CN111307731A - 一种高灵敏激光光谱气体分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高灵敏激光光谱气体分析装置，涉及气体检测技术领域。本发明包括存储器、光谱测量室，存储器内设有多个存储腔，多个存储腔分别与光谱测量室连通，存储器上设有进气口，多个进气口对应与存储腔连通，光谱测量室的一侧设有激光器，光谱测量室上设有光源出口，光源出口处设有光谱仪，光谱测量室上设有与其内部连通的排气管，排气管远离光谱测量室的一端设有透明气体处理箱，透明气体处理箱内设有气体处理液，排气管的端末浸入气体处理液液面下。本发明解决了现有激光光谱分析装置存在效率低、精度低的问题。

Description

一种高灵敏激光光谱气体分析装置

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，具体而言，涉及一种高灵敏激光光谱气体分析装置。

背景技术

激光光谱分析装置，是利用以激光为光源的光谱技术来工作的仪器。激光光谱仪利用激光作为光源，大大改善了原有的光谱技术在灵敏度和分辨率方面的不足。因为激光具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点，是辨认物质及其所在体系的结构、组成、状态及其变化的理想光源。

目前，激光光谱分析装置广泛应用于与物理学、化学、生物学及材料科学等密切相关的研究领域中。现有使用的激光光谱分析装置在使用过程中，存在效率低、精度相对较低的问题。综上所述，我们提出了一种高灵敏激光光谱气体分析装置解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高灵敏激光光谱气体分析装置，解决了现有激光光谱分析装置存在效率低、精度低的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种高灵敏激光光谱气体分析装置，包括存储器、光谱测量室，上述存储器内设有多个独立的存储腔，多个上述存储腔分别独立与光谱测量室连通，上述存储器上设有与存储腔等数量的进气口，多个上述进气口一一对应与存储腔连通，上述光谱测量室的一侧设有向其内部照射激光的激光器，上述光谱测量室上设有与其内部连通的光源出口，上述光源出口处设有接收光源的光谱仪，上述光谱测量室上设有与其内部连通的排气管，上述排气管远离光谱测量室的一端设有透明气体处理箱，上述透明气体处理箱内设有气体处理液，上述排气管的端末浸入气体处理液液面下。

在本发明的一些实施例中，包括第一三通阀，上述存储腔的数量为两个，两个上述存储腔的进气口上均设有进气管，上述第一三通阀的两个出口分别与两根进气管的活动端连接。

在本发明的一些实施例中，包括第二三通阀，上述第二三通阀的进口连接有上述第一三通阀的进口，上述第二三通阀的其中一个出口连接有气泵。

在本发明的一些实施例中，上述存储器上设有两根放气管，两根上述放气管分别与存储腔连通，两根上述放气管上均设有阀门。

在本发明的一些实施例中，包括调节箱，上述调节箱内设有可纵向滑动的第一电磁活塞块，上述活塞环侧的调节箱上设有排气口，上述调节箱外设有与排气口连接的导气管，上述导气管的活动端与光谱测量室连通，上述调节箱内的上侧或下侧固定设有与第一电磁活塞块配合的第二电磁活塞块，上述存储器上设有与两个存储腔对应连通的两个出气口，两个上述出气口上均连接有出气管，两根上述出气管的活动端分别于第一电磁活塞块上侧、下侧的调节箱内腔连通。

在本发明的一些实施例中，上述调节箱内纵向设有贯穿第一电磁活塞块的导杆，上述第一电磁活塞块上侧、下侧的导杆上均套设有弹簧。

在本发明的一些实施例中，上述光谱测量室采用谐振腔，上述光谱测量室的上述激光器端设置有入射反射镜，上述光谱测量室的另一端设置有出射反射镜。

在本发明的一些实施例中，上述光谱测量室内壁覆盖设有反射膜。

在本发明的一些实施例中，上述光谱测量室上、上述存储器上均设有气压表，上述存储器上设有与上述存储腔等数量的气压表，多个上述气压表对应与存储腔连通。

在本发明的一些实施例中，上述透明气体处理箱上设有排液管，上述透明气体处理箱上设有散气管，上述散气管、排液管上均设有阀门。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种高灵敏激光光谱气体分析装置，包括存储器、光谱测量室，上述存储器内设有多个独立的存储腔，多个上述存储腔分别独立与光谱测量室连通，上述存储器上设有与存储腔等数量的进气口，多个上述进气口一一对应与存储腔连通，上述光谱测量室的一侧设有向其内部照射激光的激光器，上述光谱测量室上设有与其内部连通的光源出口，上述光源出口处设有接收光源的光谱仪，上述光谱测量室上设有与其内部连通的排气管，上述排气管远离光谱测量室的一端设有透明气体处理箱，上述透明气体处理箱内设有气体处理液，上述排气管的端末浸入气体处理液液面下。

