CN112345492A - 用于多元热流体原位激光检测的探头装置 - Google Patents

用于多元热流体原位激光检测的探头装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112345492A
CN112345492A CN202011333389.3A CN202011333389A CN112345492A CN 112345492 A CN112345492 A CN 112345492A CN 202011333389 A CN202011333389 A CN 202011333389A CN 112345492 A CN112345492 A CN 112345492A
Authority
CN
China
Prior art keywords
probe device
light path
optical window
situ laser
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011333389.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王志国
吕妍
佟翔宇
王迪
李玉爽
李栋
李品烨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeast Petroleum University
Original Assignee
Northeast Petroleum University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeast Petroleum University filed Critical Northeast Petroleum University
Priority to CN202011333389.3A priority Critical patent/CN112345492A/zh
Publication of CN112345492A publication Critical patent/CN112345492A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

一种用于多元热流体原位激光检测的探头装置，涉及探头装置技术领域，它包括探头装置、光路反射装置和减振装置，探头装置一侧设有光路反射装置，探头装置上设有减震装置。本用于多元热流体原位激光检测的探头装置适用于高温高压环境，通过温度控制装置使光学窗口与管道内温度一致，避免水汽凝结在光学窗口处，保证激光光路不受水汽凝结的影响。增加光路反射装置，通过两次反射来提高气体吸收光程，增强测量结果的准确性。减振装置便于安装，对机械振动具有良好隔离和减弱的作用。

Description

用于多元热流体原位激光检测的探头装置
技术领域：
本发明涉及探头装置技术领域，具体涉及一种用于多元热流体原位激光检测的探头装置。
背景技术：
稠油油层原油黏度和凝固点高，流动性差，开采技术较为复杂困难。多元热流体吞吐技术将柴油、空气等燃烧后产生的高温高压氮气、二氧化碳及少量蒸汽与冷水的混合物(即多热元流体)注入地层实现稠油开采，提高开采效率。近年来，多热元流体各组分含量通常利用吸收光谱激光检测技术进行在线检测。可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)具有原位实时检测、环境适应性强、灵敏度高等特点。由于多元热流体管道内温度和压力都很高，温差导致光学窗口处产生水汽凝结，影响激光光路检测。同时机械振动使检测装置发生位移导致激光光路偏折，影响检测的准确性。而现在大多数激光检测装置没有考虑到在高温高压环境下光学窗口的水汽凝结以及在线检测时机械振动的影响。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种用于多元热流体原位激光检测的探头装置，它基于可调谐吸收光谱技术，实现多热元流体在线检测，且在检测过程中不会产生凝结水，提高气体吸收光程，减少机械振动影响，提高检测的准确性。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下技术方案：包括探头装置、光路反射装置和减振装置，探头装置一侧设有光路反射装置，探头装置上设有减震装置。
所述的探头装置由基座、光学窗口、温度控制器和准直器组成，基座上密封安装有光学窗口，光学窗口后端连接准直器，光学窗口后面装有温度控制装置。
所述的光学窗口为耐高温蓝宝石窗口，所述耐高温蓝宝石窗口的材料为单晶蓝宝石。
所述的温度控制装置为环形结构。
所述的准直器与光纤连接。
所述的光路反射装置由密封箱体和反射镜组成，密封箱体与多热元流体管道连接，箱体内部安装反射镜。
所述的反射镜安装于箱体内部角上。
所述的减振装置由橡胶弹性垫、弧形金属板和支撑架组成，支撑架上设有弧形金属板，弧形金属板内弧设有橡胶弹性垫。
所述的减振装置为管道弹性托架减振器，橡胶弹性垫与弧形金属板粘贴。
本发明的有益效果是适用于高温高压环境，通过温度控制装置使光学窗口与管道内温度一致，避免水汽凝结在光学窗口处，保证激光光路不受水汽凝结的影响。增加光路反射装置，通过两次反射来提高气体吸收光程，增强测量结果的准确性。减振装置便于安装，对机械振动具有良好隔离和减弱的作用。
附图说明：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明探头装置结构图；
图3是本发明减震装置结构图。
具体实施方式：
参照各图，本发明具体采用如下实施方式：包括探头装置1、光路反射装置2和减振装置3，探头装置1一侧设有光路反射装置2，探头装置1上设有减震装置3。所述的探头装置1由基座11、光学窗口12、温度控制器13和准直器14组成，基座11上密封安装有光学窗口12，光学窗口12后端连接准直器14，光学窗口12后面装有温度控制装置13。所述的光学窗口12为耐高温蓝宝石窗口，所述耐高温蓝宝石窗口的材料为单晶蓝宝石。所述的温度控制装置13为环形结构。所述的准直器14与光纤连接。所述的光路反射装置2由密封箱体21和反射镜22组成，密封箱体21与多热元流体管道连接，箱体21内部安装反射镜22。所述的反射镜22安装于箱体21内部角上。所述的减振装置3由橡胶弹性垫31、弧形金属板32和支撑架33组成，支撑架33上设有弧形金属板32，弧形金属板32内弧设有橡胶弹性垫31。所述的减振装置3为管道弹性托架减振器，橡胶弹性垫31与弧形金属板32粘贴。
基座11前端密封安装有光学窗口12，后端连接准直器14；基座11为高温合金材料，安装于多热元流体管道上，内部密封安装光学窗口12和温度控制装置13，后段与准直器14以螺纹连接。所述光学窗口12为耐高温蓝宝石窗口。所述耐高温蓝宝石窗口的材料为单晶蓝宝石，隔绝多元热流体进入到探头内部。所述温度控制装置13为环形结构，环形中空为激光光路。控制光学窗口处的温度与多热元流体管道内温度一致，避免产生水汽凝结。所述准直器14与光纤连接，用于光纤输出激光的准。所述光路反射装置2由密封箱体21、两个反射镜22组成。密封箱体21与多热元流体管道连接，反射镜22安装于箱体内部，以反射激光光路，增加吸收光程。减振装置3如图3所示安装于基座外部前端，橡胶弹性垫31与弧形金属板32局部粘贴，固定在支撑架上。在管道发生机械振动时起到缓冲击和减振的作用。
综上所述，本用于多元热流体原位激光检测的探头装置，适用于高温高压环境，通过温度控制装置使光学窗口与管道内温度一致，避免水汽凝结在光学窗口处，保证激光光路不受水汽凝结的影响。增加光路反射装置，通过两次反射来提高气体吸收光程，增强测量结果的准确性。减振装置便于安装，对机械振动具有良好隔离和减弱的作用。

