CN107389622A - 一种用于测量天然气透射光谱的光学腔 - Google Patents

一种用于测量天然气透射光谱的光学腔 Download PDF

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沈书乾
李海三
李栋
谢文杰
吕妍
陈阮
吕敏
郑国华
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Northeast Petroleum University
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Guangdong Institute Of Special Equipment Inspection And Research Maoming Institute Of Inspection
Northeast Petroleum University
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Abstract

本发明涉及一种光谱仪测量用光学腔，具体涉及一种用于测量天然气透射光谱的光学腔。该光学腔的壳体外部设有橡塑保温板，壳体左侧和顶部分别设有光束入射窗和光束射出窗，光束射入窗和光束射出窗上分别安装有光学窗片；壳体的内壁上固定有第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜及第六反射镜；壳体内设有两个液氮输送管，液氮输送管上设有翅片，壳体的顶部和底部分别设有进气管和出气管；光学窗片采用溴化钾材料制成；液氮输送管为不锈钢钢管，所述的翅片的材质为铝；两个液氮输送管分别位于壳体的上部和下部；液氮输送管在光线传输路径处为弧形设计；进气管、出气管及液氮输送管上安装有控制阀。

Description

一种用于测量天然气透射光谱的光学腔
技术领域：
本发明涉及一种光谱仪测量用光学腔，具体涉及一种用于测量天然气透射光谱的光学腔。
背景技术：
天然气是我国的重要能源资源，随着社会科技的进步，对天然气的分析检测提出了更高的要求，光学检测技术在天然气检测领域的应用也不断深入，但现阶段只能实现常温条件下天然气的光学检测，而在天然气的检测研究过程中，温度因素对其光学特性的影响是不容忽视的，掌握天然气的低温光学特性，是天然气研究领域的一个重要技术支撑。故此，设计一种用于测量天然气透射光谱的光学腔是十分必要的。
发明内容：
本发明弥补和改善了上述现有技术的不足之处，提供了一种用于测量天然气透射光谱的光学腔，可以用于低温条件下天然气透射光谱的测量，该光学腔可以很好的在低温条件下对天然气的透射光谱进行测量，并解决了气体对光的弱吸收难题。
本发明采用的技术方案为：一种用于测量天然气透射光谱的光学腔，该光学腔的壳体外部设有橡塑保温板，壳体左侧和顶部分别设有光束入射窗和光束射出窗，光束射入窗和光束射出窗上分别安装有光学窗片；壳体的内壁上固定有第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜及第六反射镜；壳体内设有两个液氮输送管，液氮输送管上设有翅片，壳体的顶部和底部分别设有进气管和出气管。
所述的光学窗片采用溴化钾材料制成。
所述的液氮输送管为不锈钢钢管，所述的翅片的材质为铝。
所述的两个液氮输送管分别位于壳体的上部和下部。
所述的液氮输送管在光线传输路径处为弧形设计。
所述的进气管、出气管及液氮输送管上安装有控制阀。
本发明的有益效果：本发明是用于天然气透射光谱测量的光学用光学腔，由于具有液氮制冷装置，可以实现天然气低温条件下的透射光谱测量，并能在测量过程中维持所需温度恒定不变，在制冷过程中可以通过液氮的输送量来控制光学腔内的温度，这加大了天然气透射光谱低温条件下的测量范围，同时，光学腔内设有多个反射镜，实现了光线在腔内的多次传输，克服了气体对光弱吸收的难点，这为天然气透射光谱的精准测量提供了技术保障。光学腔外裹有橡塑保温板，具有密封保温的作用。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
参照图1，在使用该光学腔测量前，分别安装好两个光学窗片14，光学窗片14的安装固定方式为螺纹固定。天然气由进气管5排入腔内，腔内空气由出气管12排除，天然气充满光学腔的内腔后关闭进气管5和出气管12的控制阀。液氮分别通过两个液氮传输管10进行传输，并通过翅片9使得腔内温度达到所需温度值，光线透过光束入射窗15进入光学腔内，依次经过第一反射镜7、第二反射镜3、第三反射镜8、第四反射镜6、第五反射镜13及第六反射镜11反射后，透过光束射出窗2的光线被光谱仪探测器接收，测量过程中，各个反射镜固定不动，确保了测量光路严格按照设定轨迹通过，避免光线发生位移。基于天然气比空气轻，测量前向位于上面的进气管5通入天然气，空气不断受压于天然气而排出光学腔，待空气排净后关闭出气管12的控制阀。基于热交换原理向两个液氮输送管10内通入液氮实现光学腔的低温环境，液氮的输送量由控制阀进行控制，可以实现同一样品不同温度条件下的测量要求。待光学腔内天然气温度达到设定值后开始进行透射光谱测量，光源光束穿过光束入射窗15的光学窗片14后进入光学腔内，经过多个反射镜多次反射的光束穿过光束射出窗2的光学窗片14后被光谱仪探测器接收，一定条件下的天然气透射光谱便呈现在显示屏上，完成测量任务。上述液氮输送管10的材料是不锈钢钢管，翅片9材料为铝，对光学腔的腔内有效地进行了降温，同时光学腔外包裹的橡塑保温板4起到了密闭和保温的双重作用。上述用于测量天然气透射光谱的光学腔，可以通过液氮的输送量来调节光学腔内的温度值，可以实现不同低温条件下的气体样品测量，以扩大光谱特性的测量范围。

Claims (6)

1.一种用于测量天然气透射光谱的光学腔，其特征在于：该光学腔的壳体（1）外部设有橡塑保温板（4），壳体（1）左侧和顶部分别设有光束入射窗（15）和光束射出窗（2），光束射入窗（15）和光束射出窗（2）上分别安装有光学窗片（14）；壳体（1）的内壁上固定有第一反射镜（7）、第二反射镜（3）、第三反射镜（8）、第四反射镜（6）、第五反射镜（13）及第六反射镜（11）；壳体（1）内设有两个液氮输送管（10），液氮输送管（10）上设有翅片（9），壳体（1）的顶部和底部分别设有进气管（5）和出气管（12）。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量天然气透射光谱的光学腔，其特征在于：所述的光学窗片（14）采用溴化钾材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量天然气透射光谱的光学腔，其特征在于：所述的液氮输送管（10）为不锈钢钢管，所述的翅片（9）的材质为铝。
4.根据权利要求1所述的一种用于测量天然气透射光谱的光学腔，其特征在于：所述的两个液氮输送管（10）分别位于壳体（1）的上部和下部。
5.根据权利要求1所述的一种用于测量天然气透射光谱的光学腔，其特征在于：所述的液氮输送管（10）在光线传输路径处为弧形设计。
6.根据权利要求1所述的一种用于测量天然气透射光谱的光学腔，其特征在于：所述的进气管（5）、出气管（12）及液氮输送管（10）上安装有控制阀。
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