CN212622212U - 一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，包括激光发射与接收箱和反射箱，所述激光发射与接收箱包括激光光源及其准直器、聚焦镜、光电传感器、第一窗口镜、第一防护罩和瞄准器，所述反射箱包括全角反射镜、第二窗口镜和第二防护罩，本装置使光在极大距离的待检测开放环境空间中实现稳定传输之后，再次返回光发射与接收端，并在传感器处获得足够光强度的载有气体成分信息的光信号用于气体成分检测。

Description

一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构

技术领域

本实用新型涉及对环境中危险气体成分进行空气质量连续检测领域，尤其涉及一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构。

背景技术

随着人们对环境问题，特别是关系到人身健康和安全的环境问题关注的增加，对于危险气体成分进行空气质量连续检测的需要成为关注的焦点。传统的检测技术通常采用点式的探测方法，即将探测器固定于待测环境中某一点，通过抽取或气体扩散的方式使气体进入仪器内部，然后进行分析检测。点式探测方式虽然初步解决了环境中危险气体的成分分析问题，但也存在较大的不足之处，因为该方式的测量结果只能反映局部的气体成分状况，如果要做到对环境中大范围区域进行覆盖监测时，则需要大量探测器组网，费用将十分昂贵，且维护工作量巨大。

为解决点式探测器在环境危险气体检测中存在的不足，基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测系统应运而生，相比于其它技术，基于激光吸收光谱的气体检测技术具有响应速度快、与气体非接触式测量、不受其它背景气体干扰和极低的检测下限等优良特性；另外，由于激光具有极佳的准直性，可以在实现长距离空间传输的同时，对其通过空间中的危险气体成分进行连续检测，从而使大范围的气体检测得以实现。正因为在环境气体检测中的巨大优势，开放式气体检测技术在安全、环境、工业过程监控等众多领域拥有广阔的应用前景。而设计一种开放式气体检测系统，其难点便在于开放式光路的设计，要使光能够到达足够远的位置，然后还要从远点处重新返回到设置在发射光源处的聚焦镜头处。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提出一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，使光在极大距离的待检测开放环境空间中实现稳定传输之后，再次返回光发射与接收端，并在传感器处获得足够光强度的载有气体成分信息的光信号用于气体成分检测。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，包括激光发射与接收箱和反射箱，所述激光发射与接收箱包括激光光源及其准直器、聚焦镜、光电传感器、第一窗口镜、第一防护罩和瞄准器，所述反射箱包括全角反射镜、第二窗口镜和第二防护罩。

优选的，所述激光光源及其准直器安装于聚焦镜的后方，聚焦镜中间开设有小通孔。

优选的，所述光电传感器安装于聚焦镜的焦点上。

优选的，所述激光光源及其准直器、聚焦镜、光电传感器均安装于第一防护罩内部，所述第一防护罩在迎向光线一面安装有第一窗口镜。

优选的，所述瞄准器固定安装于第一防护罩的外部。

优选的，所述激光发射与接收箱和反射箱的中间位置为待检测环境空间。

优选的，所述全角反射镜安装于第二防护罩之内，所述第二防护罩迎向光线一面安装有第二窗口镜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.本装置使光在极大距离的待检测开放环境空间中实现稳定传输之后，再次返回光发射与接收端，并在传感器处获得足够光强度的载有气体成分信息的光信号用于气体成分检测，实现了光在极大的空间距离上的可控传播，使足够光强度的载有气体成分信息的光信号最终回到光源端并被收集。

2.激光光源及其准直镜头处发射经调制的特定波长激光光束，光束全发散角控制尽量小的范围内，以使光束具有更远的传播距离；光束经长距离传输到达设在远点的全角反射镜，全角反射镜具有一种独特的功能，能够将发射到其镜面上的光束几乎完全平行地反射回光源端，空间距离较大时，还可以选用全角反射镜阵列，它是多个全角反射镜的组合排列，可以利于收集更多的发射光束并将其平行反射回光源端；由全角反射镜反射回来的载有气体成分信息的光束被聚焦镜收集，并汇聚在光电传感器上，光电传感器将光信号转换为电信号，传到信号处理电路分析，最终获得气体成分数据。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

