CN114324173B - 气体传感器及其探针 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体传感器及其探针，探针包括：法兰和支撑管，所述法兰固定套设在所述支撑管的外侧；第一拆卸座，所述第一拆卸座的第一端面与所述支撑管的第一端可拆卸固定连接且所述第一拆卸座封堵所述支撑管的第一端，所述第一拆卸座开设有通光孔，且所述第一拆卸座还固定设置有封堵所述通光孔的平面镜；采样气室和第二拆卸座，所述采样气室的第一端与所述第一拆卸座的第二端面可拆卸固定连接，所述采样气室的第二端与所述第二拆卸座可拆卸固定连接，所述第二拆卸座固定连接有反射镜。该探针的结构设计可以有效地解决平面镜和反射镜不便拆卸清洗的问题。

Description

气体传感器及其探针

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，更具体地说，涉及一种气体传感器及其探针。

背景技术

气体传感器一般用于探测气体的浓度、粉尘浓度等参数，气体传感器包括探针，探针的至少局部伸入被探测环境中。探针包括采样气室，采样气室的第一端设置平面镜以供光束通过，采样气室的第二端设置反射镜以反射光束，从而进行气体浓度或粉尘度的探测。探针上的平面镜和反射镜在气体环境中很容易沾满灰尘，灰尘较多时会导致出光率以及反光率降低，造成测量结果不准确。探针上的平面镜和反射镜难拆卸清洗，导致探针不便于维护清洗，一旦灰尘较多时只能报废。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种探针，该探针的结构设计可以有效地解决平面镜和反射镜不便拆卸清洗的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述探针的气体传感器。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种探针，包括：

法兰和支撑管，所述法兰固定套设在所述支撑管的外侧；

第一拆卸座，所述第一拆卸座的第一端面与所述支撑管的第一端可拆卸固定连接且所述第一拆卸座封堵所述支撑管的第一端，所述第一拆卸座开设有通光孔，且所述第一拆卸座还固定设置有封堵所述通光孔的平面镜；

采样气室和第二拆卸座，所述采样气室的第一端与所述第一拆卸座的第二端面可拆卸固定连接，所述采样气室的第二端与所述第二拆卸座可拆卸固定连接，所述第二拆卸座固定连接有反射镜。

优选地，上述探针中，所述支撑管的第一端和第二端分别位于所述法兰的两侧。

优选地，上述探针中，还包括气体吹扫组件，所述气体吹扫包括供气单元和气路，所述供气单元与所述支撑管相对固定，所述气路穿过支撑管和采样气室以对所述平面镜和反射镜进行吹扫。

优选地，上述探针中，所述第一可拆卸座设置有第一吹扫环腔；和/或，

所述第二可拆卸座设置有第二吹扫环腔。

优选地，上述探针中，所述第一可拆卸座通过螺钉与所述支撑管和采样气室固定连接；

所述第二可拆卸座通过螺钉与所述采样气室固定连接。

优选地，上述探针中，所述第一拆卸座包括相对设置的两个法兰盘以及连接两个法兰盘的中间部，所述第一拆卸座的第一端面和第二端面分别位于两个法兰盘上。

优选地，上述探针中，还包括与所述支撑管的第二端固定连接的隔热件，所述隔热件内部具有隔热腔且所述隔热腔与所述支撑管内部相互独立。

优选地，上述探针中，所述采样气室的侧壁开设有三个窗口，且三个所述窗口沿着所述采样气室的周向均匀分布；

三个所述窗口的面积不小于所述采样气室外侧壁表面积的三分之二。

优选地，上述探针中，三个所述窗口沿着第一圆周分布，每个所述窗口所对的圆心角为70-90°；

每个所述窗口沿着采样气室长度方向的延伸距离为700-900mm。

优选地，上述探针中，还包括与所述采样气室的外壁固定连接的热电偶，所述热电偶的导线沿着所述采样气室和所述支撑管的外壁延伸，所述法兰开设有供所述热电偶的导线穿过的定位孔。

优选地，上述探针中，所述热电偶与所述采样气室的外壁之间通过氩弧焊的方式固定；

所述热电偶与所述采样气室背离支撑管的端部连接。

一种气体传感器，包括探针，所述探针为如上述中任一项所述的探针。

本申请提供的探针主要用于伸入被测气体环境中。探针包括法兰、支撑管、第一拆卸座、采样气室和第二拆卸座。

其中，法兰固定套设在支撑管的外侧。具体地，法兰与支撑管的外壁固定连接，并且支撑管穿过法兰的中心孔。具体地，法兰与支撑管的外壁可以焊接。支撑管的内部中空。该法兰用于与支撑该探针的设备固定连接，具体地，法兰与支撑该探针的设备可以螺栓或螺钉连接。支撑该探针的设备可以为烟道，烟道的内部为被测气体环境，。

