CN202049109U - 线性组合气体浓度检测池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种线性组合气体浓度检测池装置，所述装置包含有多个样品池和样品池支架，所述样品池分为有具有不同长度的长样品池（5）、中样品池（6）和短样品池（7），所述长样品池（5）、中样品池（6）和短样品池（7）之间通过气管（11）相连通，所述气管（11）上串接有一温度和压力检测单元（10），有一气源（8）经一缓冲瓶（9）与长样品池（5）相连通；所述样品池支架包含有样品池主支架（3）和样品池副支架（4）。本实用新型线性组合气体浓度检测池装置，能够进行线性检测、可以对样品池内的温度和压力进行实时采集且具有耐高温、高压和强腐蚀功能。

Description

线性组合气体浓度检测池装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体浓度检测池装置，尤其是涉及一种利用不同长度的样品池实现线性组合的气体浓度检测池装置，用于气体分析或标定领域。

背景技术

气体浓度检测装置是气体浓度检测与分析应用中不可或缺的一部分。随着气体检测技术的发展，可检测种类越来越多，使用环境也越来越复杂，对气体浓度检测精度要求越来越高。虽然气体浓度检测仪器在出厂前都进行了检测标定，但在实际使用过程中，特别是经过长时间使用后，仪器检测精度是否能够达到检测要求，必须经过重新检测和标定。

许多气体浓度检测仪器厂方都提供了本产品相应的气体浓度检测装置以及方法，可以在特定的环境下与特定的仪器配套使用。但是这些气体浓度检测装置及方法也存在一些不足，主要表现在：

a、样品池长度固定，导致气体浓度监测范围受限，无法满足过高或过低浓度监测需要；同时气体浓度线性检测时需要更换不同长度的样品池或不同浓度的气源，检测过程复杂，操作难度较大。

b、没有对样品池内气体温度和压力进行实时采集，无法对环境因素进行校正。有些采用控制压入或抽取样品池气体压力或流量控制样品池内环境因素，虽然有些改善，但误差较大。

c、不具有耐高温、高压和强腐蚀功能，不能满足一些特殊气体检测的需要。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能够进行线性检测、可以对样品池内的温度和压力进行实时采集且具有耐高温、高压和强腐蚀功能的线性组合气体浓度检测池装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种线性组合气体浓度检测池装置，所述装置包含有多个样品池和样品池支架， 所述样品池分为有具有不同长度的长样品池、中样品池和短样品池，所述长样品池、中样品池和短样品池之间通过气管相连通，所述气管上串接有一温度和压力检测单元，有一气源经一缓冲瓶与长样品池相连通；所述样品池支架包含有样品池主支架和样品池副支架，所述长样品池、中样品池或短样品池放置于样品池主支架或样品池副支架上，所述样品池主支架两端设置有光纤准直聚焦透镜组。

本实用新型一种线性组合气体浓度检测池装置，所述光纤准直聚焦透镜组包含有准直聚焦本体，所述准直聚焦本体一端设置有准直聚焦透镜，另一端通过紧固螺母连接有SM905接头，所述准直聚焦本体、SM905接头和准直聚焦透镜构成一准直聚焦腔体，所述SM905接头与一光纤相连。 

本实用新型一种线性组合气体浓度检测池装置，所述样品池包含有样品池本体，所述样品池本体两端开口处设置有平面透镜，所述样品池本体和两端的平面透镜构成一样品池腔体，所述样品池本体外壁两端上分别设置有接头，所述接头与样品池腔体相连通。

本实用新型一种线性组合气体浓度检测池装置，所述准直聚焦腔体的内壁上涂有防腐防吸附涂层。

本实用新型一种线性组合气体浓度检测池装置，所述温度和压力检测单元包含有温度传感器和压力传感器。

本实用新型一种线性组合气体浓度检测池装置，所述准直聚焦透镜和平面透镜的材质均为JGS1远紫外光学石英玻璃材料，并且加镀有增透膜MgF2。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

A、通过不同长度的样品池组合，获得不同的样品池气体有效吸收光程，可以有效防止高浓度检测气体饱和吸收，也可以提高低浓度气体浓度检测下限，一套装置可以实现宽范围气体浓度检测；

