CN108020528A - 一种实现多方法测量的激光对射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现多方法测量的激光对射装置，包括气体流通管道，气体流通管道侧壁外设置有激光源和光电探测器，光电探测器接收激光源发出的激光束，其中，有两条激光束同时垂直于管道气体流动方向平行通过气体流通管道。与现有技术相比，本发明通过在一个被测通道中同时发射多条激光线或者增加在一个通道上的激光线的长度，进而实现多方法测量。装置一体化设计，结构紧凑，可靠性高；独特的光路设计，多种的安装方式解决一个测试点可实现多种气体的在线分析；保证仪器在高粉尘、高颗粒物的工况条件下仍能准确分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现多方法测量的激光对射装置。
背景技术
激光对射装置是一台基于可调二极管激光器吸收光谱技术(TDLAS)，在烟道，管道，过程小屋以及类似物内进行连续在线气体监测的光学仪器。激光对射装置利用一个发射器/接收器配置 （彼此安装完全相反）去测量通过瞄准线路径的平均气体浓度，目前通常只能进行单一气体参数的测量，如果要进行多种气体的测量就需要更换装置，极为不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现多方法测量的激光对射装置，通过在一个被测同道中同时发射多条激光线或者增加在一个通道上的激光想的长度，进而实现多方法测量。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种实现多方法测量的激光对射装置，包括气体流通管道，气体流通管道侧壁外设置有激光源和光电探测器，光电探测器接收激光源发出的激光束，其中，有两条激光束同时垂直于管道气体流动方向平行通过气体流通管道。
方案进一步是：所述两条激光束是两条射线方向相同的激光束，两条激光束由激光源通过设置在气体流通管道一边侧壁外安装的两个激光发生器经两个集成的准直器发出，所述光电探测器有两个，两个光电探测器集成设置在气体流通管道另一边侧壁接收两个集成的准直器发出的激光。
方案进一步是：所述两条激光束是两条射线方向相反的激光束，在气体流通管道一边侧壁外设置所述准直器和光电探测器，在气体流通管道另一边侧壁外设置有全反射角镜，所述激光源产生的激光经所述准直器发出穿过气体流通管道至全反射角镜反射，通过全反射角镜反射后的激光束返回再次穿过气体流通管道被与准直器一起集成设置在同一侧的光电探测器接收。
方案进一步是：所述两个准直器平行并排安装在第一壳体端板外侧，第一壳体中设置有防尘隔热玻璃板，第一壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第一壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，所述两个光电探测器平行并排安装在第二壳体端板外侧，第二壳体中设置有防尘隔热玻璃板，第二壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第二壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，所述第一壳体中的防尘隔热玻璃板与所述第二壳体中的防尘隔热玻璃板倾斜方向相反。
方案进一步是：所述光电探测器和准直器平行并排安装在第三壳体端板外侧，第三壳体中设置有防尘隔热玻璃板，第三壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第三壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，所述全反射角镜安装在第四壳体端板外侧，第四壳体中设置有防尘隔热玻璃板，第四壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第四壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，所述第三壳体中的防尘隔热玻璃板与所述第四壳体中的防尘隔热玻璃板倾斜方向相反。
与现有技术相比，本发明的有益效果：通过在一个被测通道中同时发射多条激光线或者增加在一个通道上的激光线的长度，进而实现多方法测量。装置一体化设计，结构紧凑，可靠性高；独特的光路设计，多种的安装方式解决一个测试点可实现多种气体的在线分析；保证仪器在高粉尘、高颗粒物的工况条件下仍能准确分析。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
附图说明
图1为第一实施方案的结构示意图；
图2为第二实施方案的结构示意图。
具体实施方式
一种实现多方法测量的激光对射装置，包括气体流通管道1，气体流通管道侧壁外设置有激光源和光电探测器，光电探测器接收激光源发出的激光束2，其中，有两条激光束同时垂直于管道气体流动方向平行通过气体流通管道。装置利用TDLAS技术通过激光吸收调制技术进行气体传感。该装置采用对射式的基础安装方式可以用多种方法在各种复杂工况下根据接收到的极光信息在线分析包括O2、CO、NH3、CO2、CH4、H2O等在内的多种气体，被测气体浓度涵盖常量到微量。
其中的结构有两种实施方案：
第一种方案如图1所示，是所述两条激光束是两条射线方向相同的激光束，其中的两条激光束由激光源3通过设置在气体流通管道一边侧壁外安装的两个集成的准直器4发出，所述光电探测器5有两个，两个光电探测器集成设置在气体流通管道另一边侧壁外侧接收两个集成的准直器发出的激光。
