CN111044474A - 适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪 - Google Patents
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Abstract
一种适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其包括：光源组件、接口密封圈组件一、电缆组一、角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件、电源板、电缆组二、电气主板、接口密封圈组件二、接口密封圈组件三、气体室、电池、气泵、电磁阀，其中：光源组件包括准直镜、红外光源和平面反射镜三，角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件包括透光窗片、平面反射镜一、平面反射镜二、激光探测器、分束器、平面反射镜四、密封窗片一、密封窗片二、红外探测器、椭球镜、抛物镜、动镜、定镜和激光器，气体室包括密封窗片三、凹面镜一、凹面镜二、凹面镜三和密封窗片四。本发明的技术指标和环境适用性都优于国外相应产品，可以在我国幅员辽阔广大地区推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及气体分析领域，具体而言，涉及一种适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪。
背景技术
傅立叶变换红外(FTIR)气体分析仪是当前气体浓度检测最为理想的方法之一，它灵敏度高、波数准确、重复性好，且运用范围广。相对于其他检测技术，因其具有使用简便、测试快速，轻巧便携等优点，被广泛用于环境空气污染应急监测中。
目前，利用傅立叶变换红外技术进行野外气体检测，多数采用车载实验室傅立叶变换红外光谱仪，在仪器的样品仓使用气体室采样附件进行气体检测。
傅立叶变换红外光谱仪的核心是迈克尔逊干涉仪，其受到温度、湿度和振动等外界环境影响，由于实验室傅立叶变换红外光谱仪是基于良好的实验室环境设计的，故无法满足野外复杂的工作环境。
目前，商品化的便携式傅立叶变换红外气体分析仪主要被国外少数几个品牌完全垄断，其针对野外工作环境对核心迈克尔逊干涉仪进行了优化，并将红外光源、干涉仪、气体室、检测器和信号处理电子组件进行了集成一体化设计，可以脱离车载使用方式便携使用。
我国地域广袤、地形多样、气候复杂，便携式傅立叶变换红外气体分析仪工作条件要求较高，无法满足野外复杂环境下的应用需求。
气体分析仪的光路环境中水蒸汽和二氧化碳引起的吸收，导致最终采集得到的光谱数据的准确性大大降低。采用氮气吹扫和软件后期数据处理的方式也只能克服一部分不利影响，但是并没有根本上解决问题。
另外，由于国外品牌的垄断，使得气体分析仪价格十分昂贵，无法在我国大部分地区推广使用。因此设计开发具有我国自主知识产权，并适合野外复杂环境的商品化便携式傅立叶红外气体分析仪具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，用以克服上述现有技术存在的不足。
为达到上述目的，本发明提供了一种适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其包括：光源组件、接口密封圈组件一、电缆组一、角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件、电源板、电缆组二、电气主板、接口密封圈组件二、接口密封圈组件三、气体室、电池、气泵、电磁阀，其中：
所述光源组件包括准直镜、红外光源和平面反射镜三，
所述角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件包括透光窗片、平面反射镜一、平面反射镜二、激光探测器、分束器、平面反射镜四、密封窗片一、密封窗片二、红外探测器、椭球镜、抛物镜、动镜、定镜和激光器，
所述气体室包括密封窗片三、凹面镜一、凹面镜二、凹面镜三和密封窗片四；
所述光源组件用于产生红外辐射光源，所述准直镜用于将红外光源发出的光反射，以形成红外平行光，并将红外平行光发射至所述平面反射镜三，所述平面反射镜三用于将发射至平面反射镜三的红外平行光转向90度后再发射至分束器；
所述激光器用于产生激光光束并将其发射至透光窗片，所述透光窗片用于透射激光光束，所述平面反射镜一用于接收透射过透光窗片的激光光束，并将激光光束转向90°后反射至平面反射镜二，所述平面反射镜二用于接收平面反射镜一反射的激光光束，并将激光光束转向90°后反射至分束器；
