CN205982047U - 新型光源及气体的光学分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型光源及气体的光学分析装置，新型光源包括：发光体，所述发光体固定在支架上；第一支架，所述第一支架用于承载所述发光体；光准直器件，所述光准直器件固定在所述发光体的出射光的光路上，准直所述出射光；所述光准直器件的轴线与所述出射光的光轴间的夹角为锐角；转动件，所述光准直器件固定在所述转动件上；第二支架，所述转动件可转动地设置在所述第二支架上；马达，所述马达用于驱动所述转动件及光准直器件转动本实用新型具有精度高、结构简单、低成本等优点。

Description

新型光源及气体的光学分析装置

技术领域

本实用新型涉及光电分析，特别涉及新型光源及应该光源的气体的光学分析装置。

背景技术

在气体传感器中，二极管激光器的输出光是高度发散的，因此需要使用准直光学元件，例如准直透镜。而准直透镜的引入会使得激光器与透镜之间产生干涉：激光器发出的垂直入射到透镜后表面的激光会有部分反射回激光器，在激光器的前窗口发生反射，再次垂直入射到透镜后表面，前后两次的出射光会形成一个干涉。在测量气体吸收信号的过程中，干涉形成的条纹将会极大地降低气体检测限，因此需要极力避免或者消除。

传统消除准直透镜和激光器间光学干涉噪声的方法有：

1.透镜镀增透膜，镀增透膜只能一定程度上减小干涉强度，并不能很好地抑制光学噪声，而且镀膜透镜的透过率会随日常擦拭和镜面污染降低；

2.透镜和光轴成一定角度。当透镜轴线和光轴的夹角较小时，光学干涉噪声的抑制能力较差；当透镜和光轴夹角较大时，将存在很严重的像差，光束准直效果差。

实用新型内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种光学噪声低、成本低的新型光源。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种新型光源，所述新型光源包括：

发光体，所述发光体固定在支架上；

第一支架，所述第一支架用于承载所述发光体；

光准直器件，所述光准直器件固定在所述发光体的出射光的光路上，准直所述出射光；所述光准直器件的轴线与所述出射光的光轴间的夹角为锐角；

转动件，所述光准直器件固定在所述转动件上；

第二支架，所述转动件可转动地设置在所述第二支架上；

马达，所述马达用于驱动所述转动件及光准直器件转动。

根据上述的新型光源，优选地，所述锐角小于30度。

根据上述的新型光源，优选地，所述光准直器件为平-凸透镜，所述出射光依次穿过所述透镜的平面和凸面。

根据上述的新型光源，优选地，所述第一支架为具有径向部分和轴向部分的套筒，所述发光体固定在所述径向部分的中心。

根据上述的新型光源，优选地，所述转动件是轴承，所述第一支架的轴向部分的部分作为第二支架，所述轴承的外圈固定在所述第二支架上。

根据上述的新型光源，可选地，所述新型光源进一步包括：

固定件，所述光准直器件设置在所述固定件上，所述固定件设置在所述转动件上；所述马达驱动所述固定件转动。

根据上述的新型光源，优选地，所述固定件是套筒。

根据上述的新型光源，优选地，所述发光体是激光器。

本实用新型的目的还在于提供了一种检测精度高、低成本的应用上述新型光源的气体的光学分析装置，该实用新型目的通过以下技术方案得以实现：

气体的光学分析装置，所述光学分析装置包括光源、探测器及分析单元；

所述光源采用上述的新型光源；

所述分析单元包括平均器、计算模块，所述平均器用于平均所述探测器传送来的电信号所携带的光谱数据，之后送所述计算模块；所述计算模块利用光谱技术处理平均后的电信号。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1.光准直器件的轴线与发光体出射光的光轴间的夹角为锐角，一定程度上降低了光学噪声，但也降低了准直效果；但，通过旋转所述光准直器件，

使得每次测量时产生光学干涉的条件不一样，光学干涉噪声间互补相干，通过将测量的光信号携带的光谱数据多次平均，既可显著地抑制光学干涉噪声，又有效地降低了倾斜设置的光准直器件带来的准直效果差带来的不利影响；

光准直器件表面镀增透膜，进一步降低了光学噪声；

光学噪声小的上述光源有助于提高应用该光源的激光气体分析仪的分析精度；

2.各器件价廉易得，使得整个光源成本低。

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是根据本实用新型实施例1的新型光源的结构简图；

图2是根据本实用新型实施例2的新型光源的结构简图。

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施例的新型光源的结构简图，如图1所示，所述新型光源包括：