同时在一定条件下，利用样品池气体有效吸收光程与检测浓度的线性关系，单一气源通过样品池组合，实现气体浓度线性检测；

B、利用缓冲瓶对进入或抽于样品池的检测气体进行缓冲，实时采集样品池气体的温度和压力，对检测气体浓度进行校正，提高检测准确度；

C、样品池的腔体内壁上涂覆上防腐防吸附涂层，使得样品池具有耐高温、高压和强腐蚀功能，可适用于更广泛的气体浓度检测需求；

D、所有透镜采用JGS1远紫外光学石英玻璃材料，加镀增透膜MgF2，波长范围覆盖185~2500nm，透过率高达95%；准直聚焦透镜数值孔径设计为0.24，适用于广泛的光纤光源，系统光学传输效率高。

附图说明

图1为本实用新型线性组合气体浓度检测池装置的结构示意图；

图2为本实用新型线性组合气体浓度检测池装置中光纤准直聚焦透镜的结构示意图；

图3为本实用新型线性组合气体浓度检测池装置中样品池的结构示意图。

图中：光纤1、光纤准直聚焦透镜组2、样品池主支架3、样品池副支架4、长样品池5、中样品池6、短样品池7、气源8、缓冲瓶9、温度和压力检测单元10、气管11、SM905接头12、紧固螺母13、准直聚焦本体14、准直聚焦透镜15、紧固压环16、平面透镜17、紧固环18、密封防腐垫圈19、样品池本体20、防腐防吸附涂层21、接头22。

具体实施方式

参见图1~3，本实用新型涉及的一种线性组合气体浓度检测池装置，所述装置包含有多个样品池和样品池支架，所述样品池包含有样品池本体20，所述样品池本体20两端开口处设置有平面透镜17，所述样品池本体20和两端的平面透镜17构成一样品池腔体，所述腔体的内壁上涂有防腐防吸附涂层21，所述样品池本体20外壁两端上分别设置有接头22，所述接头22与样品池腔体相连通，所述平面透镜17内侧面与样品池本体20通过一密封防腐垫圈19实现密封，所述平面透镜17外侧面上卡有一紧固环18，将平面透镜17与样品池本体20相固定（如图3所示）；

所述样品池分为有具有不同长度的长样品池5、中样品池6和短样品池7，所述长样品池5、中样品池6和短样品池7的结构均相同，所述长样品池5、中样品池6和短样品池7之间通过气管11相连通，所述长样品池5和中样品池6相连接的气管11上串接有一温度和压力检测单元10，所述温度和压力检测单元10包含有温度传感器和压力传感器，有一气源8经一缓冲瓶9与长样品池5相连通；

所述样品池支架包含有样品池主支架3和样品池副支架4，所述长样品池5、中样品池6或短样品池7放置于样品池主支架3或样品池副支架4上；

所述样品池主支架3两端设置有光纤准直聚焦透镜组2；

参见图2，所述光纤准直聚焦透镜组2包含有准直聚焦本体14，所述准直聚焦本体14一端设置有准直聚焦透镜15，另一端通过紧固螺母13连接有SM905接头12，所述准直聚焦本体14、SM905接头12和准直聚焦透镜15构成一准直聚焦腔体，所述SM905接头12与光纤1相连，用于导入光源发出的光，所述准直聚焦透镜15的外侧面卡有一紧固压环16，用于将准直聚焦透镜15压牢在准直聚焦本体14上。所述准直聚焦透镜15和平面透镜17的材质均为JGS1远紫外光学石英玻璃材料，并且加镀有增透膜MgF2。

本实用新型线性组合气体浓度检测池装置的工作原理为：

光源发出的光通过光纤1耦合到准直聚焦透镜组2形成平行光，然后透过样品池主支架3上的长样品池5、中样品池6或短样品池7，再由另一端的准直聚焦透镜组把平行光聚焦并耦合输出到检测装置，完成光信号输入输出。

气源8驱动样品气体流动，通过气管连接到缓冲瓶9对瞬间高速高压气体进行缓冲，使依次连接的长样品池5、温度和压力检测单元10、中样品池6、短样品池7内样品气体压力变化平稳，温度和压力检测单元10检测的数值更能反映样品池内的实际状况。