Claims (9)

1.一种用于多元热流体原位激光检测的探头装置，其特征在于：包括探头装置(1)、光路反射装置(2)和减振装置(3)，探头装置(1)一侧设有光路反射装置(2)，探头装置(1)上设有减震装置(3)。
2.根据权利要求1所述的用于多元热流体原位激光检测的探头装置，其特征在于：所述的探头装置(1)由基座(11)、光学窗口(12)、温度控制器(13)和准直器(14)组成，基座(11)上密封安装有光学窗口(12)，光学窗口(12)后端连接准直器(14)，光学窗口(12)后面装有温度控制装置(13)。
3.根据权利要求2所述的用于多元热流体原位激光检测的探头装置，其特征在于：所述的光学窗口(12)为耐高温蓝宝石窗口，所述耐高温蓝宝石窗口的材料为单晶蓝宝石。
4.根据权利要求2所述的用于多元热流体原位激光检测的探头装置，其特征在于：所述的温度控制装置(13)为环形结构。
5.根据权利要求2所述的用于多元热流体原位激光检测的探头装置，其特征在于：所述的准直器(14)与光纤连接。
6.根据权利要求1所述的用于多元热流体原位激光检测的探头装置，其特征在于：所述的光路反射装置(2)由密封箱体(21)和反射镜(22)组成，密封箱体(21)与多热元流体管道连接，箱体(21)内部安装反射镜(22)。
7.根据权利要求6所述的用于多元热流体原位激光检测的探头装置，其特征在于：所述的反射镜(22)安装于箱体(21)内部角上。
8.根据权利要求1所述的用于多元热流体原位激光检测的探头装置，其特征在于：所述的减振装置(3)由橡胶弹性垫(31)、弧形金属板(32)和支撑架(33)组成，支撑架(33)上设有弧形金属板(32)，弧形金属板(32)内弧设有橡胶弹性垫(31)。
9.根据权利要求8所述的用于多元热流体原位激光检测的探头装置，其特征在于：所述的减振装置(3)为管道弹性托架减振器，橡胶弹性垫(31)与弧形金属板(32)粘贴。
CN202011333389.3A 2020-11-25 2020-11-25 用于多元热流体原位激光检测的探头装置 Pending CN112345492A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011333389.3A CN112345492A (zh) 2020-11-25 2020-11-25 用于多元热流体原位激光检测的探头装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011333389.3A CN112345492A (zh) 2020-11-25 2020-11-25 用于多元热流体原位激光检测的探头装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112345492A true CN112345492A (zh) 2021-02-09