发光体11，用于发射单色光；所述发光体固定在第一支架上；

第一支架21，如圆形套筒、安装板等，所述支架用于承载所述发光体，支架形成有适于所述发光体出射光通过的光学通道；

光准直器件81，如平-凸透镜，所述光准直器件固定在所述发光体的出射光的光路上，准直所述出射光；所述光准直器件的轴线与所述出射光的光轴间的夹角为锐角，如2度、10度、25度等，但不超过30度；

转动件31，所述光准直器件固定在所述转动件上；

第二支架61，所述转动件可转动地设置在所述第二支架上；

马达51，所述马达用于驱动所述转动件及光准直器件转动。

实施例2：

本实用新型实施例的激光气体分析仪，所述激光气体分析仪包括：

新型光源，如图2所示，所述新型光源包括：

发光体11选用可调谐半导体激光器；

第一支架21采用具有径向部分、轴向部分的圆形套筒，所述发光体固定在所述径向部分的中心；轴向部分的部分22作为第二支架；

转动件31采用轴承，轴承外圈固定在所述第二支架上，也即所述轴向部分的内侧；

固定件41，固定件采用套筒，固定在转动件上，即轴承的内圈上；

光准直器件81采用平-凸透镜，透镜固定在所述固定件内，透镜的轴线与激光器发出的测量光的光轴间夹角为锐角，如5度，透镜镀具有便于所述测量光穿过的增透膜，凸面背对所述激光器；

马达51，如通过电、气、磁、液压等方式驱动的马达，用于驱动所述固定件转动，使得光准直器件旋转，但不发生沿测量光光路方向上的位移；

探测器，所述探测器用于将经过准直的与待测气体发生相互作用的测量光转换为电信号，并送分析单元；

分析单元，所述分析单元包括：平均器、计算模块，所述平均器用于平均所述电信号携带的光谱数据，可采用电路或软件来实现，均是本领域的现有技术；计算模块利用光谱分析技术处理平均后的光谱数据，从而获知待测气体的参数，如气体含量、流速等。计算模块是吸收光谱领域的现有技术，在此不再赘述。

上述分析仪的工作过程：

激光器发出的测量光被转动的光准直器件准直；

准直后的测量光射入待测区域内，与待测气体相互作用；

将射出所述待测区域的测量光转换为电信号，并送分析模块；

平均器平均所述电信号携带的光谱数据，计算模块利用吸收光谱技术处理平均后的电信号，获知待测气体的浓度。

实施例3：

本实用新型实施例的激光气体分析仪，如图1所示，与实施例2不同的是：

1.不再使用固定件，光准直器件直接固定在轴承的内圈上，马达直接驱动内圈转动，依靠马达的主动轮利用摩擦力驱动内圈；

2.第二支架单独设置，所述轴承的外圈固定在所述第二支架上；激光器发出的测量光穿过光准直器件，且光轴与光准直器件的轴线间的夹角为锐角，如10度、15度、20度、30度等。

上述实施例仅是示例性地给出了发光体是激光器，当然还可以是其他发光体，如LED等。

Claims (9)

1.一种新型光源，其特征在于：所述新型光源包括：

发光体，所述发光体固定在支架上；

第一支架，所述第一支架用于承载所述发光体；

光准直器件，所述光准直器件固定在所述发光体的出射光的光路上，准直所述出射光；所述光准直器件的轴线与所述出射光的光轴间的夹角为锐角；

转动件，所述光准直器件固定在所述转动件上；

第二支架，所述转动件可转动地设置在所述第二支架上；

马达，所述马达用于驱动所述转动件及光准直器件转动。

2.根据权利要求1所述的新型光源，其特征在于：所述锐角小于30度。

3.根据权利要求1所述的新型光源，其特征在于：所述光准直器件为平-凸透镜，所述出射光依次穿过所述透镜的平面和凸面。

4.根据权利要求1所述的新型光源，其特征在于：所述第一支架为具有径向部分和轴向部分的套筒，所述发光体固定在所述径向部分的中心。

5.根据权利要求4所述的新型光源，其特征在于：所述转动件是轴承，所述第一支架的轴向部分的部分作为第二支架，所述轴承的外圈固定在所述第二支架上。

6.根据权利要求1或5所述的新型光源，其特征在于：所述新型光源进一步包括：

固定件，所述光准直器件设置在所述固定件上，所述固定件设置在所述转动件上；所述马达驱动所述固定件转动。

7.根据权利要求6所述的新型光源，其特征在于：所述固定件是套筒。

8.根据权利要求1所述的新型光源，其特征在于：所述发光体是激光器。

9.气体的光学分析装置，所述光学分析装置包括光源、探测器及分析单元，其特征在于：

所述光源采用权利要求1-8任一所述的新型光源；

所述分析单元包括平均器、计算模块，所述平均器用于平均所述探测器传送来的电信号所携带的光谱数据，之后送所述计算模块；所述计算模块利用光谱技术处理平均后的电信号。