本实用新型线性组合气体浓度检测池装置的使用方法为：

A、长样品池5、中样品池6和短样品池7全部放置于样品池副支架4，实现检测装置背景信号测量。

B、选择长样品池5、中样品池6和短样品池7组合放置于样品池主支架3，实现检测装置样品气体信号测量。

C、改变样品池主支架3上样品池组合长度，可以获得样品气体线性变化的吸收信号，等效于获得了线性变化的气体检测浓度，实现单一气体的线性标定。

D、通过温度和压力检测单元10实时检测实时温度和压力测量，实现样品气体环境因素校正。

本实用新型线性组合气体浓度检测池装置的理论依据为：

由气体浓度检测理论依据即Lambert-Beer定律和理想气体状态方程，可得：

式中，I0(λ)表示样品池主支架3没有放置样品池时检测到的光信号，I(λ)表示样品池主支架3放置了样品池时检测到的光信号，σ表示某种气体的吸收截面，N表示样品池在压力P和温度T时单位体积气体分子数密度，L表示光通过样品池内气体的光程，c表示标态下检测气体的浓度。

可以看出：

A、对于特定浓度气体，为固定值，由式（4）可知样品池内气体对光的吸收

与组合样品池的长度L呈线性关系，所以改变组合样品池长度L就可以获得特定浓度气体线性变化的吸收，等效于获得了线性变化的气体检测浓度，实现单一气体的线性标定。

B、高浓度气体检测很可能引起饱和吸收，超出Lambert_Beer定律适应范围，必须符合式（2）。在一定条件下，由式（5）可得气体检测浓度上限与通过组合样品池内的光程呈反比，即对于高浓度气体检测必须选择较短的样品池组合，但是，较短的样品池组合将造成气体浓度检测下限的提高，所以，对于不同应用场合需要选择适当的样品池组合。

C、由式（1）可知，气体吸收截面σ与实际温度T、压力P有关，为了便于气体浓度检测分析和比较，一般都需要转化为标况下的浓度c。可以推导出式（6），标况下检测气体浓度c与实际温度T呈反比，与实际压力呈正比，通过实际温度和压力测量，可以对环境因素进行校正。

Claims (8)

1.一种线性组合气体浓度检测池装置，其特征在于：所述装置包含有多个样品池和样品池支架， 所述样品池分为有具有不同长度的长样品池（5）、中样品池（6）和短样品池（7），所述长样品池（5）、中样品池（6）和短样品池（7）之间通过气管（11）相连通，所述气管（11）上串接有一温度和压力检测单元（10），有一气源（8）经一缓冲瓶（9）与长样品池（5）相连通；所述样品池支架包含有样品池主支架（3）和样品池副支架（4），所述长样品池（5）、中样品池（6）或短样品池（7）放置于样品池主支架（3）或样品池副支架（4）上，所述样品池主支架（3）两端设置有光纤准直聚焦透镜组（2）。

2.如权利要求1所述一种线性组合气体浓度检测池装置，其特征在于：所述光纤准直聚焦透镜组（2）包含有准直聚焦本体（14），所述准直聚焦本体（14）一端设置有准直聚焦透镜（15），另一端通过紧固螺母（13）连接有SM905接头（12），所述准直聚焦本体（14）、SM905接头（12）和准直聚焦透镜（15）构成一准直聚焦腔体，所述SM905接头（12）与一光纤（1）相连。

3. 如权利要求1或2所述一种线性组合气体浓度检测池装置，其特征在于：所述样品池包含有样品池本体（20），所述样品池本体（20）两端开口处设置有平面透镜（17），所述样品池本体（20）和两端的平面透镜（17）构成一样品池腔体，所述样品池本体（20）外壁两端上分别设置有接头（22），所述接头（22）与样品池腔体相连通。

4. 如权利要求2所述一种线性组合气体浓度检测池装置，其特征在于：所述准直聚焦腔体的内壁上涂有防腐防吸附涂层（21）。

5. 如权利要求1或2或4所述一种线性组合气体浓度检测池装置，其特征在于：所述温度和压力检测单元（10）包含有温度传感器和压力传感器。

6. 如权利要求3所述一种线性组合气体浓度检测池装置，其特征在于：所述温度和压力检测单元（10）包含有温度传感器和压力传感器。

7. 如权利要求3所述一种线性组合气体浓度检测池装置，其特征在于：所述准直聚焦透镜（15）和平面透镜（17）的材质均为JGS1远紫外光学石英玻璃材料，并且加镀有增透膜MgF2。

8. 如权利要求6所述一种线性组合气体浓度检测池装置，其特征在于：所述准直聚焦透镜（15）和平面透镜（17）的材质均为JGS1远紫外光学石英玻璃材料，并且加镀有增透膜MgF2。

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