CN212748721U - 基于空芯波导的气体检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于空芯波导的气体检测装置，包括控制盒和壳体，壳体顶端中间开设有散热窗，壳体前端中间左侧通过卡件安装有上位机，上位机与壳体之间通过紧固件固定安装连接，上位机与壳体之间为可拆卸连接，上位机右侧通过卡件固定有电源开关，壳体左端中间通过螺钉安装有控制盒，控制盒左端中间通过卡件安装有探测器，控制盒内部左侧中间通过卡件安装有控制器，控制器右侧通过卡件安装有蓄电池，壳体右端表面中间通过卡件安装有探测激光器；本实用新型具有提高最终的检测精度、操作简便、减少检测失误、缩短检测时间、设计合理、结构简单等优点，解决了现有技术中检测不准确、操作麻烦、检测时间长、容易出现检测错误的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体检测技术领域，具体为基于空芯波导的气体检测装置。
背景技术
空芯光波导(HWG)用于光谱气体检测中，既可以实现光路的传输，又可以充当气体样品池实现长光程高灵敏度测量，具有体积小，响应快、成本低、光路稳定灵活等优点。介绍了基于镀银/碘化银的空芯光波导(Ag/AgI-HWG). 光子带陈空芯光波导(PBG-HWG)和基片集成空芯光波导(iHWG)等类型的空芯光波导，并总结了近年来空芯光波导在光谱气敏检测中的研究及进展，梳理了其应用方式及应用领域，研究表明，空芯光波导替代传统的气体池与傅里叶变换红外光谱(FTIR)、微光吸收光谱和拉曼光谱等不同的光谱技术结合已取得一系列成果，且已经应用于环境监测、呼气诊断和工业过程检测和控制等领城，其中，基于中红外激光吸收光谱的空芯光波导传感器组成相对简单，成本较低，与各类光波导的兼容性和环境适应性较强，发展前景较好，总之，随着激光技术、光波导技术和光谱技术的发展，基于空芯光波导的光谱气体检测正在迅速发展，并逐步由实验室走向现场应用；
但是目前为使探测光转换为脉冲信号光模式需要使用精密的F-P谐振腔以及高响应度和高精度的探测器，增加了设计难度以及制造成本，且现在检测装置常常检测速度很慢，当需要块的检测设备时，无法达到要求，而且现在急需一种既克服传统的可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)测量方法现存的缺陷，又设计简单、制造成本低廉的气体检测的装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供基于空芯波导的气体检测装置具有提高最终的检测精度、操作简便、缩短检测时间、设计合理、结构简单的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于空芯波导的气体检测装置，控制盒和壳体，所述壳体顶端中间开设有散热窗，所述壳体前端中间左侧通过卡件安装有上位机，所述上位机右侧通过卡件固定有电源开关，所述壳体左端中间通过螺钉安装有控制盒，所述控制盒左端中间通过卡件安装有探测器，所述控制盒内部左侧中间通过卡件安装有控制器，所述控制器右侧通过卡件安装有蓄电池，所述壳体右端表面中间通过卡件安装有探测激光器，所述壳体内部连接有气体管道，所述气体管道左侧下方通过卡件套装有滤光器，所述滤光器上方通过卡件套装有左光环行器，所述气体管道右侧上方通过卡件套装有光耦合器，所述光耦合器下方通过卡件套装有右光环行器，所述气体管道上方中间通过卡件安装有分束器。
优选的，所述探测器端口与光路光纤连接，其探测激光器端口与空芯光波导的端口光纤连接。
优选的，所述气体管道左右两侧光路长度相同。
优选的，所述上位机与壳体之间通过紧固件固定安装连接，所述上位机与壳体之间为可拆卸连接。
优选的，所述分束器的分光比为50：50。
优选的，所述电源开关通过线缆连接有电源，所述电源开关通过线缆分别连接探测器、上位机、探测激光器和蓄电池，所述控制器通过线缆分别连接探测器和探测激光器。
优选的，所述探测器型号为：InGaAs，所述探测激光器型号为A2C-16-1.57，所述蓄电池型号为：LC-T12105。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：本基于空芯波导的气体检测装置在使用过程中，使用了两个光环行器来进行对应的光路连接，使用光环行器能够减少光传播损失，精简光路的结构，并增加探测激光器检测结果的准确性，通过增设某一分光束先走的光路长度，来形成两分光束通过该空芯光波导的时间差，同时由于这条光路是两分光束都需要通过的，通过在空芯光波导的波导壁上开设微通道，增加被测气体进入光波导的速度，提高本气体检测装置的检测效率，减少检测时间，将光耦合器置于空芯光波导的端口位置，使热源激光器能够精确地在规定时间内改变空芯光波导内部的环境，进而能够准确地改变分光束通过空芯光波导的光程，提高最终的检测结果，保证检测数据的准确性。
附图说明
图1为本实用新型基于空芯波导的气体检测装置的整体结构示意图；
图2为本实用新型基于空芯波导的气体检测装置的内部结构示意图；
图3为本实用新型基于空芯波导的气体检测装置的控制盒内部结构示意图。
图中标注说明：1、探测器；2、控制盒；3、壳体；4、散热窗；5、上位机；6、电源开关；7、探测激光器；8、滤光器；9、左光环行器；10、气体管道；11、分束器；12、光耦合器；13、右光环行器；14、控制器；15、蓄电池。