所述分束器用于将发射至分束器的红外平行光分成两束，一束为红外反射光一，另一束为红外透射光，并将红外反射光一发射至定镜，将红外透射光发射至动镜；
所述定镜用于将分束器发射的红外反射光一再反射回分束器，形成红外反射光二；
所述动镜用于在动镜移动的同时，将分束器发射的红外透射光再反射回分束器，形成红外反射光三；
所述分束器还用于接收定镜的红外反射光二与动镜的红外反射光三，形成干涉光，并将干涉光发射至平面反射镜四，所述分束器将发射至分束器的激光光束分成两束，一束为激光反射光一，另一束为激光透射光一，并将激光反射光一发射至定镜，将激光透射光一发射至动镜；
所述定镜还用于将分束器发射的激光反射光一再反射回分束器，形成激光反射光二；
所述动镜还用于在动镜移动的同时，将分束器发射的激光透射光再反射回分束器，形成激光反射光三；
所述分束器还用于接收定镜的激光反射光二与动镜的激光反射光三，并将定镜的激光反射光二反射，形成激光反射光四，再发射至激光探测器，所述分束器将动镜的激光反射光三透射，形成激光透射光二，再发射至激光探测器；
所述激光探测器用于接收分束器反射的激光反射光四和分束器透射的激光透射光二；
所述动镜与一直线导轨固定连接，所述直线导轨与一音圈马达连接；
所述音圈马达用于驱动所述直线导轨移动；
所述平面反射镜四用于透射分束器发射的干涉光平行光转向90度，再发射至抛物镜；
所述抛物镜用于将平面反射镜四反射至抛物镜的干涉光反射后，透射过密封窗片一；
所述密封窗片一用于透射抛物镜反射的干涉光；
所述密封窗片二用于透射通过气体室的干涉光；
所述椭球镜用于将发射至椭球镜的干涉光会聚至红外探测器的焦点上；
沿分束器中央的直径方向设有呈条状的红外分束膜，在条状红外分束膜的两边为激光分束膜，所述红外分束膜用于反射或透过红外光束，所述激光分束膜用于反射或透过激光光束；
密封窗片三用于透射密封窗片一透射的干涉光；
凹面镜一用于将密封窗片三透射的干涉光循环多次反射至凹面镜三；
凹面镜三用于将发射至凹面镜一的干涉光循环多次反射回凹面镜一，循环多次后，将发射至凹面镜一的干涉光循环多次反射至凹面镜二；
凹面镜二用于将发射至凹面镜三的干涉光循环多次反射回凹面镜三，循环多次后，将发射至凹面镜三的干涉光透射过一密封窗片四；
密封窗片四用于透射发射至凹面镜二的干涉光。
在本发明的一实施例中，所述准直镜为准直抛物镜。
在本发明的一实施例中，所述激光器为850nm温控半导体激光器。所述激光分束膜为与850nm温控半导体激光器匹配的激光分束膜，所述分束器为硒化锌分束器，
在本发明的一实施例中，所述准直镜、平面反射镜一、平面反射镜三、椭球镜、抛物镜、动镜、定镜、凹面镜一、凹面镜二和凹面镜三的光学反射面为镀金光学反射面
在本发明的一实施例中，所述角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件还包括：密封腔、底板一和上盖；
所述激光器、激光探测器、分束器、定镜、动镜、直线导轨、音圈马达、透光窗片、平面反射镜一、平面反射镜二、平面反射镜四、椭球镜、抛物镜和红外探测器均位于上盖的下方并且固定连接于底板一上，所述气体室固定连接于底板上。
在本发明的一实施例中，所述密封腔的外壁设有接口密封圈组件一、接口密封圈组件二和接口密封圈组件三；
所述接口密封圈组件一用于：光源组件和角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件通过卡扣式密封连接，将光源组件悬挂于角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件侧边；
所述接口密封圈组件二用于：将角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件的密封窗片一和气体室的密封窗片三通过卡扣式密封连接。
所述接口密封圈组件三用于：将角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件的密封窗片二和气体室的密封窗片四通过卡扣式密封连接。
在本发明的一实施例中，所述角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件具有如下设置：
在所述密封腔的底部与底板一之间的固定连接面处设有密封圈；
在所述密封腔的上部与上盖之间的固定连接面处设有密封圈；
在所述接口密封圈组件一、接口密封圈组件二和接口密封圈组件三内部设有密封圈；
所述密封圈为氰橡胶密封圈。
在本发明的一实施例中，底板一下方设有一底板二，底板一和底板二之间设有减震器一、减震器二和减震器三；
所述减震器一、减震器二位于角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件下方；