第一拆卸座具有第一端面和第二端面。第一拆卸座的第一端面与支撑管的第一端可拆卸固定连接，并且第一拆卸座封堵支撑管的第一端。具体地，第一拆卸座的第一端面与支撑管的第一端固定连接后，第一拆卸座将支撑管的端部封堵以防止被测气体经支撑管泄露。

第一拆卸座开设有通光孔，且第一拆卸座还固定设置有封堵通光孔的平面镜。如此，探测光能够经过通光孔内的平面镜，从而不影响探测光的光路。

采样气室的第一端与第一拆卸座的第二端面可拆卸固定连接，采样气室的第二端与第二拆卸座可拆卸固定连接，并且第二拆卸座固定连接有反射镜。具体地，第二拆卸座开设有安装槽，反射镜固定在安装槽内。如此探测光能够经过通光孔内的平面镜后进入采样气室，最终经反射镜反射后形成回程光。

由上可知，本申请提供的探针的结构设计中，第一拆卸座与采样气室和支撑管之间可拆卸连接，第二拆卸座与采样气室可拆卸连接，平面镜固定在第一拆卸座上，反射镜固定在第二拆卸座上。如此，当平面镜和反射镜上灰尘较多时，可以将第一拆卸座和第二拆卸座拆卸后，再对平面镜和反射镜进行清理维护，可以更加方便的便拆卸清洗，且避免了灰尘较多时整个探针报废，降低了成本。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种气体传感器，该气体传感器包括上述任一种探针。由于上述的探针具有上述技术效果，具有该探针的气体传感器也应具有相应的技术效果。

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为本发明实施例提供的探针的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一拆卸座的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一拆卸座的剖视图；

图4为本发明实施例提供的第二拆卸座的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第二拆卸座的剖视图；

图6为本发明实施例提供的采样气室的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的采样气室的剖视图；

图8为本发明另一实施例提供的探针的结构示意图。

在图1-8中：

1-隔热件、2-法兰、3-支撑管、4-第一拆卸座、4a-法兰盘、4b-通光孔、4c-中间部、5-采样气室、5a-窗口、6-第二拆卸座、6a-安装槽、7-热电偶、7a-导线。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种探针，该探针的结构设计可以有效地解决平面镜和反射镜不便拆卸清洗的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述探针的气体传感器。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”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，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位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-图5，本申请提供的探针主要用于伸入被测气体环境中。探针包括法兰2、支撑管3、第一拆卸座4、采样气室5和第二拆卸座6。

其中，法兰2固定套设在支撑管3的外侧。具体地，法兰2与支撑管3的外壁固定连接，并且支撑管3穿过法兰2的中心孔。具体地，法兰2与支撑管3的外壁可以焊接。支撑管3的内部中空。该法兰2用于与支撑该探针的设备固定连接，具体地，法兰2与支撑该探针的设备可以螺栓或螺钉连接。支撑该探针的设备可以为烟道，烟道的内部为被测气体环境，。

第一拆卸座4具有第一端面和第二端面。第一拆卸座4的第一端面与支撑管3的第一端可拆卸固定连接，并且第一拆卸座4封堵支撑管3的第一端。具体地，第一拆卸座4的第一端面与支撑管3的第一端固定连接后，第一拆卸座4将支撑管3的端部封堵以防止被测气体经支撑管3泄露。

第一拆卸座4开设有通光孔4b，且第一拆卸座4还固定设置有封堵通光孔4b的平面镜。如此，探测光能够经过通光孔4b内的平面镜，从而不影响探测光的光路。

采样气室5的第一端与第一拆卸座4的第二端面可拆卸固定连接，采样气室5的第二端与第二拆卸座6可拆卸固定连接，并且第二拆卸座6固定连接有反射镜。具体地，第二拆卸座6开设有安装槽6a，反射镜固定在安装槽6a内。如此探测光能够经过通光孔4b内的平面镜后进入采样气室5，最终经反射镜反射后形成回程光。

由上可知，本申请提供的探针的结构设计中，第一拆卸座4与采样气室5和支撑管3之间可拆卸连接，第二拆卸座6与采样气室5可拆卸连接，平面镜固定在第一拆卸座4上，反射镜固定在第二拆卸座6上。如此，当平面镜和反射镜上灰尘较多时，可以将第一拆卸座4和第二拆卸座6拆卸后，再对平面镜和反射镜进行清理维护，可以更加方便的便拆卸清洗，且避免了灰尘较多时整个探针报废，降低了成本。

如图1所示，在一具体实施例中，支撑管3的第一端和第二端分别位于法兰2的两侧。具体地，支撑管3穿过法兰2，法兰2与支撑管3中间部4c分的外壁固定连接。当然，也可以支撑管3的第二端与法兰2对齐设置，在此不作限定。

为了随时清扫平面镜和反射镜，上述探针还包括气体吹扫组件，气体吹扫包括供气单元和气路。供气单元与支撑管3相对固定，具体地，供气单元可以固定在支撑管3上。气路穿过支撑管3和采样气室5以对平面镜和反射镜进行吹扫。气路可以为气管，气管沿着支撑管3内部延伸，将气体引至第一拆卸座4，以对平面镜进行吹扫。气管沿着采样气室5延伸，以将气体引至第二拆卸座6，对反射镜进行吹扫。

上述实施例中，第一可拆卸座设置有第一吹扫环腔，第一吹扫环腔可以环绕平面镜设置，第一吹扫环腔的出气口朝向平面镜，以均匀的吹扫平面镜。平面镜与第一可拆卸座可以通过螺钉固定连接，当然，也可以通过其它方式固定连接，在此不作限定。

第二可拆卸座可以设置有第二吹扫环腔，第二吹扫环腔可以环绕反射镜设置，第二吹扫环腔的出气口朝向平面镜，以均匀的吹扫反射镜。反射镜与第二可拆卸座可以通过螺钉固定连接，当然，也可以通过其它方式固定连接，在此不作限定。

在一具体实施例中，第一可拆卸座可以通过螺钉与支撑管3和采样气室5固定连接，如此更加便于拆卸。当然，第一可拆卸座也可以直接与支撑管3和采样气室5螺纹连接，或者，第一可拆卸座也可以与支撑管3和采样气室5卡接，在此不作限定。

同样地，第二可拆卸座可以通过螺钉与采样气室5固定连接，如此更加便于拆卸。当然，第二可拆卸座也可以直接与采样气室5螺纹连接，或者，第二可拆卸座也可以与采样气室5卡接，在此不作限定。

如图2和图3所示，第一拆卸座4包括中间部4c和相对设置的两个法兰盘4a，其中，中间部4c的两端分别与两个法兰盘4a固定连接，第一拆卸座4的第一端面和第二端面分别位于两个法兰盘4a上。如此，第一拆卸座4的两个法兰盘4a分别与支撑管3和采样室可拆卸固定连接。

上述实施例中，第一拆卸座4可以为一体结构，具体地，中间部4c和两个法兰盘4a为一体结构。通光孔4b贯通两个法兰盘4a和中间部4c。

为了防止被测气体环境的温度经探针传输至激光器等部件，探针还可以包括与支撑管3的第二端固定连接的隔热件1，隔热件1内部具有隔热腔且隔热腔与支撑管3内部相互独立。如此设置，通过隔热腔的阻隔，可以避免更多的热量传递至光学元件和控制元件。

另外，供气单元也可以固定在隔热件1上。隔热件1背离支撑管3的端部可以设置装配法兰，以便于探针与其它部件固定连接。

为了防止光路原路返回，平面镜与光束的方向之间的夹角可以为锐角。具体地，平面镜在第一拆卸座4上倾斜设置。

现有技术中采样气室多采用双窗口形式，如果双窗口面积过大，则会导致采样气室结构脆弱，长时间工作，会导致结构发生塑性形变，进而导致测量结果失真甚至结构损坏。所以，为了保证结构上的稳定，需要减小窗口面积。而窗口面积的减小，会导致通气性变差，被测量气体穿过采样气室的流量就减小，采样气室内部被测量气体浓度小于被测量气体外部浓度，导致测量结果失真，设备的精度降低。

基于上述问题，如图6和图7所示，采样气室5的侧壁可以开设有三个窗口5a，且三个窗口5a沿着采样气室5的周向均匀分布。与现有技术中双窗口的采样气室相比，采样气室5开设有三个窗口5a结构更加坚固，允许通过的气体截面面积大于两窗口模式。

优选地，三个窗口5a的面积不小于采样气室5外侧壁表面积的三分之二。如此设置，开设三个窗口5a的采样气室5面积增大，使得通过窗口5a的气流流量更大，采样气室5内外气压差更小，采样气室5内部气体成分以及密度更加接近于采样气室5外部气体，从而使测量结果更为精准。

进一步地，三个所述窗口5a沿着第一圆周分布，每个窗口5a所对的圆心角为70-90°。采样气室5的外壁为圆柱状，则三个所述窗口5a沿着采样气室5的外壁所在的圆周均匀分布。具体地，每个窗口5a所对的圆心角为80°，既保证了结构的美观和稳定，又实现了窗口5a面积最大化。

每个所述窗口5a沿着采样气室长度方向的延伸距离为700-900mm。采样气室5的总长度可以为900-1050mm。具体地，每个所述窗口5a沿着采样气室5长度方向的延伸距离为800mm，采样气室5的总长度为980mm。当然，采样气室5以及窗口5a的尺寸还可以根据实际情况自行设定，在此不作限定。

