CN212459404U - 一种tdlas激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，包括入射端组件、气室管组件、反射端组件、加热组件、底部安装板，所述入射端组件、气室管组件、反射端组件、加热组件均固定于底部安装板上。提出一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，在对气室内部反射镜片进行维护时不需要拆卸光路结构组件，从而避免影响赫里奥特池光路，使现场镜片维护变得切实可行；在对气室进行加热后，气室组件的膨胀不会使赫里奥特池光路结构件受力，从而避免影响赫里奥特池光路的稳定性。

Description

一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构

技术领域

本实用新型涉及基于TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱的气体分析技术领域，尤其涉及一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构。

背景技术

基于气体吸收光谱的气体成分分析技术已经在生产、生活的各个领域得到广泛应用，其工作原理是采用特定波长的光束穿过被测气体，光强度的衰减与气体的浓度满足朗伯.比尔定理，因此可以通过检测光强度的衰减信息分析获得被测气体的浓度，包括紫外差分吸收光谱气体分析技术、非分光红外气体分析技术、可调谐半导体激光吸收光谱气体分析技术(TDLAS)等。其中TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱气体分析技术与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于，传统非色散红外光谱吸收技术采用的光源谱带很宽，其谱宽范围内除了被测气体的吸收谱线外，还有很多其他背景气体的吸收谱线，光源发出的光除了被待测气体的多条谱线吸收外还被一些背景气体的吸收，从而导致测量的不准确性。而TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽，采用半导体激光吸收光谱技术的激光气体分析仪可从原理上抗背景气体的干扰，十分适用于ppm级微量气体的测量。

根据朗伯.比尔定理，气体吸收强度与光程成正比，为了获得更低的检测限，TDLAS技术往往需要与长光程气室配合使用，赫里奥特池作为一种典型的长光程气室，由于其结构简单，光路稳定可靠而得到大量使用。但在使用过程中也出现了一些实际的问题，比如，在现场应用中气室中安装的反射镜片一段时间后难免出现污染，清理装在气室中的镜片时往往影响到光路结构，清理完成后需要重新调整光路，这给现场的维护造成了困难；在许多气体的测量中为了防止吸附、冷凝的发生需要对气室进行加热，但是加热后气室会发生膨胀产生形变，影响到原赫里奥特池光路的稳定性，进而对测量的稳定性造成影响，使仪表测量误差增大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提出一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，在对气室内部反射镜片进行维护时不需要拆卸光路结构组件，从而避免影响赫里奥特池光路，使现场镜片维护变得切实可行；在对气室进行加热后，气室组件的膨胀不会使赫里奥特池光路结构件受力，从而避免影响赫里奥特池光中的稳定性。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种 TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，包括入射端组件、气室管组件、反射端组件、加热组件、底部安装板，其特征在于：所述入射端组件、气室管组件、反射端组件、加热组件均固定于底部安装板上。

进一步的，所述入射端组件包括光电传感器、传感器安装板、传感器调整板、光纤准直镜、光纤固定架、窗口镜片框、入射端支架、入射端凹面镜、第一镜片压紧螺母；

所述光电传感器固定于传感器安装板上，传感器安装板固定于传感器调整板上，传感器调整板固定于光纤固定架上，光纤准直镜固定于光纤固定架上，光纤固定架固定于入射端支架上；

所述窗口镜片框固定于入射端支架上；

所述入射端凹面镜置于入射端支架内部，且通过第一镜片压紧螺母将其固定。

进一步的，所述气室管组件包括气室左气室径向密封形圈和右气室径向密封形圈、左气室密封端盖和右气室密封端盖、气室管；

所述左气室密封端盖和右气室密封端盖分别安装于气室管的两端，右气室密封端盖通过左气室径向密封形圈与气室管实现轴向密封；右气室密封端盖通过右气室径向密封形圈与气室管实现轴向密封；左气室径向密封形圈和右气室径向密封形圈。

进一步的，所述反射端组件包括第二镜片压紧螺母、反射端凹面镜、反射端支架；

所述气室管组件通过其左气室密封端盖和右气室密封端盖分别与入射端支架和反射端支架实现连接；

所述反射端凹面镜置于反射端支架内部，通过第二镜片压紧螺母将其固定。

进一步的，所述加热组件包括保温盒、加热板。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、在对气室内部反射镜片进行维护时不需要拆卸两端与光路有关的入射端组件和反射端组件，而只需打开保温盒，将气室管组件从光路相关组件上拆除即可，并且由于气室管组件与光路相关组件连接时不产生应力，不会因为拆卸时产生应力变化而影响原光路，从而使现场镜片维护变得切实可行。

2、在通过加热组件对气室进行加热后，气室管会在轴向上产生膨胀伸长，但因为气室管可沿轴向自由伸缩，所以其伸缩产生的结构应力不会作用在赫里奥特池光路相关组件上，从而避免了影响赫里奥特池光路的稳定性。

附图说明

图1示出了根据本实用新型实施例提供的结构示意图；

图例说明：

1、光电传感器；2、传感器安装板；3传感器调整板；4、光纤准直镜；5、光纤固定架；6、窗口镜片框；7、入射端支架；8、入射端凹面镜；9、第一镜片压紧螺母；10、左气室径密封O形圈；11、左气室密封端盖；12、气室管；13、右气室密封端盖；14、右气室径密封O形圈；15、第二镜片压紧螺母；16、反射端凹面镜；17、反射端支架；18、加热板；19、保温盒；20、底部安装板。

