CN107830976A - 用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置。包括壳体，还包括主镜、初级抑制单元、二级抑制单元、三级抑制单元、探测器接收透镜、探测器及激光准直器；初级抑制单元包括中继透镜、孔径光阑和对焦调节板，二级抑制单元包括三块宽带介质膜反射镜，三级抑制单元为带挡光环冷光阑；主镜和激光准直器位于壳体左端，初级抑制单元位于主镜右侧，二级抑制单元位于初级抑制单元的右侧，三块宽带介质膜反射镜分别位于壳体的右端、底端和顶端；带挡光环冷光阑位于第三宽带介质膜反射镜下方。探测器接收透镜和探测器的光感面分别位于带挡光环冷光阑的入射孔和出射孔。

Description

用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置
技术领域：
本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置。
背景技术：
氨气属可燃性气体，同时又是有毒物质,常温常压下易溶于水形成氨水，加压易被液化为无色液体。在涉氨制冷行业，液态氨或气态氨管道一旦发生泄漏，空气中氨气浓度（体积分数）达到15.8%-27%，遇明火则发生爆炸，可调谐半导体激光光谱吸收技术是检验涉氨管道泄漏的重要手段。
随着光电探测器的响应能力日益灵敏，对即使非常微弱的杂散辐射的探测能力也越来越强。由于高精度的探测设备的测量范围有限，如果杂散辐射入射量过大会将有效信号淹没。在对涉氨管道泄漏进行激光检测时，有效信号往往就会淹没在杂散辐射中，对精确的检测造成了很大的干扰。因此对杂散辐射的抑制，创造一个良好的测试环境，是激光检测涉氨管道泄漏技术的关键。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是：基于激光检测涉案管道泄漏时外部杂光和内部辐射对探测器的精度影响，提供一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置，通过对杂散辐射的吸收抑制，提升检测涉氨管道泄漏的精度，提供了一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置。
本发明采用的技术方案为：一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置，包括壳体，还包括主镜、初级抑制单元、二级抑制单元、三级抑制单元、探测器接收透镜、探测器及激光准直器；所述初级抑制单元包括中继透镜、孔径光阑和对焦调节板，二级抑制单元包括第一宽带介质膜反射镜、第二宽带介质膜反射镜及第三宽带介质膜反射镜，三级抑制单元为带挡光环冷光阑；所述主镜和激光准直器位于壳体左端，初级抑制单元位于主镜右侧，二级抑制单元位于初级抑制单元的右侧，第一宽带介质膜反射镜、第二宽带介质膜反射镜及第三宽带介质膜反射镜分别位于壳体的右端、底端和顶端；所述带挡光环冷光阑位于第三宽带介质膜反射镜下方。所述探测器接收透镜和探测器的光感面分别位于带挡光环冷光阑的入射孔和出射孔。
所述主镜和探测器接收透镜均采用菲涅尔透镜。
所述中继透镜安装于对焦调节板的孔径光阑内，通过平移对焦调节板使得主镜与中继透镜的焦点重合，以保证从中继透镜的出射光束与主光轴平行或基本平行。
所述探测器接收透镜和探测器的光感面分别位于带挡光环冷光阑的入射孔和出射孔内。
所述第一宽带介质膜反射镜、第二宽带介质膜反射镜及第三宽带介质膜反射镜的波长响应范围为1300nm-1900nm，且上述三块宽带介质膜反射镜均可调整角度。
所述壳体采用保温材料制成，其内壁为黑色涂层。
本发明的有益效果：主要优点为：
（1）、初级抑制单元采用孔径光阑，有限的通光孔使得有效回波光线可以全部透过，阻挡大部分外部杂光；
（2）、二级抑制单元由三个互成一定角度的宽带膜介质反射镜构成，形成有效光路，仅对特定波段的回波光线进行反射，而其余波段的杂光被透射，由其后向壳体内壁涂层吸收；
（3）、三级抑制单元采用带挡光环冷光阑，有效抑制装置内部及探测器表面的热辐射烦扰。
附图说明：
图1是本发明的结构原理示意图。
图2是本发明中具体实施方案的光学系统有效回波光路追迹。
具体实施方式：
参照图1和图2，附图均为简化的示意图用以说明本发明的基本结构、关键部件和主要用途，因此本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置，包括主镜1、初级抑制单元、二级抑制单元、三级抑制单元、探测器接收透镜2、探测器3、激光准直器4及壳体5；其中主镜1与探测器接收透镜2均采用菲涅尔透镜，初级抑制单元包括中继透镜6、孔径光阑7和对焦调节板8，二级抑制单元由三块宽带介质膜反射镜按照特定角度安装构成，三级抑制单元为带挡光环冷光阑10，各部分拼装固定形成一个整体。所述主镜1选取通光孔径为100mm，焦距160mm的菲涅尔透镜，探测器接收透镜2选取通光孔径为30mm，焦距30mm的菲涅尔透镜。主镜1中心开孔用于安装激光准直器4，激光准直器4通过单模光纤连接DFB激光器并由电流温控驱动进行控制。所述中继透镜6选用通光孔径为15.2mm，焦距10mm的透镜，安装在孔径光阑7内，通过平移对焦调节板8使得主镜1与中继透镜6焦点重合，以保证从中继透镜6的出射光束与主光轴平行或接近平行。
入射回波转换为平行光束后进入二级抑制单元，该单元由三块宽带介质膜反射镜组成，宽带介质膜反射镜仅可反射入射光束中的特定波段，而其余波段的杂光被透射，由反射镜后向壳体5内壁涂层吸收，经二级抑制单元的三次反射，可以起到对杂散辐射的吸收作用，宽带介质膜反射镜的波长响应范围在1300nm-1900nm，满足氨气吸收光谱1531nm的需求，第一宽带介质膜反射镜9-1位于壳体5份后部，离轴角为60°，第二宽带介质膜反射镜9-2位于壳体5的上部，离轴角为170°，第三宽带介质膜反射镜9-3位于壳体5的下部，离轴角为0°。探测器接收透镜2与探测器3的光感面分别位于带挡光环冷光阑10的入射孔与出射孔，经宽带介质膜反射镜三次反射后，光束入射至探测器接收透镜2，对光束进行第二次聚焦，最后光束入射至探测器2的光感面。三级抑制单元为带挡光环的冷光阑10，其内壁为黑色涂层，挡光环为二级等间距梯度布置。壳体5采用保温材料，内壁涂有消杂光涂层。所述的激光准直器4位于主镜1中心，整个装置采用发射/接收同光轴形式；所述的入射光束最终将入射至探测器接收透镜2进行第二次聚焦，增强探测器3对回波光线的光学接收效率。

