少了密封难度的同时使自校准气室的气体容纳腔的密封性能大大提高，解决了目前的自校准气室的气体容纳腔的密封性能低的问题。
在本发明的一种自校准气室的其他实施例中，上述一种自校准气室的具体实施例中所述的气体容器还可以为圆形、椭圆形、圆柱形等其他形状，当光纤准直器的光路轴线与气体容器对准的点位于弧形面时，需要保证当激光经过射入点和射出点时，所述的射入点和射出点处激光的入射路径和反射路径不共线；当激光经过射入点和射出点时，所述的射入点和射出点处激光的入射路径和反射路径也可以共线；所述的气体容器的进出气口还可以分开设置为进气口和出气口；所述的气体容器还可以是石英等其他高透射率透光材料；所述的气体容器还可以仅设有至少一对透光的入射点和出射点，当激光经过射入点射入至气体容器内时，可通过透射或反射从射出点射出；所述的气体容器还可以仅设置两个相对的透光面；所述的两个光纤准直器还可以设置在气体容器的同一侧，此时可以在气体容器的另一侧设有凹面或凸面反射镜，使一个光纤准直器射出的激光经过气体容器，再经反射镜反射后进入另一个光纤准直器；也可以将凹面或凸面反射镜设置在气体容器一侧的内部或者内壁上；也可以在气体容器内部的两侧均设置反射镜，两侧的反射镜至少有一侧设置凹面或凸面反射镜，激光在气体容器内部经过多次折射后经过射出点射出进入光纤准直器；还可以在气体容器外部的两侧相对设置两个反射镜，两侧的反射镜至少有一侧设置凹面或者凸面反射镜；当然可以在气体容器的四周设置凸面或凹面反射镜，以延长激光在气体容器内部的长度。
本发明的一种气体传感器检测系统的具体实施例，所述的气体传感器检测系统包括自校准气室，所述的自校准气室与上述自校准气室的实施例所述的自校准气室的结构相同，不再赘述。

Claims (10)

1.一种自校准气室，包括壳体，其特征在于：所述的壳体内设有用于容纳自校准气体的密闭的气体容器，所述的气体容器设有进气口和出气口，所述的气体容器的器壁上设有至少一对透光的射入点和射出点，当激光经过射入点射入至气体容器内时，可通过透射或反射从射出点射出。
2.根据权利要求1所述的自校准气室，其特征在于：所述的气体容器设有至少一个透光面，所述的射入点和射出点位于透光面上。
3.根据权利要求1所述的自校准气室，其特征在于：所述的气体容器设有两个相对设置的透光面，射入点和射出点仅设置一对且分别设置在两透光面上。
4.根据权利要求2所述的自校准气室，其特征在于：所述的气体容器为一体式的透光气体容器。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的自校准气室，其特征在于：当激光经过射入点和射出点时，所述的射入点和射出点处激光的入射路径和反射路径不共线。
6.根据权利要求5中任一项所述的自校准气室，其特征在于：所述的射入点和射出点所在的面均为斜面。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的自校准气室，其特征在于：所述的壳体内成对固设有用于支撑光纤准直器的准直器安装座，所述的壳体包括防护罩及底座，底座上设置有用于固定气体容器的气体容器固定座和用于固定准直器安装座的准直器支撑座。
8.一种气体传感器检测系统，包括自校准气室，所述的自校准气室包括壳体，其特征在于：所述的壳体内设有用于容纳自校准气体的密闭的气体容器，所述的气体容器设有进气口和出气口，所述的气体容器的器壁上设有至少一对透光的射入点和射出点，当激光经过射入点射入至气体容器内时，可通过透射或反射从射出点射出。
9.根据权利要求8所述的气体传感器检测系统，其特征在于：所述的气体容器设有至少一个透光面，所述的射入点和射出点位于透光面上。
10.根据权利要求8或9所述的气体传感器检测系统，其特征在于：当激光经过射入点和射出点时，所述的射入点和射出点处激光的入射路径和反射路径不共线。
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