CN112067581A - 一种用于气体浓度检测的单孔长光程池 - Google Patents

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CN112067581A CN202010619541.8A CN202010619541A CN112067581A CN 112067581 A CN112067581 A CN 112067581A CN 202010619541 A CN202010619541 A CN 202010619541A CN 112067581 A CN112067581 A CN 112067581A
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Abstract

本发明公开了一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，包括腔池壳、气池腔体、连接件及安装壳，其中：所述气池腔体通过安装座固定设置于所述腔池壳内，所述气池腔体两侧对应设置有入射端及反射端，且所述入射端与所述反射端相互对应设置，所述入射端上固定设置有通孔，且所述入射端内侧对应通孔固定设置有楔形片，所述入射端内固定设置有反射镜a，且所述反射端内固定设置有反射镜b，本发明通过角度调节装置的设置，方便对产品进行出厂调节，在使用过程中可根据需要对光路进行及时调节，达到方便即时得进行维修及排除故障，可以有效提高光程池的数据检测精度，并大大增加光程池的工作寿命。

Description

一种用于气体浓度检测的单孔长光程池
技术领域
本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种用于气体浓度检测 的单孔长光程池。
背景技术
随着社会及经济的发展，大气资源与人们的关系越来越密切，一 方面，大气污染是受关注的问题之一，迫切需要对工业、交通运输业 中产生的各种有害有毒、易燃易爆的气体进行监控；另一方面，在利 用各种气体的时候，如天然气、煤制气、液化气等的开发和使用，或 是航天工业中用到的气体系统，对各种气体浓度的检测是不可缺少的。
样气池是一种基于各种气体分子都具有各自特定吸收光谱的特 性而研制、目前广泛应用于气体污染度检测的装置，目前在气体精密 检测方面，比较常用是光路折返式多回程长光程样气池，其特点是光 程长、检测精度高，能用于检测低浓度的污染气体，很符合当前环保 标准日趋提高要求。
但是，由于现有的光路折返式多回程长光路样气池均无纠偏功能， 所以一旦发生了光对准偏差，只能报废更新，既影响了检测系统的正 常工作，又缩短了样气池的正常工作寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于气体浓度检测的单孔长光程池， 以解决上述的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于气体浓度 检测的单孔长光程池，包括腔池壳、气池腔体、连接件及安装壳，其 中：
所述气池腔体通过安装座固定设置于所述腔池壳内，所述气池腔 体两侧对应设置有入射端及反射端，且所述入射端与所述反射端相互 对应设置；
所述入射端上固定设置有通孔，且所述入射端内侧对应通孔固定 设置有楔形片；
所述入射端内固定设置有反射镜a，且所述反射端内固定设置有 反射镜b；
所述反射镜a上固定设置有光孔，且所述反射镜a与所述反射镜b 同轴设置；
所述腔池壳右侧通过连接件与所述安装壳固定连接，且所述连接 件与所述安装壳倾斜设置；
所述安装壳内部固定设置有安装件，且所述安装件上固定设置有 准直镜；
所述安装壳内部固定设置有激光器及角度调节装置，且所述激光 器与所述角度调节装置相互对应设置；
所述安装件上固定设置有出光孔，且所述安装壳内部固定设置有 会聚镜，且所述会聚镜与所述出光孔相互对应设置；
所述安装壳上固定设置有探测器，且所述探测器与所述会聚镜相 互对应设置。
优选的，所述角度调节装置包括修正棱镜、转台及旋转电机，所 述修正棱镜通过安装架与所述转台固定连接，所述转台与所述旋转电 机输出端固定连接，且所述旋转电机通过电机座固定设置于所述安装 壳内部，所述修正棱镜入射平面可对所述激光器产生的入射激光角度 进行调节。
优选的，所述入射端包括反射镜座a及端盖a，所述端盖a上固 定设置有通孔，且所述端盖a内侧对应通孔固定设置有楔形片，所述 反射镜座a为两端开口的圆柱形中空腔体结构，所述反射镜座a一端 固定设置有端盖a，另一端与所述气池腔体固定连接，所述反射镜座 a上固定设置有凹槽a，且所述凹槽a内设置有反射镜a，所述反射 镜座a内部设置有反射镜压环a，且所述反射镜压环a可对反射镜a 进行卡持。
