CN203573019U - 铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学系统设计领域，特别涉及一种铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，包括设置在镜筒内的透镜、平面反射镜以及反射镜，所述的透镜布置在镜筒前段或中段位置处，光线自镜筒的前端进入，镜筒的后端布置所述的平面反射镜，平面反射镜将经过透镜聚集的光线反射至透镜一侧，透镜靠近平面反射镜的一侧或透镜的周边相邻布置所述的反射镜用于接收平面反射镜反射的光线，反射镜相对应位置处的镜筒筒壁上开设通孔用于布置光纤。入射光线依次经过透镜、平面反射镜、反射镜后聚焦在光纤上输出，通过巧妙布置各镜片位置，使得镜筒长度和能量损失均减小。

Description

铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置

技术领域

本实用新型涉及光学系统设计领域，特别涉及一种铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置。

背景技术

铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置是用于将转炉内火焰的光线通过一系列光学系统导入连接光谱仪的光纤内。再由光纤输出至进行后续的处理分析。目前，光线导入装置普遍采用反射式或多透镜组合式的方法将光线导入到光纤内，其中，反射式的光线导入装置一般镜筒设计较长，体积庞大；多透镜组合式的光线导入装置虽然体积较小，但它是以能量的巨大损失为代价来实现的，明显不够合理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，体积小且避免了能量损失。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，包括设置在镜筒内的透镜、平面反射镜以及反射镜，所述的透镜布置在镜筒前段或中段位置处，光线自镜筒的前端进入，镜筒的后端布置所述的平面反射镜，平面反射镜将经过透镜聚集的光线反射至透镜一侧，透镜靠近平面反射镜的一侧或透镜的周边相邻布置所述的反射镜用于接收平面反射镜反射的光线，反射镜相对应位置处的镜筒筒壁上开设通孔用于布置光纤。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：入射光线依次经过透镜、平面反射镜、反射镜后聚焦在光纤上输出，通过巧妙布置各镜片位置，使得镜筒长度和能量损失均减小。通过ZEMAX光学系统模拟及能量计算可以发现：本实用新型的镜筒距离比反射式设计可以缩短一半以上，能量损失减少一半；本实用新型与相同镜筒长度条件的组合式设计相比，进入光纤的能量增加3倍以上。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的光路示意图；

图2是本实用新型实施例二的光路示意图；

图3是本实用新型实施例一结构示意图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图3的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合图1至图5，对本实用新型做进一步详细叙述。

参阅图1、图2、图3，一种铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，包括设置在镜筒10内的透镜20、平面反射镜30以及反射镜40，所述的透镜20布置在镜筒10前段或中段位置处，光线自镜筒10的前端进入，镜筒10的后端布置所述的平面反射镜30，平面反射镜30将经过透镜20聚集的光线反射至透镜20一侧，透镜20靠近平面反射镜30的一侧或透镜20的周边相邻布置所述的反射镜40用于接收平面反射镜30反射的光线，反射镜40相对应位置处的镜筒10筒壁上开设通孔用于布置光纤70。这里，通过在透镜20的一侧设置平面反射镜30，将透镜20聚集的光线再反射回透镜20那一侧，通过巧妙地布置透镜20、平面反射镜30、反射镜40，充分利用透镜20后侧的区域，减小镜筒10的长度；同时该设计中，光线反射次数较少，能量损耗少。平面反射镜30将透镜20聚集的光线反射至透镜20一侧，其反射的角度与反射镜40的布置位置有关。

实施例一中，所述的反射镜40贴合透镜20靠近平面反射镜30的一侧布置，透镜20、平面反射镜30以及反射镜40的中心位于同一直线上，光路图如图1所示。当反射镜40设置在透镜20的一侧而不是周边位置时，反射镜40对入射光线有一定的阻挡，但是由于反射镜40的尺寸很小，其阻挡掉的光线非常少，可以忽略不计；采用这种光路进行设计时，镜筒10的结构简单，光纤70的布置更为简便。

实施例二中，所述的反射镜40位于透镜20的周边相邻布置，所述的平面反射镜30与镜筒10的轴芯呈一定夹角，该夹角使得平面反射镜30将光线发射到所述的反射镜40上，光路图如图2所示。使用这种光路设计时，由于斜线长于直线，镜筒10可以进一步缩短，且反射镜40布置在透镜20的周边，不会对入射光线产生阻挡，但由于反射镜40也布置在镜筒10的筒壁处，所以镜筒10的结构、光纤70的布置比实施例一中繁琐一些。

参阅图3、图4、图5，相较而言，采用实施例一中的方案，光纤70的布置以及镜筒10的结构更为简单、方便设计，下面以实施例一为例进行详细叙述。作为本实用新型的优选方案，为了便于透镜20与反射镜40之间的安装，所述的透镜20为K9玻璃材料制作的平凸透镜，其平面一侧朝向平面反射镜30，所述的反射镜40为45°棱镜反射镜，45°棱镜反射镜的一个直角面粘合在平凸透镜的平面上。由于平凸透镜和45°棱镜反射镜相贴合的面都是平面，两者直接粘合即可，安装非常的方便。