附图标记说明如下：

图中1、激光光源及其准直器；2、聚焦镜；3、光电传感器；4、第一窗口镜；5、第二窗口镜；6、全角反射镜；7、第一防护罩；8、第二防护罩；9、瞄准器；10、激光发射与接收箱；11、反射箱。

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：

一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，包括激光发射与接收箱10和反射箱11，激光发射与接收箱10包括激光光源及其准直器1、聚焦镜2、光电传感器3、第一窗口镜4、第一防护罩7和瞄准器9，反射箱11包括全角反射镜6、第二窗口镜5和第二防护罩8。

具体的，激光光源及其准直器1安装于聚焦镜2的后方，聚焦镜 2中间开设有小通孔，以使激光光源及其准直器1所发出的激光光束能够通过该小通孔发出。

具体的，所述光电传感器3安装于聚焦镜2的焦点上，该焦点位于聚焦镜2之外，不会阻挡到达球面聚焦镜2的返回光线。

具体的，所述激光光源及其准直器1、聚焦镜2、光电传感器3 均安装于第一防护罩7内部，所述第一防护罩7在迎向光线一面安装有第一窗口镜4，激光光线通过该第一窗口镜4出射和返回。

具体的，瞄准器9固定安装于第一防护罩7的外部。

具体的，激光发射与接收箱10和反射箱11的中间位置为待检测环境空间。

具体的，全角反射镜6安装于第二防护罩8之内，第二防护罩8 迎向光线一面安装有第二窗口镜5，激光光线通过该第二窗口镜7入射与返回。

工作原理：激光光源及其准直镜头1处发射经调制的特定波长激光光束，激光光束经聚焦镜2中间的小通孔、第一窗口镜4进入空间传播，瞄准器9用于远距离观测瞄准，以使激光光束对准设在远端的全角反射镜6，光束经待检测环境区域，光束被环境中的待测气体吸收，吸收强度与待测气体浓度成正比，光束经长距离传输后，到达设在远点的反射箱11，经第二窗口镜5到达全角反射镜6，全角反射镜 6将到达其镜面上的光束几乎完全平行地反射回空间，光束再次经待检测环境区域并再次被吸收，到达激光发射与接收箱10，反射回来的载有待测环境区域气体成分信息的光束被聚焦镜2收集，并汇聚在光电传感器3上，光电传感器3将光信号转换为电信号，传到信号处理电路分析，最终获得气体成分数据。

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 (7)

1.一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，包括激光发射与接收箱(10)和反射箱(11)，其特征在于：所述激光发射与接收箱(10)包括激光光源及其准直器(1)、聚焦镜(2)、光电传感器(3)、第一窗口镜(4)、第一防护罩(7)和瞄准器(9)，所述反射箱(11)包括全角反射镜(6)、第二窗口镜(5)和第二防护罩(8)。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，其特征在于：所述激光光源及其准直器(1)安装于聚焦镜(2)的后方，所述聚焦镜(2)中间开设有小通孔。

3.根据权利要求1所述的一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，其特征在于：所述光电传感器(3)安装于聚焦镜(2)的焦点上。

4.根据权利要求1所述的一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，其特征在于：所述激光光源及其准直器(1)、聚焦镜(2)、光电传感器(3)均安装于第一防护罩(7)内部，所述第一防护罩(7)在迎向光线一面安装有第一窗口镜(4)。

5.根据权利要求1所述的一种基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，其特征在于：所述瞄准器(9)固定安装于第一防护罩(7)的外部。

6.根据权利要求1所述的基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，其特征在于：所述激光发射与接收箱(10)和反射箱(11)的中间位置为待检测环境空间。

7.根据权利要求1所述的基于红外激光吸收光谱的开放式气体检测光路结构，其特征在于：所述全角反射镜(6)安装于第二防护罩(8)之内，所述第二防护罩(8)迎向光线一面安装有第二窗口镜(5)。

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