优选的，所述反射端包括反射镜座b及端盖b，且所述端盖b上 固定设置有密封圈b，所述反射镜座b为两端开口的圆柱形中空腔体 结构，所述反射镜座b一端固定设置有端盖b，另一端与所述气池腔 体固定连接，所述反射镜座b上固定设置有凹槽b，且所述凹槽b内 设置有反射镜b，所述反射镜座b内部设置有反射镜压环b，且所述 反射镜压环b可对反射镜b进行卡持。
优选的，所述反射镜a与所述反射镜b均为凹面镜，所述反射镜 a与反射镜b均具有相同的曲率半径，且所述反射镜a与所述反射镜 b凹面上均设置有高反射率膜层。
优选的，所述楔形片偏向角为2度-10度，且所述楔形片涂镀有 增透膜。
优选的，所述腔池壳侧壁上固定设置有进气接头及出气接头，且 所述进气接头与所述出气接头相互对应设置，所述气池腔体侧壁上固 定设置有气体入口及气体出口，所述气体入口与所述进气接头相互对 应设置，且所述气体出口与所述出气接头相互对应设置。
优选的，所述腔池壳为右侧开口的长方形中空壳体结构且所述腔 池壳由底壳及顶盖组成，所述底壳顶部固定设置有连接梁，且所述连 接梁向内延伸设置有连接槽，所述顶盖向外延伸设置有连接块，且所 述连接块可与所述连接槽相互卡合，所述底壳上固定设置有固定件， 且所述固定件上固定设置有螺纹孔，所述顶盖上固定设置有连接孔， 且所述连接孔与所述螺纹孔相互对应设置。
优选的，所述连接件左侧对应所述通孔设置有连接孔a，且所述 连接件右侧对应所述安装壳设置有连接孔b，所述安装壳为一端开口 的长方形中空腔体结构，所述安装壳开口对应所述连接件设置。
优选的，所述腔池壳底部固定设置有支撑脚。
本发明的技术效果和优点：该用于气体浓度检测的单孔长光程池：
1、通过采用光孔作为进光孔及出光孔可以有效防止光路偏差， 并且通过光孔的设置可以将激光器及探测器集成至腔池壳一侧，使装 置紧凑，结构简单，方便携带安装；
2、通过角度调节装置的设置，方便对产品进行出厂调节，在使 用过程中可根据需要对光路进行及时调节，达到方便即时得进行维修 及排除故障，可以有效提高光程池的数据检测精度，并大大增加光程 池的工作寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的爆炸图；
图3为本发明腔池壳的具体结构示意图；
图4为本发明入射端及反射端的具体结构示意图；
图5为本发明安装壳的内部结构示意图；
图6为本发明角度调节装置的具体结构示意图；
图7为本发明的光斑示意图；
图8为本发明的反射路径示意图。
图中：1-腔池壳，2-气池腔体，3-连接件，4-安装壳，5-安装座， 6-入射端，7-反射端，8-激光器，9-角度调节装置，10-支撑脚；
11-进气接头，12-出气接头，13-底壳，14-顶盖，15-连接梁， 16-连接块，17-固定件，18-连接孔；
21-气体入口，22-气体出口；
151-连接槽，171-螺纹孔；
31-连接孔a，32-连接孔b；
41-安装件，42-会聚镜，43-探测器；
411-准直镜，412-出光孔；
61-反射镜a，62-反射镜座a，63-端盖a，64-凹槽a，65-反射 镜压环a，66-通孔，67-楔形片,611-光孔；
71-反射镜b，72-反射镜座b，73-端盖b，74-反射镜压环b，75- 密封圈b，76-凹槽b；
91-修正棱镜，92-转台，93-旋转电机，94-安装架，95-电机座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1-8，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做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。
本发明提供了如图1-8中所示的一种用于气体浓度检测的单孔 长光程池，包括腔池壳1、气池腔体2、连接件3及安装壳4，其特 征在于：
所述气池腔体2通过安装座5固定设置于所述腔池壳1内，气池 腔体2为两端开口的圆柱形中空腔体结构。腔池壳1可对腔池壳1进 行隔离，防止外界气体流动对光路产生影响，并且可以防止外界温度 对光路产生的影响。
所述气池腔体2两侧对应设置有入射端6及反射端7，且所述入 射端6与所述反射端7相互对应设置，入射端6、反射端7及气池腔 体2可共同构成密封式吸收池，可采用常压气体流动或者静止方式进 行测量，亦可采用低压测量。
所述入射端6上固定设置有通孔66，通孔66整体为锥形孔，且所 述入射端6内侧对应通孔66固定设置有楔形片67，楔形片67可对入射 端6通孔66进行密封。