本发明的原理：通过多个进气口，向多个存储腔内填充不同的待检测气体，连通其中一个存储腔与光谱测量室，其它存储腔与光谱测量室处于断路状态，使对应存储腔内的气体进入光谱测量室，待检测气体将光谱测量室内的空气赶入透明气体处理箱内，透明气体处理箱内有连续气泡冒出时，堵塞排气管的端末(上述堵塞排气管可通过设置阀门、帽盖等方式。)，使待检测气体完全充满光谱测量室，调节激光器对应的频率，使激光器发出的激光能被待检测分析的气体吸收，被待检测气体吸收后的激光从光源出口射出，光谱仪接收到光源出口射出的激光进行检测分析，得出待检测气体的浓度。在其中一个存储腔的气体完成检测时，使上述已检测的气体与光谱测量室处于断路状态，其它某一存储腔与光谱测量室处处与通路状态，达到该存储腔气体检测的目的，同时已接受检测的存储腔内的气体排出，填入需要待检测的气体。重复上述操作，可提高多种气体的检测效率。通过将光谱检测室、光谱检测室与存储器之间管路气体排出，增加了检测的精度。本发明的设计解决了现有激光光谱分析装置存在效率低、精度低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例一种高灵敏激光光谱气体分析装置的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为图1中B的局部放大图。

图标：1-光谱仪，2-光谱测量室，3-入射反射镜，4-激光器，5-气压表，6-第一三通阀，7-第二三通阀，8-气泵，9-存储器，10-放气管，11-存储腔，12-调节箱，13-出射反射镜，14-排气管，15-散气管，16-透明气体处理箱，17-排液管，18-气体处理液，19-导气管，20-进气管，21-出气管，22-导杆，23-第一电磁活塞块，24-弹簧，25-第二电磁活塞块，26-光源出口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参照图1-图3，本实施例提供一种高灵敏激光光谱气体分析装置，解决了现有激光光谱分析装置存在效率低、精度低的问题。

一种高灵敏激光光谱气体分析装置，包括存储器9、光谱测量室2，上述存储器9内设有多个独立的存储腔11，多个上述存储腔11分别独立与光谱测量室2连通，上述存储器9上设有与存储腔11等数量的进气口，多个上述进气口一一对应与存储腔11连通，上述光谱测量室2的一侧设有向其内部照射激光的激光器4，上述光谱测量室2上设有与其内部连通的光源出口26，上述光源出口26处设有接收光源的光谱仪1，上述光谱测量室2上设有与其内部连通的排气管14，上述排气管14远离光谱测量室2的一端设有透明气体处理箱16，上述透明气体处理箱16内设有气体处理液18，上述排气管14的端末浸入气体处理液18液面下。

本发明的原理：通过多个进气口，向多个存储腔11内填充不同的待检测气体，连通其中一个存储腔11与光谱测量室2，其它存储腔11与光谱测量室2处于断路状态，使对应存储腔11内的气体进入光谱测量室2，待检测气体将光谱测量室2内的空气赶入透明气体处理箱16内，透明气体处理箱16内有连续气泡冒出时，堵塞排气管14的端末(上述堵塞排气管14可通过设置阀门、帽盖等方式。)，使待检测气体完全充满光谱测量室2，调节激光器4对应的频率，使激光器4发出的激光能被待检测分析的气体吸收，被待检测气体吸收后的激光从光源出口26射出，光谱仪1接收到光源出口26射出的激光进行检测分析，得出待检测气体的浓度。在其中一个存储腔11的气体完成检测时，使上述已检测的气体与光谱测量室2处于断路状态，其它某一存储腔11与光谱测量室2处处与通路状态，达到该存储腔11气体检测的目的，同时已接受检测的存储腔11内的气体排出，填入需要待检测的气体。重复上述操作，可提高多种气体的检测效率。通过将光谱检测室、光谱检测室与存储器9之间管路气体排出，增加了检测的精度。本发明的设计解决了现有激光光谱分析装置存在效率低、精度低的问题。

