CN208833633U - 一种光路汇聚结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光路汇聚结构，属于气体烟度检测技术领域。该光路汇聚结构包括光源部分；所述光源部分包括发光元件、一次准直镜、汇聚透镜和二次准直镜，所述发光元件、一次准直镜、汇聚透镜和二次准直镜在所述发光元件光照方向上依次设置；所述光源部分还包括从上到下依次首尾相连的光源支持筒、中部筒体和下部筒体；所述发光元件和一次准直镜上下方向设置于光源支持筒内，所述汇聚透镜设置于中部筒体内，所述二次准直镜设置于下部筒体内。本实用新型通过准直镜、汇聚透镜和分光镜的合理组合，对光进行汇聚，形成大功率同轴光束，克服现有技术中单个发光管光强不足亮度不够，而多个发光管发出的光不在同一轴线且光强不够的问题。

Description

一种光路汇聚结构

技术领域

本实用新型属于气体烟度检测技术领域，涉及一种光路汇聚结构，更具体地说，涉及一种烟度检测光学系统及其方法。

背景技术

随着世界经济的发展，环境污染日益严重，对于空气质量的检测和治理成为焦点问题。利用光谱特性分析大气成分的技术已广泛应用于大气痕量气体检测、工业过程控制、城市污染源排放监控等领域，因此开发出能精确、实时测量空气气体浓度的装置具有重要意义。

为了提高吸收光谱技术对低浓度气体的检测灵敏度，增加光束穿过气体样品的长度是一种有效的方法。显然，单纯将光源与探测器位置远离，使光束穿越一个非常直长的透射型气体样品池，会使装置笨重、准直复杂、抗震性能差，一个常用的直接方法是增加光通过被测气体的光程长度，从而产生更强的吸收。传统的长程吸收池设计主要有：波导型、积分球型、Chernin型等类似结构。总体来看，该类长程吸收池的设计上存在镜面有效面积利用率低的缺陷，从而很难实现在小型化结构中获得较高的反射次数。同时空气检测装置的分光结构也存在很大的改进空间，难以避免现有分光结构的不同分光片叠加后造成的二次误差。

现有技术中关于气体成分检测的方案较多，例如，中国专利申请号为：201110098658.7，公开日为：2011年11月23日的专利文献，公开了一种机动车尾气监测系统的在线监测方法，包括以下步骤：步骤A，测量系统的背景光谱、紫外通道参考光谱、红外通道参考光谱；步骤B，当检测到有机动车遮挡住紫外通道和红外通道的光线时，主控制单元开始获取经过该机动车所排放的尾气吸收过的紫外光信号和红外光信号，并根据预存的背景光谱、紫外通道参考光谱、红外通道参考光谱计算尾气成分。该方案通过紫外和红外两个通道来监测机动车尾气中相应气体成分的含量，可实现无人值守全自动在线监测，掌握机动车在行驶过程中尾气真实排放情况，方便对重度污染车辆进行即时治理，整个监测系统具有在线校准、实时性、监测效率高、无人值守、连续运行的优点。但是，其专门针对机动车尾气成分进行检测，并不涉及空气中烟气浓度检测，而且其使用了紫外光和红外光对尾气进行穿透，普通光源无法实现检测。

又如，中国专利申请号为：201310348019.0，公开日为：2013年11月27日的专利文献，公开了一种透射式烟度计的光学平台，该平台包括风机、检测管道、气室管道和光电检测单元，风机、检测管道的两个侧壁分别设有烟气进气口和观察口，光电检测单元包括支座、准直透镜、汇聚透镜和光电二极管，检测管道的外侧壁设有第一分支气流管路和第二分支气流管路，第一分支气流管路的气流入口连接风机出口，第一分支气流管路和第二分支气流管路延伸至支座，并在汇聚透镜与观察口之间设有气流出口，气流出口连接设有第二分支气流管路，第二分支气流管路连接所述的第一分支气流管路。该方案由于在靠近准直透镜和汇聚透镜的表面形成稳定的气流漩涡，可以有效减少含有油气的发动机排放烟气和透镜表面直接接触，表面清洁周期可以大大延长，并不是用于对于烟气成分进行检测。

实用新型内容

1、要解决的问题

本实用新型提供一种光路汇聚结构，其目的在于解决现有采用吸收光谱进行烟气浓度检测的方式，光强不够的问题。该光路汇聚结构，通过准直镜、汇聚透镜和分光镜的合理组合，对光进行汇聚，形成大功率同轴光束，克服现有技术中单个发光管光强不足亮度不够，而多个发光管发出的光不在同一轴线且光强不够的问题。

本实用新型提供还一种烟度检测光学系统，其目的在于解决现有采用吸收光谱进行烟气浓度检测的方式，光强不够、反射镜面利用率低、分光误差较大等问题。本实用新型的烟度检测光学系统通过准直镜、汇聚透镜和分光镜的合理组合，在提高光强的同时，降低分光所造成的二次误差，从而达到增强检测端接受光信号强度，提高检测精度。

本实用新型的一种烟度检测光学系统可应用于空气中烟气浓度的检测，并提供了烟气浓度的检测方法，可高效、精确地进行烟气浓度检测。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种光路汇聚结构，包括光源部分；所述光源部分包括发光元件、一次准直镜、汇聚透镜和二次准直镜，所述发光元件、一次准直镜、汇聚透镜和二次准直镜在所述发光元件光照方向上依次设置。

作为进一步改进，所述光源部分还包括从上到下依次首尾相连的光源支持筒、中部筒体和下部筒体；所述发光元件和一次准直镜上下方向设置于光源支持筒内，所述汇聚透镜设置于中部筒体内，所述二次准直镜设置于下部筒体内。

作为进一步改进，所述光源支持筒内上下安装光源座板和一次透镜座板；所述发光元件阵列安装在光源座板，其照射方向对着一次透镜座板侧；所述一次准直镜安装在一次透镜座板，每个发光元件对准一个一次准直镜。

作为进一步改进，所述发光元件呈蜂窝状分层排列，满足T＝1+(n-1)*6，其中：T为发光元件数量，n为发光元件排布的层数。

作为进一步改进，所述光源座板套在光源压环内，一次透镜座板套在准直镜压环内；所述光源支持筒内的中部具有向内突出的台阶，光源压环和准直镜压环上下支撑安装在此台阶的台阶面上，两者之间垫有隔离环。

作为进一步改进，所述光源支持筒上端为旋合有旋盖；所述旋盖下端旋入光源支持筒中，并可压在光源压环的上端面上。

作为进一步改进，所述光源支持筒的下端和中部筒体的上端套接连接；所述光源支持筒下端的内侧沿圆周方向设置有多个弹性卡扣，所述中部筒体上端的内侧设有卡接凸环，弹性卡扣可卡在卡接凸环上；至少一个所述的弹性卡扣上设置有伸出光源支持筒外的拨片。

作为进一步改进，所述中部筒体内安装透镜夹持器；所述汇聚透镜外周套在弹性压圈中，并支撑于所述透镜夹持器内侧的支撑凸台上；旋接在所述透镜夹持器上端的压紧旋套通过挤压所述弹性压圈夹紧汇聚透镜。

作为进一步改进，所述中部筒体外侧螺纹旋接有微调旋钮，微调旋钮的内侧面上设有微调环槽；所述透镜夹持器外周面上的支脚穿过所述中部筒体上开设的支脚过孔后支撑在所述微调旋钮的微调环槽内。

作为进一步改进，所述下部筒体内具有嵌装环槽，其内安装二次透镜座板，二次准直镜安装在二次透镜座板的中心处；所述中部筒体与下部筒体通过套在外侧的连接环套连接；所述中部筒体的下端外侧面上圆周方向开设卡槽，下部筒体上端的外周面开设定位环槽；对应所述连接环套的内侧靠下端设有可卡入定位环槽的定位凸环，对应连接环套的内侧靠上端具有可卡入卡槽的卡块。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型烟度检测光学系统，通过光源部分内发光元件、一次准直镜、汇聚透镜和二次准直镜对光的汇聚，并结合分光部分的分光镜将光分为多道平行光束，再由检测部分进行检测，可实时获取精确的空气多组分浓度，为空气质量的检测和治理提供巨大帮助；光源部分，本实用新型克服现有的技术不足，提供发光元件、汇聚透镜和准直镜组成的大功率同轴光源，解决了单个发光管光强不足亮度不够，而多个发光管发出的光不在同一轴线且光强不够的问题。

(2)本实用新型烟度检测光学系统，在检测烟度方面，采用的新型分光结构减小了现有分光结构的不同分光片叠加后造成的二次误差，从而达到了最后接收端接收到的光信号强度高，误差小的目的。

(3)本实用新型烟度检测光学系统可应用于空气中烟气浓度的检测，并提供了烟气浓度的检测方法，可高效、精确地进行烟气浓度检测。

附图说明

图1为本实用新型烟度检测光学系统的主视剖视图；

图2为本实用新型烟度检测光学系统的左视图；

图3为本实用新型烟度检测光学系统中光源部分的立体结构视图；

图4为本实用新型烟度检测光学系统中光源部分的主视剖视图；

图5为光源部分中光源座板和一次透镜座板的连接结构视图；

图6为本实用新型烟度检测光学系统中光源支持筒的主视结构视图；

图7为图6中A-A的剖视图；

图8为本实用新型烟度检测光学系统中的中部筒体的立体结构视图；

图9为本实用新型烟度检测光学系统中的中部筒体的主视剖视图；

图10为本实用新型烟度检测光学系统中汇聚透镜的安装结构视图；

图11为本实用新型烟度检测光学系统中连接环套的立体结构视图；

图12为本实用新型烟度检测光学系统中下部筒体的主视剖视图；

图13为本实用新型烟度检测光学系统中连接器从上侧观察的立体机构视图；

图14为本实用新型烟度检测光学系统中连接器从下侧观察的立体机构视图；

图15为本实用新型烟度检测光学系统的分光部分中半个分光镜箱体的立体结构视图；

图16为分光部分的分光镜箱体中分光示意图；

图17为光源部分中光源蜂窝状排布形式；

图18为本实用新型烟度检测光学系统中表示聚光和分光的原理示意图；

图19为分光部分中分光镜排布分光的一种示意图。

附图中标号分别表示为：

100、光源部分；110、发光元件；111、光源座板；112、定位套；113、定位螺钉；120、一次准直镜；121、一次透镜座板；130、汇聚透镜；131、透镜夹持器；1311、螺纹段；1312、支撑凸台；1313、支脚；132、压紧旋套；1321、旋压螺孔；133、微调旋钮；1331、微调环槽；134、弹性压圈；140、二次准直镜；141、二次透镜座板；150、光源支持筒；151、光源压环；152、准直镜压环；153、套接段；154、弹性卡扣；155、卡头；156、拨片；157、拨片孔；158、盖合段；159、突起；160、中部筒体；161、套接凸台；162、卡接凸环；163、槽口；164、支脚过孔；165、卡槽；170、下部筒体；171、连接环套；172、弹性垫圈；173、定位凸环；174、卡块；175、定位环槽；176、定位凸台；177、避让槽；178、嵌装环槽；180、连接器；181、定位槽孔；182、通光孔；183、夹块；184、导条；185、固定座；186、螺栓孔；190、旋盖；

200、分光部分；210、分光箱体；220、分光镜支座；230、进光孔；240、出光孔；250、导槽；

300、检测部分；310、光电传感器；

400、烟气通道部分；410、烟气箱体；411、气孔；420、风扇。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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“一次”、“二次”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“一次”、“二次”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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；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。

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例

如图1、图2所示，本实施例提供一种烟度检测光学系统，主要是利用光学原理来进行烟气浓度检测，其主要由四部分组成，分别为光源部分100、分光部分200、烟气通道部分400和检测部分300。其中，光源部分100的主要用于将光源发出的较为分散、强度较弱的光照进行汇聚形成较为集中、强度较强的光束，以增大光源光强；分光部分200用于将光源部分100汇聚的光束均分为多道光强基本相同的光束；烟气通道部分400可通过烟气，通过的烟气能够被分光部分200分出的多道光束穿过，从而烟气可吸收部分光；检测部分300则用于接收穿过烟气的光束，并检测吸收光谱，进行烟度检测。整个系统是在上述四个部分有机结合下形成的统一整体，下面对各部分机构和连接关系，以及如何进行烟度检测进行较为详细的说明。

如图3和图4所示，光源部分100包括发光元件110、一次准直镜120、汇聚透镜130、二次准直镜140、光源支持筒150、中部筒体160和下部筒体170。其中，发光元件110、一次准直镜120、汇聚透镜130和二次准直镜140在发光元件110光照方向上依次设置，从附图方向，也就是上下方向依次设置；光源支持筒150、中部筒体160和下部筒体170从上到下依次首尾相连，且发光元件110和一次准直镜120上下方向设置于光源支持筒150内，汇聚透镜130设置于中部筒体160内，二次准直镜140设置于下部筒体170内。光源支持筒150、中部筒体160和下部筒体170的组合在它们内部形成一个较为封闭的空间，也就是光汇聚的通道，避免外界光照的影响，为了达到更好的封闭效果，光源支持筒150的上端还旋合有旋盖190，发光元件110的通电线路可穿过旋盖190进行连接。

结合图4至图7所示，光源支持筒150内上下安装光源座板111和一次透镜座板121；发光元件110阵列安装在光源座板111，其照射方向对着一次透镜座板121侧；一次准直镜120安装在一次透镜座板121，每个发光元件110对准一个一次准直镜120，从而发光元件110发出的光照经过一次准直镜120可形成平行光束。对于光源座板111和一次透镜座板121在光源支持筒150内的稳定可靠安装结构，光源座板111套在光源压环151内，一次透镜座板121套在准直镜压环152内。光源压环151和准直镜压环152为橡胶、尼龙等弹性材料制得，具有弹性，可从板四周均匀夹紧，且光源支持筒150内的中部具有向内突出的台阶，光源压环151和准直镜压环152上下支撑安装在此台阶的台阶面上，两者之间垫有隔离环。

同时，光源支持筒150的上端为盖合段158，具有内螺纹，旋盖190的下端具有外螺纹，旋盖190下端旋入光源支持筒150的盖合段158中，并可压在光源压环151的上端面上，从而可使得光源压环151和准直镜压环152径向伸缩，可靠压紧光源座板111和一次透镜座板121。光源压环151的内侧面，也就是与光源座板111接触面，以及准直镜压环152的内侧面，也就是与一次透镜座板121的接触面，均沿圆周方向均匀开设切口，以有利于光源压环151和准直镜压环152的径向伸缩。另外，为保证压紧光源座板111和一次透镜座板121之间平行其距离不变，在二者之间沿圆周方向布置有多个定位套112，通过分别从上下穿过压紧光源座板111和一次透镜座板121的定位螺钉113拧入定位套112内将压紧光源座板111、一次透镜座板121和定位套112可靠固定。

发光元件110作为光源，可根据需要选择，例如可以是白炽灯源、荧光灯源、节能灯源、LED灯源，此处优选LED发光管。需要特别说明的是，对采用LED发光管作为光源，本实施例对发光元件110的排列形式进行了优化设计，如图17的示意图所示，发光元件110呈蜂窝状分层排列，满足T＝1+(n-1)*6，其中：T为发光元件110数量，n为发光元件110排布的层数，也就是除中心只有一个LED发光管外，外层的LED发光管中心连线均形成正六边形。当然，一次透镜座板121上的一次准直镜120的排列形式与发光元件110对应一致，从而发光元件110发出的光，透过一次准直镜120后形成较大范围的平行光束，垂直射向汇聚透镜130。

对于汇聚透镜130在中部筒体160的安装结构，结合图4、图8、图9和图10所示，中部筒体160内安装透镜夹持器131，汇聚透镜130安装在此透镜夹持器131上。为了汇聚透镜130稳定可靠固定，汇聚透镜130外周套在弹性压圈134中，并支撑于所述透镜夹持器131内侧的支撑凸台1312上；同时，透镜夹持器131的上端旋接有压紧旋套132，压紧旋套132的下端面中间开设有旋压螺孔1321，透镜夹持器131的上端螺纹段1311旋入压紧旋套132的旋压螺孔1321中，且压紧旋套132的下端可接触并挤压弹性压圈134夹紧汇聚透镜130。汇聚透镜130的图面向下，以便垂直射入的平行光束能够汇聚成一个强光点。

尤其需要说明的是，为了使得二次准直镜140能够位于汇聚透镜130的焦点之上，接受经过汇聚透镜130汇聚的强光点，本实施例中部筒体160外侧螺纹旋接有微调旋钮133，微调旋钮133的内侧面上设有微调环槽1331；透镜夹持器131外周面上的支脚1313穿过中部筒体160上开设的支脚过孔164后支撑在微调旋钮133的微调环槽1331内，从而旋动微调旋钮133可上下调整汇聚透镜130的位置，也就是调整汇聚透镜130与二次准直镜140的距离，使得更换不同汇聚透镜130时都可对焦。支脚过孔164具有较大空间，以便汇聚透镜130位置调节时避让支脚1313。

光源支持筒150的下端和中部筒体160的上端套接连接，也就是光源支持筒150下端的套接段153与中部筒体160上端套接凸台161相配合。对于此套接结构的连接可靠性，结合图4、图6、图7、图8和图9所示，光源支持筒150靠近下端的内侧沿圆周方向设置有多个弹性卡扣154，中部筒体160上端的内侧设有卡接凸环162，弹性卡扣154的卡头155可卡在卡接凸环162上，且卡接凸环162和卡头155均具有圆角三角形的横截面，以便相互卡接或分开。同时，至少一个弹性卡扣154上设置有从光源支持筒150上开设的拨片孔157中伸出光源支持筒150外的拨片156，从而在需要将光源支持筒150和中部筒体160分离时，可向下拨动拨片156，弹性卡扣154向光源支持筒150中心摆动，使卡头155与卡接凸环162脱离，即可进行分离。另外，为了方便定位，在光源支持筒150下端的内侧设有突起159，对应于中部筒体160的上端外侧设有与突起159相配合的槽口163。

对于二次准直镜140在下部筒体170内的安装结构，结合图4和图12所示，下部筒体170内具有嵌装环槽178，其内安装二次透镜座板141，二次准直镜140安装在二次透镜座板141的中心处进行固定。经过二次准直镜140的光束进行照射范围较小，也就是直径相对较小、光强较强的光束。

对于中部筒体160与下部筒体170的稳定可靠连接，它们通过套在外侧的连接环套171可拆卸连接。结合图4、图11和图12所示，中部筒体160的下端面和下部筒体170的上端面之间垫有弹性垫圈172；中部筒体160的下端外侧面上圆周方向开设卡槽165，下部筒体170上端的外周面开设定位环槽175；对应连接环套171的内侧靠下端设有可卡入定位环槽175的定位凸环173，对应连接环套171的内侧靠上端具有可卡入卡槽165的卡块174。值得说明的是，卡槽165由卡入竖槽和卡紧横槽连接而成，且卡入竖槽通至中部筒体160的下端面。当中部筒体160与下部筒体170连接时，连接环套171的卡块174先进入卡入竖槽，然后旋动连接环套171使得卡块174进入卡紧横槽内即可卡紧，在此过程中，弹性垫圈172被压紧，从而中部筒体160和下部筒体170得到稳定可靠连接。此外，下部筒体170的上端内侧还设有避让槽177，对中部筒体160与下部筒体170连接处的弹性垫圈172伸缩进行避让；下部筒体170外周面上定位环槽175的下方设有定位凸台176，可与连接环套171的下端内侧的定位凹槽配合。

由上可知，光源部分100通过发光元件110、一次准直镜120、汇聚透镜130和二次准直镜140的组合对光进行汇聚，形成大功率同轴光束，其聚光原理如图18所示。光源部分100结构克服现有的技术不足，解决了单个发光管光强不足亮度不够，而多个发光管发出的光不在同一轴线且光强不够的问题。

如图1、图2、图15和图16所示，分光部分200包括位于下部筒体170下方的分光箱体210和安装在分光箱体210内的多片分光镜，分光镜设置于可接受发光元件110发出并透过二次准直镜140的光束，且多片分光镜可将光束均分为多道平行光束。分光箱体210由两个半箱体拼合而成，在两个半箱体内侧面对应设有分光镜支座220，两个半箱体合在一起后，分光镜支撑在两个分光镜支座220之间。分光箱体210也形成密闭的空间，避免外界光对光源部分100射入的光产生影响，其上端面上开设可供经过二次准直镜140的光射入的进光孔230，其下端具有经分光镜分光后的光束射出的出光孔240。

分光部分200分出的光束数量由需求决定，在本实施例中均分成8道光强基本相同的光束，具体的分光方式跟分光镜的在分光箱体210内的排布形式相关。在图16中提供了一种分光形式，由14个分光镜片组成，由上到下分成三排，所有分光镜片片面均与水平方向呈45°。其中，第一排具有4个分光镜片，两端的两个分光镜片为全反射镜片，中间两个为半透半反镜片，且从进光孔230射入的光先射到一个全反射镜片上；第二排具有2个分光镜片，一个全反射镜片和一个半透半反镜片；第三排具有8个分光镜片，4个全反射镜片和4个半透半反镜片交替排布。分光箱体210底部的8个出光孔240分别与第三排的8个分光镜片相对应，分出的8束光从8个出光孔240射出。

图19给出了另外一种分光镜的排列形式，同样在垂直入射光的方向上也分3排。其中，第一排具有4个分光镜片，一个全反射镜片和3个半透半反镜片；第二排具有5个分光镜片，两端的2个全反射镜片和中间的3个半透半反镜片；第三排具有2个分光镜片，一个全反射镜片和一个半透半反镜片。其他的分光镜排列形式同样可以，只要能够满足分光束的数量和强度要求即可。此种分光结构，只采用一种半透半反式分光镜片，减少镀膜难度和已有的分光结构造成的二次误差，提高光信号精度。光束经过分光镜变为8路光，每一路光强是光源出射光的八分之一，这样加强了每一路的光强，增加通过检测气体的光强可以使接收端接收到的光信号更加明显，提高了最终光信号的精准度。

为了将光源部分100和分光部分200有机的结合，形成一体，它们二者之间通过连接器180进行连接。如图13和图14所示，连接器180主体为圆盘状结构，其上端面开设定位槽孔181，下部筒体170的下端套在定位槽孔181内进行定位；连接器180的中心开设贯穿的通光孔182，通光孔182与二次准直镜140同轴，且其直径要大于二次准直镜140的直径，以便于通过二次准直镜140的光能够全部通过通光孔182，同时，通光孔182与进光孔230同轴且相等，光束能够全部射入分光箱体210内。连接器180的外周面上设置有固定座185，固定座185的两端均设有螺栓孔186，通过拧入固定座185上的螺栓孔186的螺栓将连接器180与分光箱体210的两个半箱体连接。更重要的是，连接器180的下端面上并排设置一对夹块183，一对夹块183的相对内侧设有一对导条184；而在分光箱体210的两个半箱体长度方向的外侧面上开设有与导条184相配合的导槽250，从而通过一对夹块183将两个半箱体合起后夹在中间，并通过导条184与导槽250的配合定位，而固定座185可将它们进行固定，结构设计灵活、巧妙。

如图1和图2所示，烟气通道部分400设置于分光部分200和检测部分300之间，从图上看也就是分光箱体210的下方。烟气通道部分400包括可被从分光镜射向检测部分300的光束所穿过的烟气箱体410，烟气箱体410上侧面开设与分光箱体210的出光孔240相对应的通孔，从而光可射入烟气箱体410内。烟气箱体410内部空间为烟气的通道，在平行光束方向的烟气箱体410相对两侧箱体壁上，其中一侧箱体壁上安装风扇420，另一侧箱体壁上开设气孔411，从而启动风扇420可将待测烟气吸入烟气箱体410内，而被光束穿过。当然，烟气箱体410相对两侧箱体壁上也可以都安装风扇420，这就要求两者风向相同。当然，并不一定采用风扇420才能将烟气吸入烟气箱体410内，现有其它可使烟气通过烟气箱体410的方式也可以，比如鼓风机、直接通入烟气等。

检测部分300用于接收所述多道平行光束，并检测所述多道平行光束的光谱，其主要由光电传感器310、光谱仪和显示器组成。其中，光电传感器310安装在烟气箱体410的底部，并与分光箱体210的出光孔240相对应，从而穿过烟气箱体410的光束能够被光电传感器310接收。光谱仪分析光电传感器310将接收的光信号，根据光吸收谱反演得出空气中的烟度浓度，显示器连接光谱仪并显示检测结果。

上面已经对烟度检测光学系统的结构原理进行了详细的说明，下面采用此系统对烟气浓度进行检测。具体操作步骤如下：

首先，选择LED发光管作为发光元件110，并采用绿光作为光源，LED发光管接通电源发出绿光；然后，根据汇聚透镜130的焦距，旋动微调旋钮133，调节汇聚透镜130的上下位置使其焦点正好落于二次准直镜140镜面上；接着，发光元件110发出的光经过一次准直镜120形成平行光束，平行光再经过汇聚透镜130聚焦照射到二次准直镜140上，直径较大的平行光束经过二次准直镜140形成直径较小的平行光束；再者，经过二次准直镜140的平行光束再经过分光镜分成多道光强相同的平行光束；最后，多道平行光束穿过待检测的烟气后被检测部分300接收，并检测光谱，得到结果。

本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种光路汇聚结构，包括光源部分(100)；所述光源部分(100)包括发光元件(110)，其特征在于：所述光源部分(100)还包括一次准直镜(120)、汇聚透镜(130)和二次准直镜(140)，所述发光元件(110)、一次准直镜(120)、汇聚透镜(130)和二次准直镜(140)在所述发光元件(110)光照方向上依次设置。

2.根据权利要求1所述的一种光路汇聚结构，其特征在于：所述光源部分(100)还包括从上到下依次首尾相连的光源支持筒(150)、中部筒体(160)和下部筒体(170)；所述发光元件(110)和一次准直镜(120)上下方向设置于光源支持筒(150)内，所述汇聚透镜(130)设置于中部筒体(160)内，所述二次准直镜(140)设置于下部筒体(170)内。

3.根据权利要求2所述的一种光路汇聚结构，其特征在于：所述光源支持筒(150)内上下安装光源座板(111)和一次透镜座板(121)；所述发光元件(110)阵列安装在光源座板(111)，其照射方向对着一次透镜座板(121)侧；所述一次准直镜(120)安装在一次透镜座板(121)，每个发光元件(110)对准一个一次准直镜(120)。

4.根据权利要求3所述的一种光路汇聚结构，其特征在于：所述发光元件(110)呈蜂窝状分层排列，满足T＝1+(n-1)*6，其中：T为发光元件(110)数量，n为发光元件(110)排布的层数。

5.根据权利要求3所述的一种光路汇聚结构，其特征在于：所述光源座板(111)套在光源压环(151)内，一次透镜座板(121)套在准直镜压环(152)内；所述光源支持筒(150)内的中部具有向内突出的台阶，光源压环(151)和准直镜压环(152)上下支撑安装在此台阶的台阶面上，两者之间垫有隔离环。

6.根据权利要求5所述的一种光路汇聚结构，其特征在于：所述光源支持筒(150)上端为旋合有旋盖(190)；所述旋盖(190)下端旋入光源支持筒(150)中，并可压在光源压环(151)的上端面上。

7.根据权利要求2-6中任意一项所述的一种光路汇聚结构，其特征在于：所述光源支持筒(150)的下端和中部筒体(160)的上端套接连接；所述光源支持筒(150)下端的内侧沿圆周方向设置有多个弹性卡扣(154)，所述中部筒体(160)上端的内侧设有卡接凸环(162)，弹性卡扣(154)可卡在卡接凸环(162)上；至少一个所述的弹性卡扣(154)上设置有伸出光源支持筒(150)外的拨片(156)。

8.根据权利要求2-6中任意一项所述的一种光路汇聚结构，其特征在于：所述中部筒体(160)内安装透镜夹持器(131)；所述汇聚透镜(130)外周套在弹性压圈(134)中，并支撑于所述透镜夹持器(131)内侧的支撑凸台(1312)上；旋接在所述透镜夹持器(131)上端的压紧旋套(132)通过挤压所述弹性压圈(134)夹紧汇聚透镜(130)。

9.根据权利要求8所述的一种光路汇聚结构，其特征在于：所述中部筒体(160)外侧螺纹旋接有微调旋钮(133)，微调旋钮(133)的内侧面上设有微调环槽(1331)；所述透镜夹持器(131)外周面上的支脚(1313)穿过所述中部筒体(160)上开设的支脚过孔(164)后支撑在所述微调旋钮(133)的微调环槽(1331)内。

10.根据权利要求2-6中任意一项所述的一种光路汇聚结构，其特征在于：所述下部筒体(170)内具有嵌装环槽(178)，其内安装二次透镜座板(141)，二次准直镜(140)安装在二次透镜座板(141)的中心处；所述中部筒体(160)与下部筒体(170)通过套在外侧的连接环套(171)连接；所述中部筒体(160)的下端外侧面上圆周方向开设卡槽(165)，下部筒体(170)上端的外周面开设定位环槽(175)；对应所述连接环套(171)的内侧靠下端设有可卡入定位环槽(175)的定位凸环(173)，对应连接环套(171)的内侧靠上端具有可卡入卡槽(165)的卡块(174)。