减震器三位于气体室下方；
所述减震器一、减震器二和减震器三用于减小环境中振动、冲击对干涉仪干涉度的影响；
所述减震器一、减震器二和减震器三为橡胶平板式减震器，
所述电源板、电气主板、电池、气泵和电磁阀位于底板二上。
本发明提供的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪重点进行了以下设计：
1.光路组件密封设计：从红外光源组件、干涉仪及光路组件和气体室全部采用密封设计；光源组件与干涉仪及光路组件之间，干涉仪及光路组件与气体室之间，通过接口密封圈卡扣方式连接。
整个气体分析仪光路是在光源密封腔、干涉仪及光路密封腔和气体室3个密封性能良好的腔体中，通过对气体分析仪吹扫口和气体分析仪零气进口进行氮气吹扫，可以完全去除环境空气中水和二氧化碳影响。
2.分区抗震平台设计：针对复杂的野外环境，进行高稳定性模块化分区设计，干涉仪底板采用双层结构中置减震器的方式最大程度减小环境中振动、冲击等对干涉仪干涉度进而对气体分析仪整体稳定度的影响。将干涉仪及光路密封腔和气体室置于上层底板上，保证气体分析仪光路在使用过程中稳定。其他和光路无关组件直接置于下层底板上。
减震器材料和形式的的选择对功能的完成也很重要，过硬的材料吸振不足不能良好减震，而过软的材料位移量大会放大振幅。经过对体积、重量、结构重心分布、冲振条件、设计冗量等综合考虑，优选了一种橡胶平板式减震器，三点布局使得干涉仪整体更加稳固。使气体分析仪具有优良的环境适用性，具有抗震动、机械性能稳定、长期工作性能稳定和维修性能好等特点。
3.温度稳定性设计：影响气体分析仪的温度稳定性的主要发热源是激光器和红外光源。由于气体分析仪密封设计，外界和气体分析仪内部很少有空气的交换。所以解决散热问题的就非常关键。
因此，采用温控半导体激光器代替了传统的发热量大的氦氖激光器，去除氦氖激光器发热源的影响。采用红外光源悬挂设计，将红外光源设计为一个相对独立的组件，红外光源的外壳是一个大的散热体，减小红外光源对气体分析仪的影响。保证了气体分析仪在长期使用过程中的温度稳定性。
本发明拥有完全自主知识产权，为适合野外复杂环境的商品化便携式傅立叶红外气体分析仪，打破了国外品牌的垄断，技术指标和环境适用性都优于国外相应产品，可以在我国幅员辽阔广大地区推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪的俯视示意图；
图2为本发明一实施例的减震部分的俯视示意图；
图3为本发明一实施例的干涉仪及光路组件腔体的侧视示意图；
图4为本发明一实施例的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪的光学原理示意图。
附图标记说明：1-光源组件；2-接口密封圈组件一；3-电缆组一；4-角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件；5-电源板；6-电缆组二；7-电气主板；8-接口密封圈组件二；9-接口密封圈组件三；10-气体室；11-电池；12-气体室进气口；13-气体室出气口；14-电磁阀出气口；15-气泵入口；16-气泵出口；17-气泵；18-电磁阀；19-气体分析仪气体出口；20-气体分析仪样气进口；21-气体分析仪零气进口；22-气体分析仪吹扫口；23-电磁阀进气口一；24-电磁阀进气口二；25-干涉仪及光路组件吹扫口；26-减震器一；27-减震器二；28-减震器三；29-上盖；30-密封腔；31-底板一；32-底板二；33-透光窗片；34-平面反射镜一；35-平面反射镜二；36-准直镜；37-红外光源；38-平面反射镜三；39-激光探测器；40-分束器；41-平面反射镜四；42-密封窗片一；43-密封窗片三；44-凹面镜一；45-凹面镜二；46-凹面镜三；47-密封窗片四；48-密封窗片二；49-红外探测器；50-椭球镜；51-抛物镜；52-动镜；53-定镜；54-激光器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪的俯视示意图，图2为本发明一实施例的减震部分的俯视示意图，图3为本发明一实施例的干涉仪及光路组件腔体的侧视示意图，图4为本发明一实施例的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪的光学原理示意图。如图1-图4所示，本发明提供的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪包括：光源组件1、接口密封圈组件一2、电缆组一3、角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件4、电源板5、电缆组二6、电气主板7、接口密封圈组件二8、接口密封圈组件三9、气体室10、电池11、气泵17、电磁阀18，其中：