作为一种较优的实施方式，包括第一三通阀6，上述存储腔11的数量为两个，两个上述存储腔11的进气口上均设有进气管20，上述第一三通阀6的两个出口分别与两根进气管20的活动端连接。存储腔11的数量为两个，便于操作者来回进行切换使用，避免存储腔11数量过多造成单个存储腔11的容积较小，造成存储腔11内存储气体数量过少时，会降低测量精度，第一三通阀6看而控制其进口分别独立与两个存储腔11独立连通，以便于集中两个存储腔11。

作为一种较优的实施方式，包括第二三通阀7，上述第二三通阀7的进口连接有上述第一三通阀6的进口，上述第二三通阀7的其中一个出口连接有气泵8。气泵8的设计，在存储腔11内气体完成检测后，需要填充下一待检测气体时，首先通过气泵8向存储腔11内充入气体，将存储腔11内原有剩余的气体赶走，气泵8单独赶走，避免了需要充入的气体与原有存储腔11内的气体发生化学反应，影响气体的检测。

作为一种较优的实施方式，上述存储器9上设有两根放气管10，两根上述放气管10分别与存储腔11连通，两根上述放气管10上均设有阀门。两根放气管10的设计，可将上述两个存储腔11内的气体对应排出，在放气管10上设置阀门，便于控制存储腔11内气体的实时排放与密封。

作为一种较优的实施方式，包括调节箱12，上述调节箱12内设有可纵向滑动的第一电磁活塞块23，上述活塞环侧的调节箱12上设有排气口，上述调节箱12外设有与排气口连接的导气管19，上述导气管19的活动端与光谱测量室2连通，上述调节箱12内的上侧或下侧固定设有与第一电磁活塞块23配合的第二电磁活塞块25，上述存储器9上设有与两个存储腔11对应连通的两个出气口，两个上述出气口上均连接有出气管21，两根上述出气管21的活动端分别于第一电磁活塞块23上侧、下侧的调节箱12内腔连通。当第一电磁活塞块23与第二电磁活塞块25之间不通电时，第一电磁活塞块23处于静止状态时，第一电磁活塞块23与排气口相对，正向接通第一电磁活塞块23与第二电磁活塞块25之间的电源，第一电磁活塞块23与第二电磁活塞块25之间产生吸引力的电磁力，第一电磁活塞块23朝第二电磁活塞块25移动，排气口与其中一根出气管21连通，反之排气管14与另外一根出气管21连通。

作为一种较优的实施方式，上述调节箱12内纵向设有贯穿第一电磁活塞块23的导杆22，上述第一电磁活塞块23上侧、下侧的导杆22上均套设有弹簧24。第一电磁活塞块23在导杆22上上移或下移时，使弹簧24产生形变，在第一电磁活塞块23与第二电磁活塞块25之间不形成相吸引或相排斥的电磁力时，第一电磁活塞块23能快速复位，达到对排气口堵塞的目的。

作为一种较优的实施方式，上述光谱测量室2采用谐振腔，上述光谱测量室2的上述激光器4端设置有入射反射镜3，上述光谱测量室2的另一端设置有出射反射镜13。光学谐振腔(optical resonant cavity)光波在其中来回反射从而提供光能反馈的空腔。光学谐振腔有两个作用，一个是提供正反馈，一个是控制腔内振荡光束的特征。光谱测量室2内相对设置入射反射镜3、出射反射镜13，入射激光在两个反射镜之间来回多次反射。

作为一种较优的实施方式，上述光谱测量室2内壁覆盖设有反射膜。光谱测量室2内覆盖反射膜，可增加激光在光谱测量室2内的反射效率，使激光束完全穿过待检测气体，增加本发明的检测精度。

作为一种较优的实施方式，上述光谱测量室2上、上述存储器9上均设有气压表5，上述存储器9上设有与上述存储腔11等数量的气压表5，多个上述气压表5对应与存储腔11连通。光谱测量室2上的气压表5可检测光谱测量室2内的气压，存储器9上的多个气压表5可对应检测存储腔11内的气压，在进行气体分析检测时，保持存储腔11与光谱测量室2内的气压一致，避免光谱测量室2气体压力过高或过低，增大气体检测结果的误差。

