CN205333497U - 一种用于混合气体检测的非共振式光声池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于混合气体检测的非共振式光声池，包括气体容器和设置在气体容器上的微音器，气体容器上设置有用于光通过的光窗压盖，微音器上设置有微音器压盖，光窗压盖上设置有滤光片，气体容器设置有进气管和出气管，气体容器的轴线与光窗压盖的轴线相互重合，微音器的轴线与微音器压盖的轴线相互重合，微音器的轴线与气体容器的轴线相互垂直，进气管和出气管的轴线与微音器的轴线在同一平面上，滤光轮的透光孔轴线与气体容器的轴线相互重合，滤光轮的透光孔轴线与红外光源轴线相互重合。本实用新型能够改进现有技术的不足，同时检测混合气体中多种气体的浓度。

Description

一种用于混合气体检测的非共振式光声池

技术领域

本实用新型属于光声光谱技术领域，更具体地，涉及一种用于混合气体检测的非共振式光声池。

背景技术

光声光谱技术是近些年发展起来的一种无损探测技术，其原理为：当物质吸收光受到激发后，可通过辐射跃迁或无辐射跃迁返回初始状态。因为吸收光强呈周期性变化，容器内压力升高和降低也呈周期性变化。当试样是气体或液体时，其本身就是压力介质。由于调制光的频率一般位于声频范围内，所以这种压力的升高和降低就成为声波，从而能被声敏元件所感知。声敏元件感知的声波信号经同步放大得到电信号。若将光声信号作为入射光频率的函数记录下来，就可获得光声光谱图，这里使用到的容器就是光声池。其中非共振式光声池是一种密封式的容器，可以实现多种气体的检测，而且对声波的损失较小。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本申请提供的是一种用于混合气体检测的非共振式光声池，其中通过对其关键组件如气体容器、微音器等的具体结构及其设置方式进行研究和设计，相应能够在更为紧凑的结构上实现多种气体的检测以及声波损失较小，同时具备避免外界环境对微音器进行干扰等优点，因而尤其适用于光声池的应用场合。一种用于混合气体检测的非共振式光声池,其特征在于：所述光声池包括红外光源、滤光轮、气体容器、设置在气体容器内的微音器、设置在所述气体容器上的用于光通过的光窗压盖，设置在气体容器侧面并与之相结合的微音器压盖，设置在所述光窗压盖上的滤光片；

所述气体容器设置有进气管和出气管，所述气体容器的竖直轴线与所述光窗压盖的轴线相互重合，所述微音器的轴线与微音器压盖的轴线相互重合，所述微音器的轴线与气体容器的竖直轴线相互垂直，所述进气管和出气管的轴线与所述微音器的轴线在同一水平面上，所述滤光轮的透光孔轴线与气体容器的轴线相互重合，所述滤光轮的透光孔轴线与红外光源轴线相互重合，所述红外光源设置在所述滤光轮上，所述滤光轮设置在所述光窗压盖上。

优选地，所述气体容器的内部空腔长度为15mm，直径为12mm，所述气体容器材料选用黄铜；

优选地，所述微音器密封在所述气体容器和所述微音器压盖构成的密闭空间内；

优选地，所述进气管和所述出气管采用长度为32mm，内径为0.5mm的铜管。

总体而言，按照本实用新型的上述技术构思与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、本实用新型在现有技术上进行改进，通过合理布局气体容器结构和减小气体容器容积来提高产生振动声波的强度，进而实现测量精度的提高。首先将气体容器形状进行改变，实现圆柱状的气体容器，圆柱轴线与光源轴线相互重合，从而实现光信号与被测气体充分作用，在相同输入功率前提下，提高气体容器内声波激发的强度。

2、微音器设置的位置为气体容器的侧壁，与气体容器的轴线垂直，处于光声池内产生振动波动的最强点。微音器压盖将微音器完全密封在一个密闭的空间内，避免外界环境对微音器进行干扰。