所述光源组件1包括准直镜36、红外光源37和平面镜一38，
所述角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件4包括透光窗片33、平面反射镜一34、平面反射镜二35、激光探测器39、分束器40、平面反射镜四41、密封窗片一42、密封窗片二48、红外探测器49、椭球镜50、抛物镜51、动镜52、定镜53和激光器54，
所述气体室10包括密封窗片三43、凹面镜一44、凹面镜二45、凹面镜三46和密封窗片四47；
所述光源组件1用于产生红外辐射光源，所述准直镜36用于将红外光源37发出的光反射，以形成红外平行光，并将红外平行光发射至所述平面反射镜三38，所述平面反射镜三38用于将发射至平面反射镜三38的红外平行光转向90度后再发射至分束器40；
所述激光器54用于产生激光光束并将其发射至透光窗片33，所述透光窗片33用于透射激光光束，所述平面反射镜一34用于接收透射过透光窗片33的激光光束，并将激光光束转向90°后反射至平面反射镜二35，所述平面反射镜二35用于接收平面反射镜一34反射的激光光束，并将激光光束转向90°后反射至分束器40；
所述分束器40用于将发射至分束器40的红外平行光分成两束，一束为红外反射光一，另一束为红外透射光，并将红外反射光一发射至定镜53，将红外透射光发射至动镜52；
所述定镜53用于将分束器40发射的红外反射光一再反射回分束器40，形成红外反射光二；
所述动镜52用于在动镜52移动的同时，将分束器40发射的红外透射光再反射回分束器40，形成红外反射光三；
所述分束器40还用于接收定镜53的红外反射光二与动镜52的红外反射光三，形成干涉光，并将发射至平面反射镜四41，所述分束器40将发射至分束器40的激光光束分成两束，一束为激光反射光一，另一束为激光透射光一，并将激光反射光一发射至定镜53，将激光透射光一发射至动镜52；
所述定镜53还用于将分束器40发射的激光反射光一再反射回分束器40，形成激光反射光二；
所述动镜52还用于在动镜52移动的同时，将分束器40发射的激光透射光再反射回分束器40，形成激光反射光三；
所述分束器40还用于接收定镜53的激光反射光二与动镜52的激光反射光三，并将定镜53的激光反射光二反射，形成激光反射光四，再发射至激光探测器39，所述分束器40将动镜52的激光反射光三透射，形成激光透射光二，再发射至激光探测器39；
所述激光探测器39用于接收分束器40反射的激光反射光四和分束器40透射的激光透射光二；
所述动镜52与一直线导轨(图中未示出)固定连接，所述直线导轨与一音圈马达(图中未示出)连接，本发明虽未呈现直线导轨和音圈马达的具体形式，但其对本领域技术人员来说属于常用技术手段，故不予赘述；
所述音圈马达用于驱动所述直线导轨移动；
所述平面反射镜四41用于透射分束器40发射的干涉光平行光转向90度，再发射至抛物镜51；
所述抛物镜51用于将平面反射镜四41反射至抛物镜51的干涉光反射后，透射过密封窗片一42；
所述密封窗片一42用于透射抛物镜51反射的干涉光；
所述密封窗片二48用于透射通过气体室10的干涉光；
所述椭球镜50用于将发射至椭球镜50的干涉光会聚至红外探测器49的焦点上；
沿分束器40中央的直径方向设有呈条状的红外分束膜，在条状红外分束膜的两边为激光分束膜，所述红外分束膜用于反射或透过红外光束，所述激光分束膜用于反射或透过激光光束；
密封窗片三43用于透射密封窗片一42透射的干涉光；
凹面镜一44用于将密封窗片三43透射的干涉光循环多次反射至凹面镜三46；
凹面镜三46用于将发射至凹面镜一44的干涉光循环多次反射回凹面镜一44，循环多次后，将发射至凹面镜一44的干涉光循环多次反射至凹面镜二45；
凹面镜二45用于将发射至凹面镜三46的干涉光循环多次反射回凹面镜三46，循环多次后，将发射至凹面镜三46的干涉光透射过一密封窗片四47；
密封窗片四47用于透射发射至凹面镜二45的干涉光。
如图1所示，气体分析仪气体出口19、气体分析仪样气进口20、气体分析仪零气进口21、气体分析仪吹扫口22、电磁阀进气口一23、电磁阀进气口二24和干涉仪及光路组件吹扫口25供气流通过。
本实施例中，所述准直镜36为准直抛物镜。
本实施例中，所述激光器54为850nm温控半导体激光器。所述激光分束膜为与850nm温控半导体激光器匹配的激光分束膜，所述分束器40为硒化锌分束器，
