CN111157474A - 紧凑型气体检测仪 - Google Patents

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高翔
肖安山
肖寒
孙晓英
李明哲
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China Petroleum and Chemical Corp
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Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
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Abstract

本发明涉及气体检测技术领域，公开了一种紧凑型气体检测仪。该气体检测仪包括：光源；多个气室，该多个气室互相联通，用于容纳待检测气体；反射模块组，包含一个或多个反射模块，用于反射所述光源在所述气室内产生的光，以使在一气室传播的光经所述反射模块反射之后在另一气室内传播，其中所述光在所述多个气室内的总传播光程大于所述气体检测仪的最大横向或纵向尺寸；以及光谱仪，采集经过所述多个气室传播之后的光，并根据所采集的光对所述待检测气体进行检测。本发明可实现总传播光程长、体积小且重量轻的紧凑型气体检测仪的设计，以便于应急检测人员或者轻载型无人机便携使用。

Description

紧凑型气体检测仪
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，具体地涉及一种紧凑型气体检测仪。
背景技术
在挥发性危化品发生泄漏、环境污染应急检测等场合，需要对有害物质在大气中的扩散情况进行现场快速检测。为此，目前已经开发了众多的便携式有害气体检测仪器，此类检测仪器通常包括特异性的电化学传感器、非分光红外传感器或者普适性的催化燃烧等传感器，然而带有定性功能的检测并不多见。通过以上的便携式有害气体检测仪器进行检测，很难避免各种干扰、误报等问题的出现。
带有定性功能的仪器通常是基于气相色谱、质谱、傅里叶红外、紫外差分等原理设计的。但是上述仪器通常具有体积大且重量大的问题，即便是针对移动式检测工程而开发的仪器，其重量一般也在数十kg级别。这种重量级的测量仪器不便于检测人员的随身携带或者无人机等平台的搭载。
发明内容
本发明的目的是提供一种紧凑型气体检测仪，该气体检测仪的总传播光程长、体积小且重量轻，便于应急检测人员或者轻载型无人机便携使用。
为了实现上述目的，本发明提供一种紧凑型气体检测仪，该气体检测仪包括：光源；多个气室，该多个气室互相联通，用于容纳待检测气体；反射模块组，包含一个或多个反射模块，用于反射所述光源在所述气室内产生的光，以使在一气室传播的光经所述反射模块反射之后在另一气室内传播，其中所述光在所述多个气室内的总传播光程大于所述气体检测仪的最大横向或纵向尺寸；以及光谱仪，采集经过所述多个气室传播之后的光，并根据所采集的光对所述待检测气体进行检测。
可选的，所述反射模块包括棱镜，每个棱镜设置在所述多个气室中的两个相邻气室的出口处，以将该两个相邻气室的出口密封。
可选的，所述棱镜包括DOVE棱镜。
可选的，所述多个气室中的两个相邻气室之间通过设置在所述反射模块一侧的通道互联联通。
可选的，所述反射模块组中的反射模块的个数比所述多个气室中的气室个数少一个。
可选的，所述气室包括圆柱形气室。
可选的，所述气室还包括：气体入口，用于供所述待检测气体流入；以及气体出口，用于供所述待检测气体流出。
可选的，所述光源包括紫外光源。
通过上述技术方案，本发明可通过反射模块组使得光能够在多个气室中传播，实现光的总传播光程大于气体检测仪的最大横向或纵向尺寸的紧凑型气体检测仪的设计，该气体检测仪在克服气体检测仪的长度限制的基础上，还兼顾了检测光程要求，体积小，重量轻，便于应急检测人员或轻载型无人机便携使用。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明一种实施方式提供的紧凑型气体检测仪的结构图；以及
图2是本发明一种实施方式提供的紧凑型气体检测仪的结构示意图。
附图标记说明
1 光源 2 多个气室
3 反射模块组 4 光谱仪
5 通道 10 紫外光源
20 气室 21 气室
22 气室 30 发射模块
40 紫外光谱仪 300 DOVE棱镜
301 DOVE棱镜
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明一实施例提供的紧凑型气体检测仪的结构图。如图1所示，本发明提供的紧凑型气体检测仪可包括：光源1；多个气室2，该多个气室2互相联通，用于容纳待检测气体；反射模块组3，包含一个或多个反射模块30，用于反射所述光源1在所述气室2内产生的光，以使在一气室20传播的光经所述反射模块30反射之后在另一气室21内传播，其中所述光在所述多个气室2内的总传播光程大于所述气体检测仪的最大横向或纵向尺寸，如图2所示；以及光谱仪4，采集经过所述多个气室2传播之后的光，并根据所采集的光对所述待检测气体进行检测。该紧凑型气体检测仪可通过反射模块组使得光能够在多个气室中传播，实现光的总传播光程大于气体检测仪的最大横向或纵向尺寸，其在克服气体检测仪的长度限制的基础上，还兼顾了检测光程要求，体积小，重量轻，便于应急检测人员或轻载型无人机便携使用。
所述光源1可包括紫外光源、红外光源及可见光源等，相应地，所述光谱仪可包括紫外光谱仪、红外光谱仪及可见光谱仪等。例如，当所述光源1为紫外光源10时，其所对应使用的光谱仪4为紫外光谱仪40，如图2所示。
