CN206772815U - 一种可变光程的气体池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变光程的气体池，涉及气体池技术领域，解决了现有气体池对样品浓度的灵活性不够高，检测不同浓度的样品时精度不稳定的问题。本实用新型主要包括有气体池本体和可转动平面镜反射装置，可转动平面镜反射装置可以调整其上的平面镜的角度，来调整光线入射的角度，进而调整气体池的光程，扩大了样品的可测浓度范围，对不同浓度的气体都有同等的测量精度，在样品浓度多变的情况下节省了成本。

Description

一种可变光程的气体池

技术领域

本实用新型涉及气体池技术领域，尤其是一种可变光程的气体池。

背景技术

在红外光谱分析气体时，气体池是一个必不可少的装置。光进入气体池，并经过待测气体后由光纤进入光谱仪分析，吸收光谱相比于原来的背景光谱减少，根据减少量可以得出气体浓度。针对低浓度气体样本，采用光程加长，即红外辐射经过多次反射的长光程气体池，可以提高检测精度，现已应用于空气污染研究、环境监测、气体纯度分析、工业生产过程监测、排放气体分析和石油勘探地质录井过程监测等领域。但是现有气体池的光程都是固定的，对样品浓度的灵活性不够高，检测不同浓度的样品时精度不稳定。

实用新型内容

针对以上不足，本实用新型提供一种可变光程的气体池，能够调整气体池的光程，从而精确测量不同浓度的气体。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

所述气体池本体包括有气体池外壳，所述气体池外壳内部一侧设置有第一反射镜，在所述气体池外壳一侧、所述第一反射镜两旁设置有入射窗口和出射窗口，所述入射窗口和出射窗口以所述第一反射镜为中心相互对称，所述气体池外壳另一侧设置有第二反射镜，所述第二反射镜与所述第一反射镜相对设置，所述第二反射镜两边分别设置有入气管和出气管，所述气体池外壳顶部设置有一个压力计；还包括有可转动平面镜反射装置，所述可转动平面镜反射装置包括有螺纹旋钮、固定板、铰链、平面镜和弹簧，所述固定板上开设有与所述螺纹旋钮的螺纹相匹配的螺纹孔，所述螺纹旋钮放置于所述固定板上的螺纹孔内，所述固定板一端与所述平面镜通过所述铰链相连接，所述螺纹旋钮的底端与所述平面镜的背面相接触，所述弹簧设置于所述固定板和所述平面镜之间，所述弹簧的两端分别固定连接所述固定板在靠近所述平面镜的一面和所述平面镜的背面，所述弹簧呈张拉状态，所述平面镜的正面面向所述入射窗口。

优选的，所述入气管和出气管上分别设置有第一流量阀和第二流量阀。

优选的，所述入气管内还设置有过滤器和滤网，所述过滤器设置在所述入气管和所述气体池外壳的连接处与所述第一流量阀之间，所述滤网设置在所述过滤器与所述第一流量阀之间。

优选的，所述压力计、入气管和出气管与所述气体池外壳连接处分别设有“O”型橡胶密封圈。

优选的，所述气体池外壳由铝合金制成，所述气体池外壳内表面进行过耐腐蚀处理。

优选的，所述入气管和出气管位于所述气体池外壳侧面的底部。

优选的，所述第一反射镜和第二反射镜均为凹面反射镜，且所述第一反射镜和第二反射镜的反射面均镀有高反射率的保护膜。

优选的，所述入射窗口和出射窗口均为溴化钾窗口。

优选的，所述固定板在远离所述平面镜的一面标定有圆盘形的光程刻度，所述光程刻度以螺纹旋钮的轴心为圆心，所述螺纹旋钮的顶端上标有指向所述光程刻度上面的刻度的指针。

与现有技术相比，本实用新型主要的有益效果是：

1、利用螺纹旋钮转动光线入射的平面镜，来调整光线入射的角度，进而调整气体池的光程，扩大了样品的可测浓度范围，对不同浓度的气体都有同等的测量精度，在样品浓度多变的情况下节省了成本；

2、流量阀的设置使得气体的流通速度灵活可控；

3、过滤网和过滤器避免了颗粒杂质和水分对光线的散射，提高了检测精度；

4、指针和光程刻度的设置有助于方便读取、获得光程；

5、装置结构简单，制作成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的光路原理图；

图3为光程刻度和指针的示意图。

其中，图中所示标记为：1：气体池外壳；2：第一反射镜；3：第二反射镜；4：压力计；5：入射窗口；6：出射窗口；7：入气管；8：出气管；9：螺纹旋钮；10：固定板；11：铰链；12：平面镜；13：第一流量阀；14：第二流量阀；15：过滤器；16：滤网；17：红外光源；18：长光程光路；19：短光程光路；20：“O”型橡胶密封圈；21：指针；22：光程刻度；23：弹簧。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1、图2和图3，本实用新型提供一种可变光程的气体池，主要包括有气体池本体和可转动平面镜反射装置。