由于本装置主要用于铜冶炼过程发射光谱分析系统中，其工作环境非常差，灰尘、杂质很多，很容易对透镜20造成损害，因此，更优选地，所述镜筒10的光线入射端与透镜20之间设置有防护窗片50用于保护所述的透镜20。防护窗片50就选用普通的通透的玻璃即可，当防护窗片50污染严重，无法清理时，可以更换一块新的，其更换成本远低于更换透镜20的成本。

由于镜筒10内要安装防护窗片50、透镜20以及平面反射镜30，为了便于各镜片的安装，所述的镜筒10包括前段11、后段12以及端盖13，前段11与后段12一端通过螺纹连接，后段12的另一端通过端盖13密封，所述的防护窗片50设置在镜筒10的前段11的后端位置处，透镜20布置在镜筒10的后段12的前端位置处，平面反射镜30固定在端盖13上。通过将镜筒10分为多段，方便装配透镜20、平面反射镜30以及防护窗片50；同时，通过这样的设计，将透镜20、平面反射镜30以及反射镜40密封在镜筒10中，防止各镜片受到环境的污染。

设置了防护窗片50后，可以保护透镜20不受灰尘、杂质的污染，但是，防护窗片50本身需要经常更换，也是比较麻烦的。这里，在所述镜筒10的光线入射端与防护窗片50之间的筒壁上设置有吹气单元60。所述的吹气单元60有两组，其中一组靠近镜筒10的光线入射端布置，该组吹气单元60朝镜筒10外吹气且其气帘呈锥状，另外一组靠近防护窗片50且其吹气方向垂直镜筒10的轴芯布置，每组吹气单元60包括三个吹气孔61，三个吹气孔61沿镜筒10筒壁的周向间隔均匀布置，如图4所示。吹气单元60的设置，避免灰尘、杂质进入镜筒10，有效保护防护窗片50。

Claims (8)

1.一种铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，其特征在于：包括设置在镜筒（10）内的透镜（20）、平面反射镜（30）以及反射镜（40），所述的透镜（20）布置在镜筒（10）前段或中段位置处，光线自镜筒（10）的前端进入，镜筒（10）的后端布置所述的平面反射镜（30），平面反射镜（30）将经过透镜（20）聚集的光线反射至透镜（20）一侧，透镜（20）靠近平面反射镜（30）的一侧或透镜（20）的周边相邻布置所述的反射镜（40）用于接收平面反射镜（30）反射的光线，反射镜（40）相对应位置处的镜筒（10）筒壁上开设通孔用于布置光纤（70）。

2.如权利要求1所述的铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，其特征在于：所述的反射镜（40）贴合透镜（20）靠近平面反射镜（30）的一侧布置，透镜（20）、平面反射镜（30）以及反射镜（40）的中心位于同一直线上。

3.如权利要求1所述的铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，其特征在于：所述的反射镜（40）位于透镜（20）的周边相邻布置，所述的平面反射镜（30）与镜筒（10）的轴芯呈一定夹角，该夹角使得平面反射镜（30）将光线发射到所述的反射镜（40）上。

4.如权利要求2所述的铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，其特征在于：所述的透镜（20）为K9玻璃材料制作的平凸透镜，其平面一侧朝向平面反射镜（30），所述的反射镜（40）为45°棱镜反射镜，45°棱镜反射镜的一个直角面粘合在平凸透镜的平面上。

5.如权利要求1、2、3或4所述的铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，其特征在于：所述镜筒（10）的光线入射端与透镜（20）之间设置有防护窗片（50）用于保护所述的透镜（20）。

6.如权利要求5所述的铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，其特征在于：所述的镜筒（10）包括前段（11）、后段（12）以及端盖（13），前段（11）与后段（12）一端通过螺纹连接，后段（12）的另一端通过端盖（13）密封，所述的防护窗片（50）设置在镜筒（10）的前段（11）的后端位置处，透镜（20）布置在镜筒（10）的后段（12）的前端位置处，平面反射镜（30）固定在端盖（13）上。

7.如权利要求6所述的铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，其特征在于：所述镜筒（10）的光线入射端与防护窗片（50）之间的筒壁上设置有吹气单元（60）。

8.如权利要求7所述的铜冶炼过程发射光谱分析系统的导入光学装置，其特征在于：所述的吹气单元（60）有两组，其中一组靠近镜筒（10）的光线入射端布置，该组吹气单元（60）朝镜筒（10）外吹气且其气帘呈锥状，另外一组靠近防护窗片（50）且其吹气方向垂直镜筒（10）的轴芯布置，每组吹气单元（60）包括三个吹气孔（61），三个吹气孔（61）沿镜筒（10）筒壁的周向间隔均匀布置。

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