所述入射端6内固定设置有反射镜a61，且所述反射端7内固定 设置有反射镜b71，所述反射镜a61上固定设置有光孔611，用于激 光光束进出气池腔体2，且所述反射镜a61与所述反射镜b71同轴设 置，通过采用光孔611作为进光孔及出光孔可以有效防止光路偏差，并且通过光孔611的设置可以将激光器8及探测器43均集成至腔池 壳1右侧的安装壳4内，使装置紧凑且方便携带安装。
所述腔池壳1右侧通过连接件3与所述安装壳4固定连接，且所 述连接件3与所述安装壳4倾斜设置，通过连接件3与安装壳4倾斜 设，使激光光束可以一定角度入射气池腔体2，并在反射镜a61及反 射镜b71之间进行多次反射。
所述安装壳4内部固定设置有安装件41，且所述安装件41上固 定设置有准直镜411，准直镜411通过准直镜安装座固定设置在安装 件41上，用于维持激光光束的准直性。
所述安装壳4内部固定设置有激光器8及角度调节装置9，且所 述激光器8与所述角度调节装置9相互对应设置，角度调节装置9可 对所述激光器8产生的入射激光角度进行微偏角度调节，并且可通过 调整光路来调整反射次数，获得不同的实际光程。
所述安装件41上固定设置有出光孔412，且所述安装壳4内部 固定设置有会聚镜42，且所述会聚镜42与所述出光孔412相互对应 设置，会聚镜42通过会聚镜安装座固定设置在安装壳4上，会聚镜 42可对经反射镜a61及反射镜b71反射的出射光进行汇集并投射到探测器43。
所述安装壳4上固定设置有探测器43，且所述探测器43与所述 会聚镜42相互对应设置，探测器43为光电探测器，用于探测光的强 度，探测器43可对反射光束进行接收，并提供表示反射光束光强的 电信号。
具体的，所述角度调节装置9包括修正棱镜91、转台92及旋转 电机93，所述修正棱镜91通过安装架94与所述转台92固定连接， 所述转台92与所述旋转电机93输出端固定连接，且所述旋转电机 93通过电机座95固定设置于所述安装壳4内部，通过电机座95的 设置可以提高旋转电机93安装的稳定性。
所述修正棱镜91入射平面可对所述激光器8产生的入射激光角 度进行调节。
在本发明中，通过控制旋转电机93正反转，可以驱动转台92旋 转从而带动安装架9内的修正棱镜91旋转，以实现对修正棱镜91角 度的改变，实现对入射激光角度的调节，当光路对准度发生变化、光 斑偏离正常投射点时，可以按序检查并通过控制旋转电机93进行旋 转，达到对入射激光角度进行调节，使光路恢复到原始正常位置上， 确保正常工作，并输出可靠的检测数据。
具体的，所述入射端6包括反射镜座a62及端盖a63，端盖a63 可对反射镜座a62右侧进行密封，所述端盖a63上固定设置有通孔 66，且所述端盖a63内侧对应通孔66固定设置有楔形片67。
所述反射镜座a62为两端开口的圆柱形中空腔体结构，所述反射 镜座a62一端固定设置有端盖a63，另一端与所述气池腔体2固定连 接，且反射镜座a62与气池腔体2同轴设置，所述反射镜座a62上固 定设置有凹槽a64，且所述凹槽a64内设置有反射镜a61，凹槽a64可对反射镜a61进行限位，且所述反射镜座a62内部设置有反射镜压 环a65，且所述反射镜压环a可对反射镜a61进行卡持，使反射镜a61 可固定设置在反射镜座a62内，进一步提高反射镜a61安装的稳定性。
具体的，所述反射端7包括反射镜座b72及端盖b73，端盖b73 可对反射端7左侧进行密封，且所述端盖b73上固定设置有密封圈 b75，密封圈b75为O型密封圈，用于密封被检测气体。
所述反射镜座b72为两端开口的圆柱形中空腔体结构，所述反射 镜座b72一端固定设置有端盖b73，另一端与所述气池腔体2固定连 接，且反射镜座b72与气池腔体2同轴设置，所述反射镜座b72上固 定设置有凹槽b76，且所述凹槽b76内设置有反射镜b71；凹槽b76可对反射镜b71进行限位，所述反射镜座b72内部设置有反射镜压环 b74，且所述反射镜压环b74可对反射镜b71进行卡持，使反射镜b71 可固定设置在反射镜座b72内，进一步提高反射镜b71安装的稳定性。
具体的，所述反射镜a61与所述反射镜b71均为凹面镜，所述反 射镜a61与反射镜b71均具有相同的曲率半径，且所述反射镜a61与 所述反射镜b71凹面上均设置有高反射率膜层，反射镜a61及反射镜 b71上设置的高反射率膜层为金膜，通过采用镀金镜面可以进一步提 高反射镜a61及反射镜b71的反射率，避免由于反射造成的光强衰减， 并且在反射镜a61及反射镜b71的外部可设置二氧化铪保护层，进一 步提高反射镜a61及反射镜b71的稳定性。
具体的，所述楔形片67偏向角为2度-10度，且所述楔形片67 涂镀有增透膜，楔形片67用来密封被测气体，同时也避免产生较大 的光路噪声。