如图1所示，气体池本体包括有气体池外壳1，气体池外壳1内部一侧设置有第一反射镜2，在气体池外壳1一侧、第一反射镜2两旁设置有入射窗口5和出射窗口6，入射窗口5和出射窗口6以第一反射镜2为中心相互对称，气体池外壳1另一侧设置有第二反射镜3，第二反射镜3与第一反射镜2相对设置，第二反射镜3两边分别设置有入气管7和出气管8，气体池外壳1顶部设置有一个压力计4。

如图1所示，气体池外壳1为长方体，气体池外壳1由铝合金制成，气体池外壳1的内表面进行过耐腐蚀处理，对诸如SO₂等腐蚀性气体具有较强的防腐蚀性，可延长气体池外壳1的使用寿命。

在优选的实施例中，入射窗口5和出射窗口6均为溴化钾窗口，溴化钾窗口可红外透光。

如图1所示，在优选的实施例中，第一反射镜2和第二反射镜3均为凹面反射镜，且第一反射镜2和第二反射镜3的反射面均镀有高反射率的保护膜。呈凹面的第一反射镜2和第二反射镜3利于光线的多次反射，增加了光程；第一反射镜2和第二反射镜3的反射面均镀有高反射率的保护膜，既能在保证高反射率的同时又能保护镜面，利于清洗和维护。

如图1所示，在优选的实施例中，入气管7和出气管8位于气体池外壳1侧面的底部，入气管7和出气管8与气体池外壳1连接处分别设有“O”型橡胶密封圈20，“O”型橡胶密封圈20能防止气体在接口处泄露。入气管7和出气管8上分别设置有第一流量阀13和第二流量阀14，用以控制气体样品流入和流出气体池本体时的速度。入气管7内还设置有过滤器1和滤网16，过滤器15设置在入气管7和气体池外壳1的连接处与第一流量阀13之间，滤网16设置在过滤器15与第一流量阀13之间，滤网16对气体样品进行粗过滤，主要过滤掉大颗粒的灰尘杂质，过滤器15对气体样品进行细过滤，主要过滤掉水分和微颗粒杂质，防止杂质颗粒散射光线，对测量结果造成误差。

如图1所示，在优选的实施例中，压力计4与气体池外壳1连接处分别设有“O”型橡胶密封圈20，“O”型橡胶密封圈20能防止气体在接口处泄露。压力计4设置于气体池外壳1的顶部，压力计4用于检测气体池本体内部的气压。压力计4设置在气体池外壳1的顶部，一是防止底部气体的积存影响测量结果，二是顶部区域易于观察和检修。

请参照图1和图2，可转动平面镜反射装置包括有螺纹旋钮9、固定板10、铰链11、平面镜12和弹簧23，固定板10上开设有与螺纹旋钮9的螺纹相匹配的螺纹孔，螺纹旋钮9放置于固定板10上的螺纹孔内，固定板10一端与平面镜12通过铰链11相连接，螺纹旋钮9的底端与平面镜12的背面相接触，弹簧23设置于固定板10和平面镜12之间，弹簧23的两端分别固定连接固定板10在靠近平面镜12的一面和平面镜12的背面，弹簧23呈张拉状态，平面镜12的正面面向入射窗口5。在弹簧23的作用下，平面镜12受拉力向固定板10靠拢（当然在螺纹旋钮9作用下，当螺纹旋钮9固定时，平面镜12和固定板10相对固定），转动螺纹旋钮9可以使平面镜12绕着铰链11转动（螺纹旋钮9旋进时，平面镜12远离固定板10，平面镜12和固定板10所成内角增大；螺纹旋钮9旋出时，平面镜12靠近固定板10，平面镜12和固定板10所成内角减小），进而改变了入射光（红外光）在平面镜12上的入射角度的角度，入射光经平面镜12通过入射窗口5照射到第二反射镜3，再从第二反射镜3照射到第一反射镜2，由于入射角度不同，入射光在第二反射镜3和第一反射镜2之间的反射次数也会不同，从而通过改变入射光在平面镜12的入射角度就可以改变入射光在气体池本体内的光程。光路原理图如图2所示，红外光源17产生入射光，通过调节平面镜12来调节入射光在平面镜12上的入射角，入射角不同，反射到第二反射镜3的角度也不同（此时表现为入射光在第二反射镜3上的入射角不同），入射光在第二反射镜3上的入射角不同则入射光在第二反射镜3和第一反射镜2之间的反射次数也会不同，入射光在气体池本体内的光程也不同。图2中，实线光路为长光程光路18，虚线光路为短光程光路19。在优选的实施例中，请参照图3，固定板10在远离平面镜12的一面标定有圆盘形的光程刻度22，光程刻度22以螺纹旋钮9的轴心为圆心，螺纹旋钮9的顶端上标有指向光程刻度22上面的刻度的指针21。平面镜12和固定板10所成角度与螺纹旋钮9的旋转角度（指针21转动角度）之间的数值关系已经事前测定，以及平面镜12和固定板10所成角度与对应光程的数值关系也已经事前测定，因此光程便可用螺纹旋钮9的旋转角度（指针21转动角度）来定量表示，使用者通过旋转螺纹旋钮9，使指针21指向光程刻度22上的某一刻度，通过读取指针21的转动角度，便可得到光程的数值。

本实用新型的工作原理是：对气体进行红外分析时，先通过出气口8来对气体池本体进行抽真空处理，当压力计4显示气压已接近真空状态时停止抽真空，通过入气管7通入气体样品；在通气期间，气体流通的速度可通过第一流量阀13和第二流量阀14自行调节，样品通入完毕后关闭第一流量阀13和第二流量阀14；充气后开启红外光源17（非本实用新型部件），产生入射光，入射光经过平面镜12，再通过入射窗口5入射到第二反射镜3，通过转动螺纹旋钮9来调节平面镜12角度来选择合适的光程，入射光在第二反射镜3和第一反射镜2之间反复反射（也可能不经过第一反射镜2），最终通过出射窗口6出来，可用光纤将出射光线传输到光谱仪中进行光谱分析，得到气体的浓度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种可变光程的气体池，包括有气体池本体，其特征在于：

所述气体池本体包括有气体池外壳（1），所述气体池外壳（1）内部一侧设置有第一反射镜（2），在所述气体池外壳（1）一侧、所述第一反射镜（2）两旁设置有入射窗口（5）和出射窗口（6），所述入射窗口（5）和出射窗口（6）以所述第一反射镜（2）为中心相互对称，所述气体池外壳（1）另一侧设置有第二反射镜（3），所述第二反射镜（3）与所述第一反射镜（2）相对设置，所述第二反射镜（3）两边分别设置有入气管（7）和出气管（8），所述气体池外壳（1）顶部设置有一个压力计（4）；

还包括有可转动平面镜反射装置，所述可转动平面镜反射装置包括有螺纹旋钮（9）、固定板（10）、铰链（11）、平面镜（12）和弹簧（23），所述固定板（10）上开设有与所述螺纹旋钮（9）的螺纹相匹配的螺纹孔，所述螺纹旋钮（9）放置于所述固定板（10）上的螺纹孔内，所述固定板（10）一端与所述平面镜（12）通过所述铰链（11）相连接，所述螺纹旋钮（9）的底端与所述平面镜（12）的背面相接触，所述弹簧（23）设置于所述固定板（10）和所述平面镜（12）之间，所述弹簧（23）的两端分别固定连接所述固定板（10）在靠近所述平面镜（12）的一面和所述平面镜（12）的背面，所述弹簧（23）呈张拉状态，所述平面镜（12）的正面面向所述入射窗口（5）。

2.根据权利要求1所述的可变光程的气体池，其特征在于：所述入气管（7）和出气管（8）上分别设置有第一流量阀（13）和第二流量阀（14）。

3.根据权利要求2所述的可变光程的气体池，其特征在于：所述入气管（7）内还设置有过滤器（15）和滤网（16），所述过滤器（15）设置在所述入气管（7）和所述气体池外壳（1）的连接处与所述第一流量阀（13）之间，所述滤网（16）设置在所述过滤器（15）与所述第一流量阀（13）之间。

4.根据权利要求1所述的可变光程的气体池，其特征在于：所述压力计（4）、入气管（7）和出气管（8）与所述气体池外壳（1）连接处分别设有“O”型橡胶密封圈（20）。

5.根据权利要求1所述的可变光程的气体池，其特征在于：所述气体池外壳（1）由铝合金制成，所述气体池外壳（1）内表面进行过耐腐蚀处理。

6.根据权利要求1所述的可变光程的气体池，其特征在于：所述入气管（7）和出气管（8）位于所述气体池外壳（1）侧面的底部。

7.根据权利要求1所述的可变光程的气体池，其特征在于：所述第一反射镜（2）和第二反射镜（3）均为凹面反射镜，且所述第一反射镜（2）和第二反射镜（3）的反射面均镀有高反射率的保护膜。

8.根据权利要求1所述的可变光程的气体池，其特征在于：所述入射窗口（5）和出射窗口（6）均为溴化钾窗口。

9.根据权利要求1所述的可变光程的气体池，其特征在于：所述固定板（10）在远离所述平面镜（12）的一面标定有圆盘形的光程刻度（22），所述光程刻度（22）以螺纹旋钮（9）的轴心为圆心，所述螺纹旋钮（9）的顶端上标有指向所述光程刻度（22）上面的刻度的指针（21）。