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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，包括入射端组件a、气室管组件 b、反射端组件c、加热组件d、底部安装板。

具体的，入射端组件a包括光电传感器1、传感器安装板2、传感器调整板3、光纤准直镜4、光纤固定架5、窗口镜片框6、入射端支架7、入射端凹面镜8、第一镜片压紧螺母9，光电传感器1固定于传感器安装板2上，传感器安装板2固定于传感器调整板3上，传感器调整板3固定于光纤固定架5上，光纤准直镜4固定于光纤固定架5上，光纤固定架5固定于入射端支架7上。窗口镜片框6固定于入射端支架7上，所述入射端凹面镜8置于入射端支架7内部，通过第一镜片压紧螺母9将其固定。

具体的，气室管组件b包括左气室径向密封O形圈10和右气室径向密封O形圈14、左气室密封端盖11和右气室密封端盖13、气室管12。左气室密封端盖11和右气室密封端盖13分别安装于气室管的两端，通过O形圈与气室管12实现轴向密封，此密封方式使得气室管在达到密封效果的同时，在温度变化膨胀时仍可沿轴向自由伸缩，气室管组件b通过其两端的左气室密封端盖11和右气室密封端盖13分别与入射端支架和反射端支架实现连接，气室径向密封O形圈10和14分别作为连接的密封件。

具体的，反射端组件c包括第二镜片压紧螺母15、反射端凹面镜16、反射端支架17。反射端凹面镜16置于反射端支架17内部，通过第二镜片压紧螺母15将其固定。

具体的，加热组件d包括保温盒19、加热板18。

具体的，入射端组件a、气室管组件b、反射端组件c、加热组件均固定于底部安装板20上。

优选地，光纤准直镜4固定于光纤固定架5上，光纤固定架5上设计有一个与入射光线角度相同的通孔，光纤准直镜4通过通孔发射激光光束。

优选地，左气室密封端盖11和右气室密封端盖13通过螺丝压紧方式与入射端支架和反射端支架连接，也可通过螺纹压接方式连接。

优选地，传感器安装板2和传感器调整板3上的固定孔采用腰圆孔形式，增加左右和上下方向的活动量，以使光电传感器1获得最佳光信号。

优选地，光纤固定架5两侧开有腰圆孔，减少加热时热量向光电传感器1端的传导。

工作原理：经调制的激光光束由光纤准直镜准直后，由窗口片入射，经入射端凹面镜上的通孔进入光池内部，光线在经光池内部多次反射后，再次经由入射端凹面镜上的通孔、窗口片出射，出射光打在光电传感器上，光电传感器将光信号转换为电信号输出。在对气室内部反射镜片进行维护时，不需要拆卸两端与光路有关的入射端组件和反射端组件，而只需打开保温盒，将气室管组件从光路相关组件上拆除即可，并且由于气室管组件与光路相关组件为无应力连接，不会因为拆卸时产生应力变化而影响原光路，从而使现场镜片维护变得切实可行。在通过加热组件对气室进行加热后，气室管会在轴向上产生膨胀伸长，但因为气室管可沿轴向自由伸缩，所以其伸缩产生的结构应力不会作用在赫里奥特池光路相关组件上，从而避免了影响赫里奥特池光路的稳定性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，包括入射端组件(a)、气室管组件(b)、反射端组件(c)、加热组件(d)、底部安装板(20)，其特征在于：所述入射端组件(a)、气室管组件(b)、反射端组件(c)、加热组件(d)均固定于底部安装板(20)上。

2.根据权利要求1所述的一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，其特征在于，所述入射端组件(a)包括光电传感器(1)、传感器安装板(2)、传感器调整板(3)、光纤准直镜(4)、光纤固定架(5)、窗口镜片框(6)、入射端支架(7)、入射端凹面镜(8)、第一镜片压紧螺母(9)；

所述光电传感器(1)固定于传感器安装板(2)上，传感器安装板(2)固定于传感器调整板(3)上，传感器调整板(3)固定于光纤固定架(5)上，光纤准直镜(4)固定于光纤固定架(5)上，光纤固定架(5)固定于入射端支架(7)上；

所述窗口镜片框(6)固定于入射端支架(7)上；

所述入射端凹面镜(8)置于入射端支架(7)内部，且通过第一镜片压紧螺母(9)将其固定。

3.根据权利要求2所述的一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，其特征在于，所述气室管组件(b)包括气室左气室径向密封O形圈(10)和右气室径向密封O形圈(14)、左气室密封端盖(11)和右气室密封端盖(13)、气室管(12)；

所述左气室密封端盖(11)和右气室密封端盖(13)分别安装于气室管(12)的两端，右气室密封端盖(13)通过左气室径向密封O形圈与气室管(12)实现轴向密封；右气室密封端盖(13)通过右气室径向密封O形圈与气室管(12)实现轴向密封；左气室径向密封O形圈(10)和右气室径向密封O形圈(14)。

4.根据权利要求3所述的一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，其特征在于，所述反射端组件(c)包括第二镜片压紧螺母(15)、反射端凹面镜(16)、反射端支架(17)；

所述气室管组件(b)通过其左气室密封端盖(11)和右气室密封端盖(13)分别与入射端支架(7)和反射端支架(17)实现连接；

所述反射端凹面镜(16)置于反射端支架(17)内部，通过第二镜片压紧螺母(15)将其固定。

5.根据权利要求4所述的一种TDLAS激光分析仪的赫里奥特池长光程气室结构，其特征在于，所述加热组件(d)包括保温盒(19)、加热板(18)。

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