3、由于气体容器内声波是通过压力变化而产生的，进气管和出气管内径小可以将压力变化有效的封闭在气体容器内部，避免气流扰动，以提高整个气路的稳定性。黄铜良好的导热性能够在每次气体受热压力增强后及时将热量传导出来，以形成持续稳定的声波信号。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实施方式的结构图；

图2是本实用新型一个具体实施方式中气体容器的结构图；

图3是本实用新型一个具体实施方式中微音器压盖的结构图；

图4是本实用新型一个具体实施方案中光声池中的压力变化分布图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1、气体容器；2、光窗压盖；3、微音器；4、进气管；5、出气管；6、微音器压盖；7、滤光轮；8、红外光源。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-4，本实用新型的具体实施方式包括滤光轮7和设置在滤光轮7上的红外光源8，气体容器1和设置在气体容器1上的光窗压盖2、设置在气体容器1侧面的与气体容器1相结合的微音器压盖6，气体容器1内设置有微音器3、进气管4和出气管5，滤光轮7的透光孔与红外光源8对齐，红外光源8设置在滤光轮7上，滤光轮7设置在光窗压盖2上，微音器3的轴线和气体容器1的轴线相互垂直，进气口4、出气口5的轴线与微音器3的轴线在同一个平面上，微音器3与支撑微音器3的气体容器1的底面完全契合，即气体容器1的支撑面完全接纳微音器3的底面，气体容器1的底面为倒圆角结构。

本实施例的气体容器1内部空腔长度为15mm，直径为12mm，容积为1.53mL，材质为黄铜，通过优选气体容器1的形状参数和使用黄铜为材料，可以将光声池内的声波信号完整的采集到，测量的精度高。

本实施例的进气管4和出气管5采用长度为32mm，内径为0.5mm的铜管，充分小的内径可最小化管路对光声池内声波信号的扰动。

本实例的微音器3完全密封在气体容器和微音器压盖6构建的密闭空间内，可抵抗外界环境对微音器3的干扰。

进一步的，滤光轮7上设置有6种能够透过特定波长光的滤镜，当测量混合气体浓度时，将对应的波长的光透过滤镜照射到气体容器1中，就能够分别测量6种特定气体的浓度。

本实施例，在微音器位置的选择过程中，通过调整微音器的位置，然后通过计算机建模分析得出气体容器1内混合气体收到红外光源8照射后产生声波的波动分布图，得出光声池内声波最强区域，即微音器的最佳位置。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于混合气体检测的非共振式光声池,其特征在于，所述光声池包括红外光源(8)、滤光轮(7)、气体容器(1)、设置在气体容器(1)内的微音器(3)、设置在所述气体容器(1)上的用于光通过的光窗压盖(2)，设置在气体容器侧面并与之相结合的微音器压盖(6)，设置在所述光窗压盖(2)上的滤光片；

所述气体容器设置有进气管和出气管，所述气体容器的竖直轴线与所述光窗压盖的轴线相互重合，所述微音器的轴线与微音器压盖的轴线相互重合，所述微音器的轴线与气体容器的竖直轴线相互垂直，所述进气管和出气管的轴线与所述微音器的轴线在同一水平面上，所述滤光轮的透光孔轴线与气体容器的轴线相互重合，所述滤光轮的透光孔轴线与红外光源轴线相互重合，所述红外光源设置在所述滤光轮上，所述滤光轮设置在所述光窗压盖上。

2.如权利要求1所述的光声池，其特征在于，所述气体容器的内部空腔长度为15mm，直径为12mm，所述气体容器材料选用黄铜。

3.如权利要求1所述的光声池，其特征在于，所述微音器密封在所述气体容器和所述微音器压盖构成的密闭空间内。

4.如权利要求1所述的光声池，其特征在于，所述进气管和所述出气管采用长度为32mm，内径为0.5mm的铜管。