本实施例中，所述准直镜36、平面反射镜一34、平面反射镜四41、椭球镜50、抛物镜51、动镜52、定镜53、凹面镜一44、凹面镜二45和凹面镜三46的光学反射面为镀金光学反射面
本实施例中，所述角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件4还包括：密封腔30、底板一31和上盖29；
所述激光器54、激光探测器39、分束器40、定镜53、动镜52、直线导轨、音圈马达、透光窗片33、平面反射镜一34、平面反射镜二35、平面反射镜四41、椭球镜50、抛物镜51和红外探测器49均位于上盖的下方并且固定连接于底板一31上，所述气体室10固定连接于底板一31上。
本实施例中，所述密封腔的外壁设有接口密封圈组件一2、接口密封圈组件二8和接口密封圈组件三9；
所述接口密封圈组件一2用于：光源组件1和角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件4通过卡扣式密封连接，将光源组件1悬挂于角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件4侧边；
所述接口密封圈组件二8用于：将角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件4的密封窗片一42和气体室10的密封窗片三43通过卡扣式密封连接。
所述接口密封圈组件三9用于：将角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件4的密封窗片二48和气体室10的密封窗片四47通过卡扣式密封连接。
本实施例中，所述角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件4具有如下设置：
在所述密封腔30的底部与底板一31之间的固定连接面处设有密封圈；
在所述密封腔30的上部与上盖之间的固定连接面处设有密封圈；
在所述接口密封圈组件一2、接口密封圈组件二8和接口密封圈组件三9内部设有密封圈；
所述密封圈为氰橡胶密封圈。
本实施例中，底板一31下方设有一底板二32，底板一31和底板二32之间设有减震器一26、减震器二27和减震器三28；
所述减震器一26、减震器二27位于角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件4下方；
减震器三28位于气体室10下方；
所述减震器一26、减震器二27和减震器三28用于减小环境中振动、冲击对干涉仪干涉度的影响；
所述减震器一26、减震器二27和减震器三28为橡胶平板式减震器，
所述电源板5、电气主板7、电池11、气泵17和电磁阀18位于底板二32上。
本发明提供的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪重点进行了以下设计：
1.光路组件密封设计：从红外光源组件、干涉仪及光路组件和气体室全部采用密封设计；光源组件与干涉仪及光路组件之间，干涉仪及光路组件与气体室之间，通过接口密封圈卡扣方式连接。
整个气体分析仪光路是在光源密封腔、干涉仪及光路密封腔和气体室3个密封性能良好的腔体中，通过对气体分析仪吹扫口和气体分析仪零气进口进行氮气吹扫，可以完全去除环境空气中水和二氧化碳影响。
2.分区抗震平台设计：针对复杂的野外环境，进行高稳定性模块化分区设计，干涉仪底板采用双层结构中置减震器的方式最大程度减小环境中振动、冲击等对干涉仪干涉度进而对气体分析仪整体稳定度的影响。将干涉仪及光路密封腔和气体室置于上层底板上，保证气体分析仪光路在使用过程中稳定。其他和光路无关组件直接置于下层底板上。
减震器材料和形式的的选择对功能的完成也很重要，过硬的材料吸振不足不能良好减震，而过软的材料位移量大会放大振幅。经过对体积、重量、结构重心分布、冲振条件、设计冗量等综合考虑，优选了一种橡胶平板式减震器，三点布局使得干涉仪整体更加稳固。使气体分析仪具有优良的环境适用性，具有抗震动、机械性能稳定、长期工作性能稳定和维修性能好等特点。
3.温度稳定性设计：影响气体分析仪的温度稳定性的主要发热源是激光器和红外光源。由于气体分析仪密封设计，外界和气体分析仪内部很少有空气的交换。所以解决散热问题的就非常关键。
因此，采用温控半导体激光器代替了传统的发热量大的氦氖激光器，去除氦氖激光器发热源的影响。采用红外光源悬挂设计，将红外光源设计为一个相对独立的组件，红外光源的外壳是一个大的散热体，减小红外光源对气体分析仪的影响。保证了气体分析仪在长期使用过程中的温度稳定性。
