CN205103159U - 原位式气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种原位式气体检测装置，所述原位式气体检测装置包括光发射单元、光接收单元及分析单元；所述原位式气体检测装置进一步包括：分束器件，所述分束器件用于将所述光发射单元发出的测量光分为第一光束和第二光束，所述第一光束穿过待测环境；密封容器，所述密封容器用于容纳含量确定的气体，且设置透射窗口、第一反射镜，所述第二光束穿过所述透射窗口、密封容器内部后被所述第一反射镜反射，反射光再次穿过所述密封容器内部，探测器将接收到的所述反射光转换为电信号，并送分析单元。本实用新型具有结构简单、成本低等优点。

Description

原位式气体检测装置

技术领域

本实用新型涉及气体检测，尤其涉及原位式气体检测装置。

背景技术

基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的激光气体分析仪，采用垂直腔面发射激光器(VCSEL)或分布式反馈激光器(DFB)作为可调谐激光光源，通过三角波或锯齿波扫描被测气体的吸收谱线。通过获取待测气体特征吸收的光谱谱线信息，从而进行的定量分析。

激光气体分析仪可以采用无须采样预处理的原位测量方式，对样气组分中被测气体含量进行快速、准确和可靠的测量。但是随着长时间的使用，激光气体分析仪由于、激光器、光电检测器或者电路等方面的原因，会出现漂移从而导致测量偏差过大。此时，需要对激光气体分析仪进行零点校准和量程校准。目前的原位式激光气体分析仪校准方式采用离线校准方式，即：将激光气体分析仪的接收单元和发射单元从烟囱管道两侧拆卸下来，在拆卸两端的同时还要拆卸吹扫管路、电源线缆和信号线缆，再安装在校准气体室上进行通气校准。离线校准完成后，再将接收单元和发射单元安装回烟囱管道上。该校准方法费时费力，校准过程较繁琐、效率低下。

还有，如果待测环境内气体温度若过高，会使激光气体分析仪内部温升温度过高，进而导致硬件电路和激光器控温出现异常。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种校准效率高、可应用在高温场合的原位式气体检测装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案得以实现：

一种原位式气体检测装置，所述原位式气体检测装置包括光发射单元、光接收单元及分析单元；所述原位式气体检测装置进一步包括：

分束器件，所述分束器件用于将所述光发射单元发出的测量光分为第一光束和第二光束，所述第一光束穿过待测环境；

密封容器，所述密封容器用于容纳含量确定的气体，且设置透射窗口、第一反射镜，所述第二光束穿过所述透射窗口、密封容器内部后被所述第一反射镜反射，反射光再次穿过所述密封容器内部，探测器将接收到的所述反射光转换为电信号，并送分析单元。

根据上述的原位式气体检测装置，可选地，所述密封容器内还设置第二反射镜、第三反射镜；穿过所述透射窗口的第二光束依次被所述第二反射镜、第一反射镜和第三反射镜反射。

根据上述的原位式气体检测装置，优选地，所述分束器件是反射镜。

根据上述的原位式气体检测装置，可选地，所述原位式气体检测装置进一步包括：

第一法兰，所述光发射单元通过所述第一法兰安装在第一阀门上；

流体通道，所述流体通道分别设置在所述光发射单元的第一壳体以及所述第一法兰内部；

第一管道，所述第一管道用于连通所述第一壳体和第一法兰的流体通道。

根据上述的原位式气体检测装置，优选地，所述光发射单元和光接收单元的壳体共用一个壳体，所述分析单元设置在该壳体内。

根据上述的原位式气体检测装置，可选地，所述原位式气体检测装置进一步包括：

第二法兰，所述光接收单元通过所述第二法兰安装在第二阀门上；

所述流体通道还设置在所述光接收单元的第二壳体以及所述第二法兰内；

第二管道，所述第二管道用于连通所述第二壳体和第二法兰内的流体通道。

根据上述的原位式气体检测装置，可选地，所述原位式气体检测装置进一步包括：

第三管道，所述第三管道用于连通所述第一法兰和第二法兰内的流体通道。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.利用密封容器内的气体实现校准，方便、快捷，无需拆卸光接收单元和光发射单元，仅需将标气通入参比气室中，通过人机界面操作进行零点校准和量程校准，提高了校准效率，标定结果准确性好；

2.在光发射单元和/光接收单元的壳体、(用于连接阀门与光发射单元)法兰内设置流体通道，使得传热媒质流过所述流体通道时带走大量热量，避免了待测环境内的热量传导到光发射单元而造成温度过高引起故障，从而使得原位式气体检测装置应用在高温场合中。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1为本实用新型实施例的原位式气体检测装置的结构图；

图2为本实用新型实施例的分束器件和密封容器的结构图。

具体实施方式

图1-2和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本实用新型实施例的原位式气体检测装置的结构图，如图1所示，所述原位式气体检测装置包括：