Family

ID=74364765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011333389.3A Pending CN112345492A (zh) 2020-11-25 2020-11-25 用于多元热流体原位激光检测的探头装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112345492A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101598666A (zh) * 2009-06-26 2009-12-09 中北大学 用于爆炸品爆炸环境下的气体浓度检测系统
CN201402247Y (zh) * 2008-12-30 2010-02-10 中国科学院安徽光学精密机械研究所 可调谐激光二极管双光程工业烟道在线监测装置
US20140375995A1 (en) * 2013-06-20 2014-12-25 Rosemount Analytical Inc. Tunable diode laser absorbption spectroscopy with water vapor determination
KR20190048836A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 한국생산기술연구원 미세 광경로를 이용한 다종가스 동시 측정 tdlas 정렬 시스템
CN110243761A (zh) * 2019-05-13 2019-09-17 清华大学 用于高温高压管道中高浓度气体的原位式在线测量光学组件、装置和系统
CN110261643A (zh) * 2019-07-04 2019-09-20 哈尔滨工程大学 一种基于多普勒频移原理的低速流场测速方法及装置
CN110954501A (zh) * 2019-12-13 2020-04-03 中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所 一种耐高温可调谐激光吸收光谱探头结构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201402247Y (zh) * 2008-12-30 2010-02-10 中国科学院安徽光学精密机械研究所 可调谐激光二极管双光程工业烟道在线监测装置
CN101598666A (zh) * 2009-06-26 2009-12-09 中北大学 用于爆炸品爆炸环境下的气体浓度检测系统
US20140375995A1 (en) * 2013-06-20 2014-12-25 Rosemount Analytical Inc. Tunable diode laser absorbption spectroscopy with water vapor determination
KR20190048836A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 한국생산기술연구원 미세 광경로를 이용한 다종가스 동시 측정 tdlas 정렬 시스템
CN110243761A (zh) * 2019-05-13 2019-09-17 清华大学 用于高温高压管道中高浓度气体的原位式在线测量光学组件、装置和系统
CN110261643A (zh) * 2019-07-04 2019-09-20 哈尔滨工程大学 一种基于多普勒频移原理的低速流场测速方法及装置
CN110954501A (zh) * 2019-12-13 2020-04-03 中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所 一种耐高温可调谐激光吸收光谱探头结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吕妍等: "多元热流体原位检测光路及外部热辐射抑制分析", 应用光学, vol. 39, no. 4, pages 551 - 555 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103547909B (zh) 用于光学流量传感器的传感器构件
EP4070044B1 (en) Ultrasonic mass fuel flow meter
US20230066926A1 (en) Ultrasonic mass fuel flow meter
CN110954501A (zh) 一种耐高温可调谐激光吸收光谱探头结构
CN112345492A (zh) 用于多元热流体原位激光检测的探头装置
CN114460037A (zh) 一种氨气气团激光遥测装置
CN111366354A (zh) 非接触测量方式测试阀内部件振动特性的测试和评估系统及方法
CN105548052A (zh) 用于光腔衰荡光谱技术的连续可调长度测试腔
CN113155163A (zh) 基于双毛细管封装光纤温度压力传感器
CN209311329U (zh) 一种烟气脱硝系统准原位氨逃逸检测装置
US8576398B2 (en) Concentration measuring device, concentration measuring arrangement and concentration measuring method
CN212031240U (zh) 一种颗粒物传感器探头及颗粒物传感器
CN201917519U (zh) 一种在位式吸收光谱气体分析系统
CN1851316A (zh) 声学谐振腔式声导管
CN107064008B (zh) 一种抗振动长光程气池
CN207600635U (zh) 新型密封棱镜治具
CN206074445U (zh) 低噪声光学测量池
CN111122405A (zh) 一种颗粒物传感器探头及颗粒物传感器
CN107044638B (zh) 一种气液两用燃烧器
CN205374288U (zh) 离轴式气体遥测装置
CN113281300B (zh) 一种用于狭小环境下弱吸收气体参数高灵敏测量的测量装置
Hoberg et al. Detection of Condensation in Hypersonic Facilities Using Static Pressure Probes and Rayleigh Scattering
CN212459404U (zh) 一种tdlas激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构
CN213481992U (zh) 一种抗干扰粉尘测量装置
CN219369553U (zh) 一种长光程吸收池结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination