CN201503395U - 新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置。特征是：1投影成像系统中包括胶合棱镜，由一个分光棱镜和一个反射棱镜胶合而成，入射光经胶合棱镜后分光为两束光；2气室被分成成不含甲烷或二氧化碳的空气及含甲烷或二氧化碳空气的采样气室；3由光电传感器将获得的光干涉条纹图像转换为电信号输出；本实用新型优点是：两级透镜的准直效果好；采用的补偿镜有较好的可调节性并有效补偿了镜片和机械的加工误差；气室分隔，产生两组干涉条纹，方便比较，提高检测精度；结构紧凑，有效防止振动；对温度、湿度影响产生的零点漂移和测量误差进行补偿处理，产品生产一致性高，提高光干涉甲烷、二氧化碳测量的准确性和可靠性。

Description

新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置

技术领域

本实用新型涉及气体浓度装置，具体涉及一种新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置。

背景技术

现有的光干涉甲烷、二氧化碳检测设备都是采用50年代日本理研设计的光路和机械结构，其原理为雅敏干涉，它由光源、聚光镜、平面镜、气室、折光棱镜、物镜、反射棱镜、负透镜等组成。这种结构测量范围宽、有一定测量精度、维护工作量小，但因光学系统的成像光程较长和光学机械组合结构件较多，产品体积较大。这种结构容易受到外界振动、热应力集中，温度、湿度的影响，从而产生零点漂移和测量误差。

发明内容

本实用新型目的在于解决现有光干涉甲烷、二氧化碳检测光路结构系统存在的上述不足之处，提供一种新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置，通过在光路结构上的改进，得到更好的准直效果，有效消除杂光，得到更加理想的干涉成像条纹即测量精度。

本实用新型的技术方案如下：

一种新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置，包括机座及投影成像系统，投影成像系统中包括入射光源，在光源之前装有聚光镜、胶合透镜、光栏，以实现对入射光的准直及除去杂光，改善条纹清晰度；还包括及直角棱镜，其特征是：

1)投影成像系统中还包括胶合棱镜，由一个分光棱镜和一个反射棱镜胶合而成，入射光经胶合棱镜后分光为两束光，两束光经气室后经直角棱镜11反射，再经气室后由分光棱镜输出；

2)所述气室被分成两部分：分别构成不含甲烷或二氧化碳的空气气室及含甲烷或二氧化碳空气的采样气室；

3)所述分光棱镜的光输出端设置有光电传感器，由所属光电传感器将获得的光干涉条纹图像转换为电信号输出；

4)两束相干光Y1和Y2经过不含甲烷或二氧化碳的空气气室干涉后在光电传感器光面获得一组干涉条纹A；两束相干光X1和X2，一束经过不含甲烷或二氧化碳的空气气室、另一束经过含有甲烷或二氧化碳空气的采样气室，两束光干涉后在光电传感器光面获得第二组干涉条纹B，由采样气室与空气气室之间的腔体隔断材料引起的两干涉条纹A，B之间的隔带C。

本实用新型利用迈克尔逊干涉原理设计，在分光棱镜的作用下分别形成两束光线，分别通过采样气室和空气气室进入胶合棱镜产生干涉，最后在光电传感器光面或靶面形成两组光干涉条纹，一组条纹作零点参比，另一组作测量。利用这种通过光电传感器识别光干涉现象现成的中条纹，就可以快速识别出采样气室与空气气室的甲烷或二氧化碳量偏差百分比，便于电子系统识别显示处理。

本结构与现有光干涉甲烷检测器结构相比，使以下优点成为可能：两级透镜的准直效果好；采用的补偿镜有较好的可调节性并有效补偿了镜片和机械的加工误差；气室分隔，产生两组干涉条纹，方便比较，提高检测精度；结构紧凑，使仪器便携成为可。其他的一些特征还表现在：外界振动被有效防止；热应力集中进行控制；对温度、湿度影响产生的零点漂移和测量误差进行补偿处理，产品生产一致性高、体积小、防护性好，提高光干涉甲烷、二氧化碳测量的准确性和可靠性。本实用新型除检测甲烷或二氧化碳外，同样可以检测空气中的其它气体。

附图说明

图1为本实用新型光学结构系统示意图；

图2为气室结构的断面图；

图3为两组干涉条纹。

其中，1-光源；2-聚光镜；3-光栏；4-胶合透镜；5-胶合棱镜；7-光电传感器；8-机座；9-补偿镜；10-气室；C-隔段；11-直角棱镜；12-采样气室；13-空气气室；图中箭头指向为光路示意方向。

具体实施方式

以下对附图给出的本实用新型的一个非限定性的实施例作进一步说明。

如图1所示：新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置包括机座8及投影成像系统，投影成像系统中包括入射光源1，在光源1之前装有聚光镜2、胶合透镜4、光栏3，以实现对入射光的准直及除去杂光，改善条纹清晰度；还包括及直角棱镜11，其特征是：

1)投影成像系统中还包括胶合棱镜，由一个分光棱镜5和一个反射棱镜6胶合而成，入射光经胶合棱镜后分光为两束光，两束光经气室10后经直角棱镜11反射，再经气室10后由分光棱镜5输出；

2)所述气室10被分成两部分：分别构成不含甲烷或二氧化碳的空气气室13及含甲烷或二氧化碳空气的采样气室12；

3)所述分光棱镜5的光输出端设置有光电传感器7，由所属光电传感器将获得的光干涉条纹图像转换为电信号输出；

4)两束相干光Y1和Y2经过不含甲烷或二氧化碳的空气气室13干涉后在光电传感器7光面获得一组干涉条纹A；两束相干光X1和X2，一束经过不含甲烷或二氧化碳的空气气室13、另一束经过含有甲烷或二氧化碳空气的采样气室12，两束光干涉后在光电传感器7光面获得第二组干涉条纹B，由采样气室12与空气气室13之间的腔体隔断材料引起的两干涉条纹A，B之间的隔带C。

在上述胶合棱镜与气室10之间的光路中，设置有通过转轴安装在机座上的补偿镜9，所述补偿镜可以绕轴的旋转或前后的摆动，实现光路补偿与调节后锁定。

参见附图2，上述气室10由轴向中心凹槽分隔形成的两个腔体分别构成空气气室13和采样气室12，采样气室12位于所述轴向中心凹槽中，两个腔体分别由上下端盖封堵，其中采样气室12具有气样引入通道；所述气室10位于光路中的两端由高透光率的透明材料封堵。

所述采样气室12的气样引入通道与抽吸泵连接。所述机座8通过盖板将投影成像系统及光电传感器7定位封装，所述光源的电池也可封装在基座内。，或与抽吸泵一样安装在基座外。

光源1发出一束光，经过聚光镜2、胶合透镜4进行准直，通过光栏3去除杂光，准直后到分光棱镜5，分成的两束光首先通过补偿镜9分别进行调整补偿，然后通过气室10中的采样气室和空气气室，经过直角棱镜11反射，及反射棱镜6的反射后相干为一束光，并到达光电转换器7，便于电子系统识别显示处理。

Claims (3)

1.一种新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置，包括机座(8)及投影成像系统，投影成像系统中包括入射光源(1)，在光源(1)之前装有聚光镜(2)、胶合透镜(4)、光栏(3)，以实现对入射光的准直及除去杂光，改善条纹清晰度；还包括及直角棱镜(11)，其特征是：

1)投影成像系统中还包括胶合棱镜，由一个分光棱镜(5)和一个反射棱镜(6)胶合而成，入射光经胶合棱镜后分光为两束光，两束光经气室(10)后经直角棱镜11反射，再经气室(10)后由分光棱镜(5)输出；

2)所述气室(10)被分成两部分：分别构成不含甲烷或二氧化碳的空气气室(13)及含甲烷或二氧化碳空气的采样气室(12)；

3)所述分光棱镜(5)的光输出端设置有光电传感器(7)，由所属光电传感器将获得的光干涉条纹图像转换为电信号输出；

4)两束相干光(Y1和Y2)经过不含甲烷或二氧化碳的空气气室(13)干涉后在光电传感器(7)光面获得一组干涉条纹(A)；两束相干光(X1和X2)，一束经过不含甲烷或二氧化碳的空气气室(13)、另一束经过含有甲烷或二氧化碳空气的采样气室(12)，两束光干涉后在光电传感器(7)光面获得第二组干涉条纹B，由采样气室(12)与空气气室(13)之间的腔体隔断材料引起的两干涉条纹(A，B)之间的隔带(C)。

2.根据权利要求1所述的新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置，其特征是：在胶合棱镜与气室(10)之间的光路中，设置有通过转轴安装在机座上的补偿镜(9)，所述补偿镜可以绕轴的旋转或前后的摆动，实现光路补偿与调节后锁定。

3.按照权利要求1所述的新型光干涉甲烷、二氧化碳检测装置，其特征是：所述气室(10)由轴向中心凹槽分隔形成的两个腔体分别构成空气气室(13)和采样气室(12)，采样气室(12)位于所述轴向中心凹槽中，两个腔体分别由上下端盖封堵，其中采样气室(12)具有气样引入通道；所述气室(10)位于光路中的两端由高透光率的透明材料封堵。

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