作为一种较优的实施方式，上述透明气体处理箱16上设有排液管17，上述透明气体处理箱16上设有散气管15，上述散气管15、排液管17上均设有阀门。针对酸性气体时，透明气体处理箱16内的气体处理液18可采用碱性处理液，针对碱性气体时，透明气体处理箱16内的气体处理液18可采用酸性处理液，对于中性气体无毒气体可直接排放，对于中性有毒气体可对应对应的处理后排放。排液管17上阀门的设计可进行气体处理液18的更换。

综上，本发明提供了一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其至少具有以下有益效果：

本发明的原理：通过多个进气口，向多个存储腔11内填充不同的待检测气体，连通其中一个存储腔11与光谱测量室2，其它存储腔11与光谱测量室2处于断路状态，使对应存储腔11内的气体进入光谱测量室2，待检测气体将光谱测量室2内的空气赶入透明气体处理箱16内，透明气体处理箱16内有连续气泡冒出时，堵塞排气管14的端末(上述堵塞排气管14可通过设置阀门、帽盖等方式。)，使待检测气体完全充满光谱测量室2，调节激光器4对应的频率，使激光器4发出的激光能被待检测分析的气体吸收，被待检测气体吸收后的激光从光源出口26射出，光谱仪1接收到光源出口26射出的激光进行检测分析，得出待检测气体的浓度。在其中一个存储腔11的气体完成检测时，使上述已检测的气体与光谱测量室2处于断路状态，其它某一存储腔11与光谱测量室2处处与通路状态，达到该存储腔11气体检测的目的，同时已接受检测的存储腔11内的气体排出，填入需要待检测的气体。重复上述操作，可提高多种气体的检测效率。通过将光谱检测室、光谱检测室与存储器9之间管路气体排出，增加了检测的精度。本发明的设计解决了现有激光光谱分析装置存在效率低、精度低的问题。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高灵敏激光光谱气体分析装置，包括存储器、光谱测量室，其特征在于，所述存储器内设有多个独立的存储腔，多个所述存储腔分别独立与光谱测量室连通，所述存储器上设有与存储腔等数量的进气口，多个所述进气口一一对应与存储腔连通，所述光谱测量室的一侧设有向其内部照射激光的激光器，所述光谱测量室上设有与其内部连通的光源出口，所述光源出口处设有接收光源的光谱仪，所述光谱测量室上设有与其内部连通的排气管，所述排气管远离光谱测量室的一端设有透明气体处理箱，所述透明气体处理箱内设有气体处理液，所述排气管的端末浸入气体处理液液面下。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其特征在于，包括第一三通阀，所述存储腔的数量为两个，两个所述存储腔的进气口上均设有进气管，所述第一三通阀的两个出口分别与两根进气管的活动端连接。

3.根据权利要求2所述的一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其特征在于，包括第二三通阀，所述第二三通阀的进口连接有所述第一三通阀的进口，所述第二三通阀的其中一个出口连接有气泵。

4.根据权利要求2所述的一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其特征在于，所述存储器上设有两根放气管，两根所述放气管分别与存储腔连通，两根所述放气管上均设有阀门。

5.根据权利要求2所述的一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其特征在于，包括调节箱，所述调节箱内设有可纵向滑动的第一电磁活塞块，所述活塞环侧的调节箱上设有排气口，所述调节箱外设有与排气口连接的导气管，所述导气管的活动端与光谱测量室连通，所述调节箱内的上侧或下侧固定设有与第一电磁活塞块配合的第二电磁活塞块，所述存储器上设有与两个存储腔对应连通的两个出气口，两个所述出气口上均连接有出气管，两根所述出气管的活动端分别于第一电磁活塞块上侧、下侧的调节箱内腔连通。

6.根据权利要求5所述的一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其特征在于，所述调节箱内纵向设有贯穿第一电磁活塞块的导杆，所述第一电磁活塞块上侧、下侧的导杆上均套设有弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其特征在于，所述光谱测量室采用谐振腔，所述光谱测量室的所述激光器端设置有入射反射镜，所述光谱测量室的另一端设置有出射反射镜。

8.根据权利要求7所述的一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其特征在于，所述光谱测量室内壁覆盖设有反射膜。

9.根据权利要求1所述的一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其特征在于，所述光谱测量室上、所述存储器上均设有气压表，所述存储器上设有与所述存储腔等数量的气压表，多个所述气压表对应与存储腔连通。

10.根据权利要求1所述的一种高灵敏激光光谱气体分析装置，其特征在于，所述透明气体处理箱上设有排液管，所述透明气体处理箱上设有散气管，所述散气管、排液管上均设有阀门。

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