具体的，所述腔池壳1侧壁上固定设置有进气接头11及出气接 头12，且所述进气接头11与所述出气接头12相互对应设置，所述 气池腔体2侧壁上固定设置有气体入口21及气体出口22，所述气体 入口21与所述进气接头11相互对应设置，且所述气体出口22与所述出气接头12相互对应设置，被检测气体可从进气接头11及气体入 口21通入气池腔体2再从气体出口22及出气接头12排出。
所述进气接头11及出气接头12固定设置有外部气体接口，且外 部气体接口可对气体入口21及气体出口22进行密封，使气池腔体2 可以构成密封式吸收池，用于采样气体测量。
具体的，所述腔池壳1为右侧开口的长方形中空壳体结构且所述 腔池壳1由底壳13及顶盖14组成，所述底壳13顶部固定设置有连 接梁15，且所述连接梁15向内延伸设置有连接槽151，所述顶盖14 向外延伸设置有连接块16，且所述连接块16可与所述连接槽151相互卡合，使底壳13与顶盖14可相互卡合连接，增加装置安装的快捷 性。
所述底壳13上固定设置有固定件17，且所述固定件17上固定 设置有螺纹孔171，所述顶盖14上固定设置有连接孔18，且所述连 接孔与所述螺纹孔171相互对应设置，通过将螺栓插入连接孔18并 与螺纹孔171拧紧，可以实现底壳13与顶盖14的稳固安装。
具体的，所述连接件3左侧对应所述通孔66设置有连接孔a31， 且所述连接件3右侧对应所述安装壳4设置有连接孔b32，所述安装 壳4为一端开口的长方形中空腔体结构，所述安装壳4开口对应所述 连接件3设置。
具体的，所述腔池壳1底部固定设置有支撑脚10，支撑脚10可 方便对腔池壳1进行安装，提高腔池壳1的抗振性。
工作原理：该用于气体浓度检测的单孔长光程池工作时，激光器 8可产生激光光束，激光光束角度可被角度调节装置9调节并经准直 镜411准直，准直的激光光束经过入射端6上设置的通孔66进入气 池腔体2，激光光束在反射镜a61及反射镜b71之间连续反射，达到 在气池腔体2内不断反射，在反射镜a61及反射镜b71上的光斑不断 增加，吸收光程不断增大，最后由反射镜a61上设置的光孔611射出 气池腔体2，经会聚镜42汇集后投射到探测器43上；
当光路对准度发生变化、光斑偏离正常投射点时，可以按序检查 并按照需要控制旋转电机93正反转，从而带动修正棱镜91旋转，以 实现对修正棱镜91角度的改变，实现对入射激光光束角度的调节， 使光路恢复到原始正常位置上，确保正常工作，并输出可靠的检测数 据。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于 限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于 本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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,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)

1.一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，包括腔池壳(1)、气池腔体(2)、连接件(3)及安装壳(4)，其特征在于：
所述气池腔体(2)通过安装座(5)固定设置于所述腔池壳(1)内，所述气池腔体(2)两侧对应设置有入射端(6)及反射端(7)，且所述入射端(6)与所述反射端(7)相互对应设置；
所述入射端(6)上固定设置有通孔(66)，且所述入射端(6)内侧对应通孔(66)固定设置有楔形片(67)；
所述入射端(6)内固定设置有反射镜a(61)，且所述反射端(7)内固定设置有反射镜b(71)；
所述反射镜a(61)上固定设置有光孔(611)，且所述反射镜a(61)与所述反射镜b(71)同轴设置；
所述腔池壳(1)右侧通过连接件(3)与所述安装壳(4)固定连接，且所述连接件(3)与所述安装壳(4)倾斜设置；
所述安装壳(4)内部固定设置有安装件(41)，且所述安装件(41)上固定设置有准直镜(411)；
所述安装壳(4)内部固定设置有激光器(8)及角度调节装置(9)，且所述激光器(8)与所述角度调节装置(9)相互对应设置；
所述安装件(41)上固定设置有出光孔(412)，且所述安装壳(4)内部固定设置有会聚镜(42)，且所述会聚镜(42)与所述出光孔(412)相互对应设置；