本发明拥有完全自主知识产权，为适合野外复杂环境的商品化便携式傅立叶红外气体分析仪，打破了国外品牌的垄断，技术指标和环境适用性都优于国外相应产品，可以在我国幅员辽阔广大地区推广使用。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其特征在于，包括：光源组件(1)、接口密封圈组件一(2)、电缆组一(3)、角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件(4)、电源板(5)、电缆组二(6)、电气主板(7)、接口密封圈组件二(8)、接口密封圈组件三(9)、气体室(10)、电池(11)、气泵(17)、电磁阀(18)，其中：
所述光源组件(1)包括准直镜(36)、红外光源(37)和平面反射镜三(38)，
所述角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件(4)包括透光窗片(33)、平面反射镜一(34)、平面反射镜二(35)、激光探测器(39)、分束器(40)、平面反射镜四(41)、密封窗片一(42)、密封窗片二(48)、红外探测器(49)、椭球镜(50)、抛物镜(51)、动镜(52)、定镜(53)和激光器(54)，
所述气体室(10)包括密封窗片三(43)、凹面镜一(44)、凹面镜二(45)、凹面镜三(46)和密封窗片四(47)；
所述光源组件(1)用于产生红外辐射光源，所述准直镜(36)用于将红外光源(37)发出的光反射，以形成红外平行光，并将红外平行光发射至所述平面反射镜三(38)，所述平面反射镜三(38)用于将发射至平面反射镜三(38)的红外平行光转向90度后再发射至分束器(40)；
所述激光器(54)用于产生激光光束并将其发射至透光窗片(33)，所述透光窗片(33)用于透射激光光束，所述平面反射镜一(34)用于接收透射过透光窗片(33)的激光光束，并将激光光束转向90°后反射至平面反射镜二(35)，所述平面反射镜二(35)用于接收平面反射镜一(34)反射的激光光束，并将激光光束转向90°后反射至分束器(40)；
所述分束器(40)用于将发射至分束器(40)的红外平行光分成两束，一束为红外反射光一，另一束为红外透射光，并将红外反射光一发射至定镜(53)，将红外透射光发射至动镜(52)；
所述定镜(53)用于将分束器(40)发射的红外反射光一再反射回分束器(40)，形成红外反射光二；
所述动镜(52)用于在动镜(52)移动的同时，将分束器(40)发射的红外透射光再反射回分束器(40)，形成红外反射光三；
所述分束器(40)还用于接收定镜(53)的红外反射光二与动镜(52)的红外反射光三，形成干涉光，并将干涉光发射至平面反射镜四(41)，所述分束器(40)将发射至分束器(40)的激光光束分成两束，一束为激光反射光一，另一束为激光透射光一，并将激光反射光一发射至定镜(53)，将激光透射光一发射至动镜(52)；
所述定镜(53)还用于将分束器(40)发射的激光反射光一再反射回分束器(40)，形成激光反射光二；
所述动镜(52)还用于在动镜(52)移动的同时，将分束器(40)发射的激光透射光再反射回分束器(40)，形成激光反射光三；
所述分束器(40)还用于接收定镜(53)的激光反射光二与动镜(52)的激光反射光三，并将定镜(53)的激光反射光二反射，形成激光反射光四，再发射至激光探测器(39)，所述分束器(40)将动镜(52)的激光反射光三透射，形成激光透射光二，再发射至激光探测器(39)；
所述激光探测器(39)用于接收分束器(40)反射的激光反射光四和分束器(40)透射的激光透射光二；
所述动镜(52)与一直线导轨固定连接，所述直线导轨与一音圈马达连接；
所述音圈马达用于驱动所述直线导轨移动；
所述平面反射镜四(41)用于透射分束器(40)发射的干涉光平行光转向90度，再发射至抛物镜(51)；
所述抛物镜(51)用于将平面反射镜四(41)反射至抛物镜(51)的干涉光反射后，透射过密封窗片一(42)；
所述密封窗片一(42)用于透射抛物镜(51)反射的干涉光；
所述密封窗片二(48)用于透射通过气体室(10)的干涉光；
所述椭球镜(50)用于将发射至椭球镜(50)的干涉光会聚至红外探测器(49)的焦点上；
沿分束器(40)中央的直径方向设有呈条状的红外分束膜，在条状红外分束膜的两边为激光分束膜，所述红外分束膜用于反射或透过红外光束，所述激光分束膜用于反射或透过激光光束；
密封窗片三(43)用于透射密封窗片一(42)透射的干涉光；
凹面镜一(44)用于将密封窗片三(43)透射的干涉光循环多次反射至凹面镜三(46)；
凹面镜三(46)用于将发射至凹面镜一(44)的干涉光循环多次反射回凹面镜一(44)，循环多次后，将发射至凹面镜一(44)的干涉光循环多次反射至凹面镜二(45)；