光发射单元1，所述光发射单元包括第一壳体、激光器11及其驱动，这些器件均属于本领域的现有技术，在此不再赘述；

图2示意性地给出了本实用新型实施例的分束器件和密封容器的结构简图，如图2所示：

分束器件12，所述分束器件采用反射镜，使得激光器发出的测量光分为第一光束和第二光束，其中第一光束穿过气体管道，第二光束射入密封容器内；

所述密封容器安装在所述光发射单元内，包括空腔，空腔上设置透光窗片，内部设置第一反射镜14、第二反射镜13和第三反射镜15；使得所述第二光束穿过所述透光窗片后依次被所述第二反射镜、第一反射镜和第三反射镜反射，反射光被第二探测器16接收，输出电信号送分析单元；

第一法兰2，所述光发射单元通过所述第一法兰安装在第一阀门3(如高温闸阀)上，所述第一阀门通过法兰固定在气体管道的一侧；

光接收单元5，所述光接收单元包括第二壳体、第一探测器及分析单元，这些器件均属于本领域的现有技术，在此不再赘述；

第二法兰4，所述光接收单元通过所述第二法兰4安装在第二阀门6(如高温闸阀)上，所述第二阀门通过法兰固定在所述气体管道的另一侧，使得所述激光器发出的测量光穿过气体管道后被所述探测器接收；

流体通道，所述流体通道分别设置在所述第一壳体、第二壳体以及所述第一法兰、第二法兰的内部；

第一管道，所述第一管道用于连通所述第一壳体和第一法兰的流体通道；

第二管道，所述第二管道用于连通所述第二壳体和第二法兰的流体通道；

第三管道7，所述第三管道用于连通所述第一法兰和第二法兰内的流体通道。

上述原位式气体检测装置的工作过程为：

激光器发出的测量光被分束器件分为第一光束和第二光束，第一光束穿过气体管道内，被待测气体选择性吸收，衰减后的第二光束被第一探测器接收，通过分析所述衰减可获知气体管道内待测气体的含量；

所述第二光束射入(具有确定含量的待测或替代气体的)密封容器内，第二光束二次穿过容器内，通过分析第二探测器输出的电信号，可知测量光的输出是否发出漂移，如发生漂移，则需调整激光器的输入参数或者在第一探测器的输出中考虑该漂移。

气体管道内的热量通过法兰、阀门传到第一法兰、第二法兰以及光发射单元、光接收单元，传热媒质如水流过上述流体通道，使得流动的水带走大量热量，从而显著地降低了光发射单元、光接收单元以及第一法兰、第二法兰的温度，有效地防止了温度过高而发生故障。

实施例2：

本实用新型实施例的原位式气体检测装置，与实施例1不同的是：

1.密封容器的一端具有透射窗口，另一端具有第一反射镜；第二光束穿过透射窗口、密封容器内后被第一反射镜反射，反射光再次穿过密封容器内部后被第二探测器接收；

2.光发射单元和光接收单元共用第一壳体，探测器和分析单元设置在所述光发射单元内，使得激光器发出的测量光进入气体管道内，经过反射后折返到所述光发射单元内，并被探测器接收。

Claims (7)

1.一种原位式气体检测装置，所述原位式气体检测装置包括光发射单元、光接收单元及分析单元；其特征在于：所述原位式气体检测装置进一步包括：

分束器件，所述分束器件用于将所述光发射单元发出的测量光分为第一光束和第二光束，所述第一光束穿过待测环境；

密封容器，所述密封容器用于容纳含量确定的气体，且设置透射窗口、第一反射镜，所述第二光束穿过所述透射窗口、密封容器内部后被所述第一反射镜反射，反射光再次穿过所述密封容器内部，探测器将接收到的所述反射光转换为电信号，并送分析单元。

2.根据权利要求1所述的原位式气体检测装置，其特征在于：所述密封容器内还设置第二反射镜、第三反射镜；穿过所述透射窗口的第二光束依次被所述第二反射镜、第一反射镜和第三反射镜反射。

3.根据权利要求1所述的原位式气体检测装置，其特征在于：所述分束器件是反射镜。

4.根据权利要求1所述的原位式气体检测装置，其特征在于：所述原位式气体检测装置进一步包括：

第一法兰，所述光发射单元通过所述第一法兰安装在第一阀门上；

流体通道，所述流体通道分别设置在所述光发射单元的第一壳体以及所述第一法兰内部；

第一管道，所述第一管道用于连通所述第一壳体和第一法兰的流体通道。

5.根据权利要求1所述的原位式气体检测装置，其特征在于：所述光发射单元和光接收单元的壳体共用一个壳体，所述分析单元设置在该壳体内。

6.根据权利要求4所述的原位式气体检测装置，其特征在于：所述原位式气体检测装置进一步包括：

第二法兰，所述光接收单元通过所述第二法兰安装在第二阀门上；

所述流体通道还设置在所述光接收单元的第二壳体以及所述第二法兰内；

第二管道，所述第二管道用于连通所述第二壳体和第二法兰内的流体通道。

7.根据权利要求6所述的原位式气体检测装置，其特征在于：所述原位式气体检测装置进一步包括：

第三管道，所述第三管道用于连通所述第一法兰和第二法兰内的流体通道。