此外，采样气室5的材质可以为SUS 316L号钢，耐腐蚀，耐高温性能卓越。

如图8所示，该探针结构还可以包括热电偶7，并且热电偶7与采样气室5的外壁固定连接，热电偶7的导线7a沿着采样气室5和支撑管3的外壁延伸，法兰2开设有供热电偶7的导线7a穿过的定位孔。如此设置，热电偶7与采样气室5集成在一起，烟囱上只需要预留探针位置，不需要单独为温度测量装置预留位置，降低了整个设备的安装难度以及安装时间，同时降低了对设备工作环境的要求。

热电偶7具有价格低廉、易于更换、测量时不需要外加电源、有标准的接口并且具有很大的温度量程等优点。此外，热电偶7的体积小、重量轻、便于安装，安装在采样气室5后，对整个探针的重量影响低。

优选地，热电偶7与采样气室5背离支撑管3的端部连接，即热电偶7与采样气室5的顶端连接，以便于热电偶7随探针伸入至被测气体环境。

热电偶7与采样气室5的外壁之间可以通过氩弧焊的方式固定，既保证了结构的稳固性，又避免了在焊接过程中产生的温度损伤热电偶。

基于上述实施例中提供的探针，本发明还提供了一种气体传感器，该气体传感器包括上述实施例中任意一种探针。由于该气体传感器采用了上述实施例中的探针，所以该气体传感器的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (6)

1.一种探针，其特征在于，包括：

法兰(2)和支撑管(3)，所述法兰(2)固定套设在所述支撑管(3)的外侧；

第一拆卸座(4)，所述第一拆卸座(4)的第一端面与所述支撑管(3)的第一端可拆卸固定连接且所述第一拆卸座(4)封堵所述支撑管(3)的第一端，所述第一拆卸座(4)开设有通光孔(4b)，且所述第一拆卸座(4)还固定设置有封堵所述通光孔(4b)的平面镜，所述平面镜在所述第一拆卸座(4)上倾斜设置，以使所述平面镜与光束之间的夹角为锐角；

采样气室(5)和第二拆卸座(6)，所述采样气室(5)的第一端与所述第一拆卸座(4)的第二端面可拆卸固定连接，所述采样气室(5)的第二端与所述第二拆卸座(6)可拆卸固定连接，所述第二拆卸座(6)固定连接有反射镜；

其中，所述第一拆卸座(4)与所述支撑管(3)和采样气室(5)螺纹连接或者卡接，所述第二拆卸座(6)与所述采样气室(5)螺纹连接或者卡接；

还包括气体吹扫组件，所述气体吹扫包括供气单元和气路，所述供气单元与所述支撑管(3)相对固定，所述气路穿过支撑管(3)和采样气室(5)以对所述平面镜和反射镜进行吹扫；

所述第一拆卸座设置有第一吹扫环腔；和/或，

所述第二拆卸座设置有第二吹扫环腔；

所述第一拆卸座通过螺钉与所述支撑管(3)和采样气室(5)固定连接；

所述第二拆卸座通过螺钉与所述采样气室(5)固定连接；

所述第一拆卸座(4)包括相对设置的两个法兰盘(4a)以及连接两个法兰盘(4a)的中间部(4c)，所述第一拆卸座(4)的第一端面和第二端面分别位于两个法兰盘(4a)上；

还包括与所述支撑管(3)的第二端固定连接的隔热件(1)，所述隔热件(1)内部具有隔热腔且所述隔热腔与所述支撑管(3)内部相互独立；

所述采样气室(5)的侧壁开设有三个窗口(5a)，且三个所述窗口(5a)沿着所述采样气室(5)的周向均匀分布；

三个所述窗口(5a)的面积不小于所述采样气室(5)外侧壁表面积的三分之二。

2.根据权利要求1所述的探针，其特征在于，所述支撑管(3)的第一端和第二端分别位于所述法兰(2)的两侧。

3.根据权利要求1所述的探针，其特征在于，三个所述窗口(5a)沿着第一圆周分布，每个所述窗口(5a)所对的圆心角为70-90°；

每个所述窗口(5a)沿着采样气室(5)长度方向的延伸距离为700-900mm。

4.根据权利要求1所述的探针，其特征在于，还包括与所述采样气室(5)的外壁固定连接的热电偶(7)，所述热电偶(7)的导线沿着所述采样气室(5)和所述支撑管(3)的外壁延伸，所述法兰(2)开设有供所述热电偶(7)的导线(7a)穿过的定位孔。

5.根据权利要求4所述的探针，其特征在于，所述热电偶(7)与所述采样气室(5)的外壁之间通过氩弧焊的方式固定；

所述热电偶(7)与所述采样气室(5)背离支撑管(3)的端部连接。

6.一种气体传感器，包括探针，其特征在于，所述探针为如权利要求1-5任一项所述的探针。