在第一种方案中：所述两个准直器平行并排安装在第一壳体6的后端板601的外侧，准直器的前端设置有调节法兰401，第一壳体中设置有防尘隔热玻璃,7，第一壳体的前端通过一个缩窄的通道8以及法兰9固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板起到了隔热防成的作用，同时为了不使激光穿过时发生散射，将所述防尘隔热玻璃板平面与所述第一壳体端板平面从下至上向内（就是如图1所示，玻璃板平面上端靠近气体流通管道）呈7至8度倾斜设置，在对面，所述两个光电探测器平行并排安装在第二壳体10的后端板10-1外侧，光电探测器的前端设置有调节法兰501，第二壳体中设置有防尘隔热玻璃板11，第二壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第二壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，作用如前所述，并且，所述第一壳体中的防尘隔热玻璃板与所述第二壳体中的防尘隔热玻璃板倾斜方向相反。
由于每一种气体在特定的波长都有不同的吸收线，激光波长穿过一条选定的待测气体的吸收线被扫描。准直器和光电探测器之间光路上的目标气体分子的吸收不同，激光波长不同，探测光强随激光波长而变化。这样第一种方案就可以同时在线分析两种不同气体。
第二种方案如图2所示：所述两条激光束是两条射线方向相反的激光束，在气体流通管道一边侧壁外设置所述激光源12和光电探测器13，在相对的气体流通管道另一边侧壁外设置有全反射角镜14，所述激光源产生的激光经一个准直器15发出穿过气体流通管道至全反射角镜反射，准直器的前端设置有调节法兰1501，通过全反射角镜反射后的激光束返回再次穿过气体流通管道被与准直器一起集成设置在同一侧的光电探测器接收。
在第二种方案中：所述光电探测器和准直器平行并排安装在第三壳体16的后端板1601外侧，第三壳体中设置有防尘隔热玻璃板17，第三壳体的前端通过法兰18固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第三壳体端板平面从下至上向内（就是如图2所示，玻璃板平面上端靠近气体流通管道）呈7至8度倾斜设置，所述全反射角镜安装在第四壳体19后端板1901外侧，第四壳体中设置有防尘隔热玻璃板20，第四壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第四壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，所述第三壳体中的防尘隔热玻璃板与所述第四壳体中的防尘隔热玻璃板倾斜方向相反。防尘隔热玻璃板的作用如前所述。
在第二种方案中激光从准直器入射到测试管道经全反射镜反射给光电探测器，此结构经过一次反射，在同一测试点光路增加了一倍，提高了气体的检测下线，适合检测ppm甚至ppb量级低含量组分。
Claims (5)
1.一种实现多方法测量的激光对射装置，包括气体流通管道，气体流通管道侧壁外设置有激光源和光电探测器，光电探测器接收激光源发出的激光束，其特征在于，有两条激光束同时垂直于管道气体流动方向平行通过气体流通管道。
2.根据权利要求1所述的实现多方法测量的激光对射装置，其特征在于，所述两条激光束是两条射线方向相同的激光束，两条激光束由激光源通过设置在气体流通管道一边侧壁外安装的两个集成的准直器发出，所述光电探测器有两个，两个光电探测器集成设置在气体流通管道另一边侧壁接收两个集成的准直器发出的激光。
3.根据权利要求1所述的实现多方法测量的激光对射装置，其特征在于，所述两条激光束是两条射线方向相反的激光束，在气体流通管道一边侧壁外设置所述准直器和光电探测器，在气体流通管道另一边侧壁外设置有全反射角镜，所述激光源产生的激光经所述准直器发出穿过气体流通管道至全反射角镜反射，通过全反射角镜反射后的激光束返回再次穿过气体流通管道被与准直器一起集成设置在同一侧的光电探测器接收。
4.根据权利要求2所述的实现多方法测量的激光对射装置，其特征在于，所述两个准直器平行并排安装在第一壳体端板外侧，第一壳体中设置有防尘隔热玻璃板，第一壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第一壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，所述两个光电探测器平行并排安装在第二壳体端板外侧，第二壳体中设置有防尘隔热玻璃板，第二壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第二壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，所述第一壳体中的防尘隔热玻璃板与所述第二壳体中的防尘隔热玻璃板倾斜方向相反。
5.根据权利要求3所述的实现多方法测量的激光对射装置，其特征在于，所述光电探测器和准直器平行并排安装在第三壳体端板外侧，第三壳体中设置有防尘隔热玻璃板，第三壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第三壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，所述全反射角镜安装在第四壳体端板外侧，第四壳体中设置有防尘隔热玻璃板，第四壳体的前端固定在气体流通管道侧壁上，所述防尘隔热玻璃板平面与所述第四壳体端板平面呈7至8度倾斜设置，所述第三壳体中的防尘隔热玻璃板与所述第四壳体中的防尘隔热玻璃板倾斜方向相反。
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