Claims (6)

1.一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置，包括壳体（5），其特征在于，该抑制装置还包括主镜（1）、初级抑制单元、二级抑制单元、三级抑制单元、探测器接收透镜（2）、探测器（3）及激光准直器（4）；所述初级抑制单元包括中继透镜（6）、孔径光阑（7）和对焦调节板（8），二级抑制单元包括第一宽带介质膜反射镜（9-1）、第二宽带介质膜反射镜（9-2）及第三宽带介质膜反射镜（9-3），三级抑制单元为带挡光环冷光阑（10）；所述主镜（1）和激光准直器（4）位于壳体（5）左端，初级抑制单元位于主镜（1）右侧，二级抑制单元位于初级抑制单元的右侧，第一宽带介质膜反射镜（9-1）、第二宽带介质膜反射镜（9-2）及第三宽带介质膜反射镜（9-3）分别位于壳体（5）的右端、底端和顶端；所述带挡光环冷光阑（10）位于第三宽带介质膜反射镜（9-3）下方。所述探测器接收透镜（2）和探测器（3）的光感面分别位于带挡光环冷光阑（10）的入射孔和出射孔。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置，其特征在于：所述主镜（1）和探测器接收透镜（2）均采用菲涅尔透镜。
3.根据权利要求1所述的一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置，其特征在于：所述中继透镜（6）安装于对焦调节板（8）的孔径光阑（7）内，通过平移对焦调节板（8）使得主镜（1）与中继透镜（6）的焦点重合，以保证从中继透镜（6）的出射光束与主光轴平行或基本平行。
4.根据权利要求1所述的一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置，其特征在于：所述探测器接收透镜（2）和探测器（3）的光感面分别位于带挡光环冷光阑（10）的入射孔和出射孔内。
5.根据权利要求1所述的一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置，其特征在于：所述第一宽带介质膜反射镜（9-1）、第二宽带介质膜反射镜（9-2）及第三宽带介质膜反射镜（9-3）的波长响应范围为1300nm-1900nm，且上述三块宽带介质膜反射镜均可调整角度。
6.根据权利要求1所述的一种用于激光检测涉氨管道泄漏的杂散辐射多级抑制装置，其特征在于：所述壳体（5）采用保温材料制成，其内壁为黑色涂层。
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