如图2所示，所述多个气室2中的两个相邻气室之间通过设置在所述反射模块30一侧的通道5互联联通，这是考虑到待检测气体从一气室(如气室20)扩散到另一气室(如气室21)时沿同一方向扩散才能保证气体浓度分布的稳定性而设计，这样的设置可提高测量结果的准确度。若把联通两个相邻气室之间的通道设置在气室的中间位置，当待检测气体从一气室(如气室20)扩散到另一气室(如气室21)时所述待检测气体会沿该气室21的两个不同的方向扩散，这样会破坏气体浓度分布进而会影响检测结果。所述气室2可包括圆柱形、长方体、六面柱等各种形状的气室。此外，所述气室2还可包括：气体入口23，用于供所述待检测气体流入；以及气体出口24，用于供所述待检测气体流出。其中，所述气体入口23设置在所述气室20靠近所述光源1一侧的出口处，而所述气体出口24设置在所述气室22靠近光谱仪4一侧的出口处，其也是基于保证待检测气体的浓度分布的稳定性的目的而设置的。
所述反射模块30可包括棱镜、平面镜及反射镜等或者各种组合，由于现有棱镜的几何结构种类多，可根据光线传播方向的改变的具体设计进行选择，故本实施例中的反射模块优选为棱镜。棱镜可包括道威棱镜(DOVE棱镜)、直角棱镜、等边棱镜、五角棱镜、屋脊棱镜等各种棱镜，由于DOVE棱镜具有体积小且易于固定安装的特点，故本实施例中的反射模块30优选为DOVE棱镜。每个DOVE棱镜设置在所述多个气室2中的两个相邻气室的出口处，以将该两个相邻气室的出口密封，如图2所示，例如，DOVE棱镜300(或DOVE棱镜301)设置在气室20与气室21(或气室21与气室22)的出口处，这样的设置不仅将这两个相邻气室的出口密封，还可以节省它们的占用空间。这样的设置使得所述反射模块组3中的反射模块个数比所述多个气室2中的气室个数少一个，如图2所示，所述气室个数为3时，所述DOVE棱镜的个数为2。
由于光经DOVE棱镜反射会产生损耗，若气体检测仪中所采用的气室个数越多，相应采用的DOVE棱镜个数也越多，则光经DOVE棱镜发生反射的次数就越多，从而经多个气室传播之后的光所产生的损耗就越多，由此最终导致待测气体的测量结果的误差就越大。本实施例中将多个气室优选为3个气室，相应地将反射模块组优选为两个DOVE棱镜，下面将以紫外光源为例对气体检测仪的检测过程进行详细的解释说明，如图2所示。
首先，开启所述紫外光源10。该紫外光源10发出的紫外光开始在气室20内传播，经DOVE棱镜300的两次反射之后在其相邻的气室21内传播，接着，经DOVE棱镜301的两次反射之后在其相邻的气室22内传播，最终进入紫外光谱仪40，该紫外光谱仪40对在三个气室内传播之后的紫外光进行采集。
然后，待所述紫外光源稳定后，打开气体入口23及气体出口24。通过所述气体入口23以设定的速率向气室20中充入待检测气体(如挥发性有机物气体)，所述待检测气体便逐渐在所述气室20中扩散，在扩散的过程中，由于紫外光也在所述气室23内传播，由此，所述待检测气体会吸收紫外光。当所述待检测气体扩散至与气室21联通的通道5时，继续向所述气室21中扩散，在扩散的过程中，所述待检测气体也会吸收紫外光。同样，经与气室22联通的通道5进入所述气室22内，并在所述气室22内扩散的过程中也会吸收紫外光。这样使得紫外光被所述待检测气体吸收了三次，即紫外光在所述待检测气体中的总传播光程为气体检测仪长度的三倍。最终，经过在三个气室内传播之后的紫外光进入所述紫外光谱仪。由于不同种类的气体对紫外光的吸收不同，可根据所述紫外光谱仪所采集的光谱可分析所述待检测气体中各种气体的浓度。
综上所述，本发明通过反射模块组使得光能够在多个气室中传播，实现光的总传播光程为气体检测仪的最大横向或纵向尺寸的整数倍的紧凑型气体检测仪的设计，该气体检测仪在克服气体检测仪的长度限制的基础上，还兼顾了检测光程要求，体积小，重量轻，便于应急检测人员或轻载型无人机便携使用。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种紧凑型气体检测仪，其特征在于，该气体检测仪包括：
光源；
多个气室，该多个气室互相联通，用于容纳待检测气体；
反射模块组，包含一个或多个反射模块，用于反射所述光源在所述气室内产生的光，以使在一气室传播的光经所述反射模块反射之后在另一气室内传播，其中所述光在所述多个气室内的总传播光程大于所述气体检测仪的最大横向或纵向尺寸；以及
光谱仪，采集经过所述多个气室传播之后的光，并根据所采集的光对所述待检测气体进行检测。
2.根据权利要求1所述的紧凑型气体检测仪，其特征在于，所述反射模块包括棱镜，每个棱镜设置在所述多个气室中的两个相邻气室的出口处，以将该两个相邻气室的出口密封。
3.根据权利要求2所述的紧凑型气体检测仪，其特征在于，所述棱镜包括DOVE棱镜。
4.根据权利要求1所述的紧凑型气体检测仪，其特征在于，所述多个气室中的两个相邻气室之间通过设置在所述反射模块一侧的通道互联联通。
5.根据权利要求1所述的紧凑型气体检测仪，其特征在于，所述反射模块组中的反射模块的个数比所述多个气室中的气室个数少一个。
6.根据权利要求1所述的紧凑型气体检测仪，其特征在于，所述气室包括圆柱形气室。
7.根据权利要求1所述的紧凑型气体检测仪，其特征在于，所述气室还包括：
气体入口，用于供所述待检测气体流入；以及
气体出口，用于供所述待检测气体流出。
8.根据权利要求1所述的紧凑型气体检测仪，其特征在于，所述光源包括紫外光源。
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