所述安装壳(4)上固定设置有探测器(43)，且所述探测器(43)与所述会聚镜(42)相互对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，其特征在于：所述角度调节装置(9)包括修正棱镜(91)、转台(92)及旋转电机(93)；
所述修正棱镜(91)通过安装架(94)与所述转台(92)固定连接，所述转台(92)与所述旋转电机(93)输出端固定连接，且所述旋转电机(93)通过电机座(95)固定设置于所述安装壳(4)内部；
所述修正棱镜(91)入射平面可对所述激光器(8)产生的入射激光角度进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，其特征在于：所述入射端(6)包括反射镜座a(62)及端盖a(63)；
所述端盖a(63)上固定设置有通孔(66)，且所述端盖a(63)内侧对应通孔(66)固定设置有楔形片(67)；
所述反射镜座a(62)为两端开口的圆柱形中空腔体结构，所述反射镜座a(62)一端固定设置有端盖a(63)，另一端与所述气池腔体(2)固定连接；
所述反射镜座a(62)上固定设置有凹槽a(64)，且所述凹槽a(64)内设置有反射镜a(61)；
所述反射镜座a(62)内部设置有反射镜压环a(65)，且所述反射镜压环a可对反射镜a(61)进行卡持。
4.根据权利要求1所述的一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，其特征在于：所述反射端(7)包括反射镜座b(72)及端盖b(73)，且所述端盖b(73)上固定设置有密封圈b(75)；
所述反射镜座b(72)为两端开口的圆柱形中空腔体结构，所述反射镜座b(72)一端固定设置有端盖b(73)，另一端与所述气池腔体(2)固定连接；
所述反射镜座b(72)上固定设置有凹槽b(76)，且所述凹槽b(76)内设置有反射镜b(71)；
所述反射镜座b(72)内部设置有反射镜压环b(74)，且所述反射镜压环b(74)可对反射镜b(71)进行卡持。
5.根据权利要求1所述的一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，其特征在于：所述反射镜a(61)与所述反射镜b(71)均为凹面镜，所述反射镜a(61)与反射镜b(71)均具有相同的曲率半径，且所述反射镜a(61)与所述反射镜b(71)凹面上均设置有高反射率膜层。
6.根据权利要求1所述的一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，其特征在于：所述楔形片(67)偏向角为2度-10度，且所述楔形片(67)涂镀有增透膜。
7.根据权利要求1所述的一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，其特征在于：所述腔池壳(1)侧壁上固定设置有进气接头(11)及出气接头(12)，且所述进气接头(11)与所述出气接头(12)相互对应设置；
所述气池腔体(2)侧壁上固定设置有气体入口(21)及气体出口(22)，所述气体入口(21)与所述进气接头(11)相互对应设置，且所述气体出口(22)与所述出气接头(12)相互对应设置。
8.根据权利要求1所述的一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，其特征在于：所述腔池壳(1)为右侧开口的长方形中空壳体结构且所述腔池壳(1)由底壳(13)及顶盖(14)组成；
所述底壳(13)顶部固定设置有连接梁(15)，且所述连接梁(15)向内延伸设置有连接槽(151)；
所述顶盖(14)向外延伸设置有连接块(16)，且所述连接块(16)可与所述连接槽(151)相互卡合；
所述底壳(13)上固定设置有固定件(17)，且所述固定件(17)上固定设置有螺纹孔(171)；
所述顶盖(14)上固定设置有连接孔(18)，且所述连接孔与所述螺纹孔(171)相互对应设置。
9.根据权利要求1所述的一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，其特征在于：所述连接件(3)左侧对应所述通孔(66)设置有连接孔a(31)，且所述连接件(3)右侧对应所述安装壳(4)设置有连接孔b(32)；
所述安装壳(4)为一端开口的长方形中空腔体结构，所述安装壳(4)开口对应所述连接件(3)设置。
10.根据权利要求1所述的一种用于气体浓度检测的单孔长光程池，其特征在于：所述腔池壳(1)底部固定设置有支撑脚(10)。
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