凹面镜二(45)用于将发射至凹面镜三(46)的干涉光循环多次反射回凹面镜三(46)，循环多次后，将发射至凹面镜三(46)的干涉光透射过一密封窗片四(47)；
密封窗片四(47)用于透射发射至凹面镜二(45)的干涉光。
2.根据权利要求1所述的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其特征在于，所述准直镜(36)为准直抛物镜。
3.根据权利要求1所述的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其特征在于，所述激光器(54)为850nm温控半导体激光器。所述激光分束膜为与850nm温控半导体激光器匹配的激光分束膜，所述分束器(40)为硒化锌分束器。
4.根据权利要求1所述的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其特征在于，所述准直镜(36)、平面反射镜一(34)、平面反射镜二(35)、平面反射镜三(38)、平面反射镜四(41)、椭球镜(50)、抛物镜(51)、动镜(52)、定镜(53)、凹面镜一(44)、凹面镜二(45)和凹面镜三(46)的光学反射面为镀金光学反射面。
5.根据权利要求1所述的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其特征在于，所述角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件(4)还包括：密封腔(30)、底板一(31)和上盖(29)；
所述激光器(54)、激光探测器(39)、分束器(40)、定镜(53)、动镜(52)、直线导轨、音圈马达、透光窗片(33)、平面反射镜一(34)、平面反射镜二(35)、平面反射镜四(41)、椭球镜(50)、抛物镜(51)和红外探测器(49)均位于上盖的下方并且固定连接于底板一(31)上，所述气体室(10)固定连接于底板一(31)上。
6.根据权利要求5所述的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其特征在于，所述密封腔的外壁设有接口密封圈组件一(2)、接口密封圈组件二(8)和接口密封圈组件三(9)；
所述接口密封圈组件一(2)用于：光源组件(1)和角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件(4)通过卡扣式密封连接，将光源组件(1)悬挂于角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件(4)侧边；
所述接口密封圈组件二(8)用于：将角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件(4)的密封窗片一(42)和气体室(10)的密封窗片三(43)通过卡扣式密封连接。
所述接口密封圈组件三(9)用于：将角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件(4)的密封窗片二(48)和气体室(10)的密封窗片四(47)通过卡扣式密封连接。
7.根据权利要求5所述的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其特征在于，所述角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件(4)具有如下设置：
在所述密封腔(30)的底部与底板一(31)之间的固定连接面处设有密封圈；
在所述密封腔(30)的上部与上盖(29)之间的固定连接面处设有密封圈；
在所述接口密封圈组件一(2)、接口密封圈组件二(8)和接口密封圈组件三(9)内部设有密封圈；
所述密封圈为氰橡胶密封圈。
8.根据权利要求5所述的适合野外复杂环境的便携式傅立叶变换红外气体分析仪，其特征在于，底板一(31)下方设有一底板二(32)，底板一(31)和底板二(32)之间设有减震器一(26)、减震器二(27)和减震器三(28)；
所述减震器一(26)、减震器二(27)位于角镜型迈克尔逊干涉仪及光路组件(4)下方；
减震器三(28)位于气体室(10)下方；
所述减震器一(26)、减震器二(27)和减震器三(28)用于减小环境中振动、冲击对干涉仪干涉度的影响；
所述减震器一(26)、减震器二(27)和减震器三(28)为橡胶平板式减震器，
所述电源板(5)、电气主板(7)、电池(11)、气泵(17)和电磁阀(18)位于底板二(32)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |