CN210071649U - 一种四倍光程气室及气体检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种四倍光程气室及气体检测设备，包括气室本体，气室本体长度方向上两端为左端板和右端板，左端板的通孔内安装有平面反射镜，右端板的通孔内安装有凹面向内的凹面反射镜，平面反射镜上设置有通光孔，平面反射镜垂直于凹面反射镜的主光轴且通光孔位于主光轴上；平面反射镜外侧安装有光纤接头，光纤接头内安装有用于传导入射光和接收光的Y形光纤，Y形光纤的合并端端头位于通光孔处。本实用新型相同的气室体积实现了四倍光程效果，气室相对体积小光程长。气室上设置可拆卸的盖板，可拆下对反射镜内表面进行简单擦拭，无需重新校对光路，降低了设备的维护难度。

Description

一种四倍光程气室及气体检测设备

技术领域

本实用新型属于气体检测设备领域，尤其涉及一种四倍光程气室及气体检测设备。

背景技术

光学吸收法越来越多的应用于气体各气态组分的检测，该方法所用的检测设备主要包括光源、气室和光电探测器三个构件。光源发出的光线在被测气体中通过的光程越长，获得的信号也就显著，检测限越低，检测精度也就越高。但是光程增长往往带来气室体积的增大，限制了污染物检测仪器，尤其是便携式检测仪器上长光程气室的使用，所以现在很多气体污染物检测仪器中采用通过光线来回折返的方式来增加光程。为了保证光电探测器接收到的光信号足够强，需要额外增加汇聚装置，但同时了增加气室结构的复杂程度，降低了气室的光学稳定性。

申请号为201820142780.7的实用新型专利提出一种采用Y型光纤的紫外差分气体分析的吸收池结构，其内部具有密闭的测量室，入射光的入射部与接收光的出射部均处于池体侧面的端盖位置并且使所述池体的出射光束传递至光谱仪分析，池体的入射部与出射部均设置于所述池体带有一个单光口的同一端部并且使所述入射光与所述接收光经过所述单光口，所述端部具有一光分路器并且使所述入射光与所述接收光于所述端部合并为同一个光路。该方案出射光和入射光通过一根双芯光纤引入和引出，气体结构紧凑，体积较小，但是只增加了1倍光程，气室光学利用率低。

申请号为201520057478.8的实用新型专利提出一种气体吸收池，采用了4个棱镜使光折返的5倍光程的结构，虽然光程较长，但是光线没有重叠，该吸收池光学利用率低，体积大。由于在光的传播过程中没有重新汇聚，所以对光的准直要求较高，而且一旦棱镜内壁被污染，则很难擦拭。

实用新型内容

本实用新型针对现有的气体检测设备的气室相同体积下光程增长较少、光学利用率低的技术问题，提出一种结构合理，相同体积下可获得四倍光程的气室及气体检测设备。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种四倍光程气室，包括气室本体，气室本体长度方向上两端为左端板和右端板，右端板上设置右通孔，右通孔内安装有凹面向内的凹面反射镜，左端板上设置有左通孔，左通孔内安装有平面反射镜，平面反射镜上设置有通光孔，平面反射镜垂直于凹面反射镜的主光轴且通光孔位于主光轴上；平面反射镜外侧安装有光纤接头，光纤接头内安装有用于传导入射光和接收光的Y形光纤，Y形光纤的合并端端头位于凹面反射镜的主焦点处。

作为优选，所述平面反射镜包括透明基板，基板的反射面除通光孔外的部分涂敷有反射层。

作为优选，所述光纤接头包括安放Y形光纤的调节板和压圈，压圈与左端板连接并将调节板压在左端板上。

作为优选，压圈与左端板之间通过螺钉连接，调节板上设置有缺口。

作为优选，所述气室本体上还设置有长条形开口，开口上安装有盖板。

作为优选，盖板上安装有进气嘴和出气嘴。

作为优选，盖板和开口之间安装有密封条。

一种气体检测设备，包括上述的四倍光程气室，其Y形光纤接头一根连接光源，另一根连接光电传感器。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、该气室平面反射镜和凹面反射镜胶接到气室两端，既起到汇聚光线的作用，又能起到密封气室的作用，气室光学结构简单，稳定性高。平面反射镜和凹面反射镜的反射层位于气室外侧，不会受到气室中腐蚀性气体的腐蚀。

2、相同的气室体积实现了4倍光程效果，气室相对体积小光程长。

3、气室上设置可拆卸的盖板，可拆下对反射镜内表面进行简单擦拭，无需重新校对光路，降低了设备的维护难度。

附图说明

图1为本实用新型四倍光程气室的立体图；

图2为本实用新型四倍光程气室的主视图；

图3为图2的BB方向剖视图；

图4为本实用新型四倍光程气室的爆炸图；

图5为本实用新型四倍光程气室的平面反射镜结构示意图；

图6为图5的AA方向剖视图；

图7为本实用新型气体检测设备的结构示意图。

以上各图中：1、气室本体；11、左端板；111、左通孔；12、右端板；121、右通孔；13、顶壁；14、前壁；141、盖板；142、进气嘴；143、出气嘴；144、开口；15、后壁；2、凹面反射镜；3、平面反射镜；31、基板；32、通光孔；33、反射层；4、光源；5、光谱仪；6、光纤接头；61、调节板；611、光纤管；

612、缺口；62、压圈；621、螺钉孔；622、螺钉。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和实施例做具体说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”等描述方位的词仅用于描述目的，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例：如图1-4所示，一种四倍光程气室，包括气室本体1，按照图1方位，气室本体1包括位于长度方向上两端的左端板11、右端板12，以及与左端板11和右端板12连接的顶壁13、底壁、前壁14和后壁15，构成容纳气体的空间，本实施例该空间设置为圆柱形。右端板12上设置有右通孔，右通孔内侧安装有凹面向内的凹面反射镜2，所述凹面反射镜2包括透明基板31，透明基板31的凹面为内侧面，凸起面涂敷有反射层33，为反射面。内侧面和反射面均为球面，两球面同心或者近似同心。

左端板11上设置有左通孔111，左通孔111上安装有平面反射镜3。平面反射镜3胶接到左通孔111上，既起到反射光线的作用，又能起到密封气室的作用，气室光学结构简单，稳定性高。平面反射镜3的反射层33位于气室外侧，不会受到气室中腐蚀性气体的腐蚀。如图5、图6所示，平面反射镜3包括透明基板31，平面反射镜3的中心处设置有通光孔32，通光孔32的形成只需涂敷反射层33的时候留出空白，或者全部涂敷反光层后腐蚀出一个小孔，无需将凹面反射镜2的基板31打通，便于加工。平面反射镜3垂直于凹面反射镜2的主光轴且通光孔32位于主光轴上。平面反射镜3外侧安装有光纤接头6，光纤接头6内安装有用于传导入射光和接收光的Y形光纤，Y形光纤的合并端端头位于通光孔32处。Y形光纤的分叉端接头一根连接光源4，另一根连接光谱仪5或其他光电传感器，构成气体检测设备。

为便于调节Y形光纤的位置，所述光纤接头6包括安放Y形光纤的调节板61和压圈62，调节板61中心设置有放置光纤的光纤管611，压圈62中心设置光纤孔，压圈62四周设置螺钉孔621，压圈62与左端板11通过螺钉622连接并将调节板61压在左端板11上。当适当松开压圈62时，调节板61的位置可轻微移动，使入射光穿过通光孔32以适当角度照射在凹面反射镜2上，同时经凹面反射镜2反射回通光孔32的接收光能够被光纤接收。具体的调节板61上与压圈62的螺钉孔621相对应的位置可设置较大的通孔或者设置为如图4所示的缺口612。光纤接头6采用压圈62固定，能够在主光轴径向上做一定程度的调节，使得气室的加工和镜片的装配精度要求大大降低。

所述气室本体1上还设置有长条形开口144，开口144上安装有盖板141。盖板141上安装有进气嘴142和出气嘴143，盖板141和开口144之间安装有密封条，保证气室密封。如果由于待测气体中含有能够污染光路的物质，使凹面反射镜2的凹面或平面反射镜3内面污染造成光损失率过大，可拆下盖板141，对反射镜内表面进行简单擦拭，无需重新校对光路，降低了设备的维护难度。

如图7所示，光源4发出的光经光纤引至通光孔32处，通过平面反射镜3的中心通光孔32进入到气室，照射到气室另外一端的凹面反射镜2上。经过凹面反射镜2反射后成为平行光，到达平面反射镜3。平面反射镜3镜面与凹面反射镜2的主光轴垂直，因此入射到平面反射镜3上的光经过凹面反射镜2反射后返回，再次被凹面反射镜2反射后，汇聚到凹面反射镜2的焦平面上。Y型光纤公共端的两根光纤芯关于凹面反射镜2主光轴对称放置且位于凹面反射镜2的焦平面上。因此一根光纤发出的光，经过气室3次反射后，会汇聚到另外一根光纤芯上，获得4倍气室长度的光程，被连接光谱仪5的光纤接收。

该气室平面反射镜3胶接到气室一端，既起到汇聚光线的作用，又能起到密封气室的作用，气室光学结构简单，稳定性高。平面反射镜3的反射层33位于气室外侧，不会受到气室中腐蚀性气体的腐蚀。相同的气室体积实现了4倍光程效果，气室相对体积小光程长。气室上设置可拆卸的盖板141，可拆下对反射镜内表面进行简单擦拭，无需重新校对光路，降低了设备的维护难度。该气体检测设备采用光纤发射和接受光线，使得光源4和光谱仪5的布局可以更加灵活。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种四倍光程气室，包括气室本体，气室本体长度方向上两端为左端板和右端板，其特征在于：右端板上设置右通孔，右通孔内安装有凹面向内的凹面反射镜，左端板上设置有左通孔，左通孔内安装有平面反射镜，平面反射镜上设置有通光孔，平面反射镜垂直于凹面反射镜的主光轴且通光孔位于主光轴上；平面反射镜外侧安装有光纤接头，光纤接头内安装有用于传导入射光和接收光的Y形光纤，Y形光纤的合并端端头位于凹面反射镜的主焦点处。

2.根据权利要求1所述的四倍光程气室，其特征在于：所述平面反射镜包括透明基板，基板的反射面除通光孔外的部分涂敷有反射层。

3.根据权利要求1所述的四倍光程气室，其特征在于：所述光纤接头包括安放Y形光纤的调节板和压圈，压圈与左端板连接并将调节板压在左端板上。

4.根据权利要求3所述的四倍光程气室，其特征在于：压圈与左端板之间通过螺钉连接，调节板上设置有容纳螺钉的缺口。

5.根据权利要求1所述的四倍光程气室，其特征在于：所述气室本体上还设置有长条形开口，开口上安装有盖板。

6.根据权利要求5所述的四倍光程气室，其特征在于：盖板上安装有进气嘴和出气嘴。

7.根据权利要求5所述的四倍光程气室，其特征在于：盖板和开口之间安装有密封条。

8.一种气体检测设备，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述的四倍光程气室，其Y形光纤接头一根连接光源，另一根连接光电传感器。

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