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做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，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。
实施例1：
请参阅图1、2、3，基于空芯波导的气体检测装置，包括控制盒2和壳体 3，壳体3顶端中间开设有散热窗4，壳体3前端中间左侧通过卡件安装有上位机5，上位机5与壳体3之间通过紧固件固定安装连接，上位机5与壳体3 之间为可拆卸连接，上位机5右侧通过卡件固定有电源开关6，壳体3左端中间通过螺钉安装有控制盒2，控制盒2左端中间通过卡件安装有探测器1，探测器1型号为：InGaAs，通过控制盒2的设计保护内部灵敏电性元件，通过壳体3保护空芯波导的气体严密性，通过在空芯光波导的波导壁上开设微通道，增加被测气体进入光波导的速度，提高本气体检测装置的检测效率，减少检测时间,在激光脉冲从空芯光波导的出射端与探测器1之间的光路上设置了专用于滤除该激光脉冲波长的滤光器8，进而提高了最终检测结果的精度和准确度，控制器14与探测器1采样连接，用于采集探测器1信号，上位机5 与控制器14通过线缆控制连接，用于人机交互。
实施例2：
请参阅图1、2，基于空芯波导的气体检测装置，控制盒2内部左侧中间通过卡件安装有控制器14，控制器14右侧通过卡件安装有蓄电池15，蓄电池15型号为：LC-T12105，壳体3右端表面中间通过卡件安装有探测激光器7，探测激光器7型号为A2C-16-1.57，探测器1端口与光路光纤连接，其探测激光器7端口与空芯光波导的端口光纤连接，壳体3内部连接有气体管道10，气体管道10左右两侧光路长度相同，通过蓄电池15提高稳定的运行电力，保证检测结果准确性，通过探测激光器7发出的激光脉冲就是为了与被测气体发生光热效应，避免残留的激光脉冲对检测结果的影响。
实施例3：
请参阅图1、2，基于空芯波导的气体检测装置，气体管道10左侧下方通过卡件套装有滤光器8，滤光器8上方通过卡件套装有左光环行器9，气体管道10右侧上方通过卡件套装有光耦合器12，光耦合器12下方通过卡件套装有右光环行器13，气体管道10上方中间通过卡件安装有分束器11，分束器 11的分光比为50：50，使用左光环行器9和右光环行器13能够减少光传播损失，精简光路的结构，并增加探测激光器检测结果的准确性，光耦合器12 位于该空芯光波导的端口处，用于将该热源脉冲激光器发出的脉冲激光耦合进该空芯光波导，将光耦合器12置于空芯光波导的端口位置，使热源激光器能够精确地在规定时间内改变空芯光波导内部的环境，进而能够准确地改变分光束通过空芯光波导的光程，提高最终的检测结果。
工作原理：本实用新型基于空芯波导的气体检测装置，通过控制盒2的设计保护内部灵敏电性元件，通过壳体3保护空芯波导的气体严密性，同时通过散热窗4的百叶设计在保证散热的同时有效防止灰尘进入，通过电源开关6控制该装置的启停使用，在激光脉冲从空芯光波导的出射端与探测器1 之间的光路上设置了专用于滤除该激光脉冲波长的滤光器8，进而提高了最终检测结果的精度和准确度，控制器14与探测器1采样连接，用于采集探测器 1信号，上位机5与控制器14通过线缆控制连接，用于人机交互，壳体3内部连接有气体管道10，气体管道10左右两侧光路长度相同，左光环行器9和右光环行器13各自包括第一端口、第二端口和第三端口，分束器11的分光比为50：50，能达到完全消光效果对气体进行检测，使用光环行器能够减少光传播损失，精简光路的结构，增加的气体检测时的稳定，保证检测准确性，通过蓄电池15提高稳定的运行电力，保证整个装置的稳定工作，通过探测激光器7发出的激光脉冲就是为了与被测气体发生光热效应，避免残留的激光脉冲对检测结果的影响，二次保证检测的准确性，光耦合器12位于该空芯光波导的端口处，用于将该热源脉冲激光器发出的脉冲激光耦合进该空芯光波导，将光耦合器12置于空芯光波导的端口位置，使热源激光器能够精确地在规定时间内改变空芯光波导内部的环境，减少检测时间，增加检测效率，进而能够准确地改变分光束通过空芯光波导的光程，提高最终的检测结果。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.基于空芯波导的气体检测装置，其特征在于：包括控制盒(2)和壳体(3)，所述壳体(3)顶端中间开设有散热窗(4)，所述壳体(3)前端中间左侧通过卡件安装有上位机(5)，所述上位机(5)右侧通过卡件固定有电源开关(6)，所述壳体(3)左端中间通过螺钉安装有控制盒(2)，所述控制盒(2)左端中间通过卡件安装有探测器(1)，所述控制盒(2)内部左侧中间通过卡件安装有控制器(14)，所述控制器(14)右侧通过卡件安装有蓄电池(15)，所述壳体(3)右端表面中间通过卡件安装有探测激光器(7)，所述壳体(3)内部连接有气体管道(10)，所述气体管道(10)左侧下方通过卡件套装有滤光器(8)，所述滤光器(8)上方通过卡件套装有左光环行器(9)，所述气体管道(10)右侧上方通过卡件套装有光耦合器(12)，所述光耦合器(12)下方通过卡件套装有右光环行器(13)，所述气体管道(10)上方中间通过卡件安装有分束器(11)。
2.根据权利要求1所述的基于空芯波导的气体检测装置，其特征在于：所述探测器(1)端口与光路光纤连接，其探测激光器(7)端口与空芯光波导的端口光纤连接。
3.根据权利要求1所述的基于空芯波导的气体检测装置，其特征在于：所述气体管道(10)左右两侧光路长度相同。
4.根据权利要求1所述的基于空芯波导的气体检测装置，其特征在于：所述上位机(5)与壳体(3)之间通过紧固件固定安装连接，所述上位机(5)与壳体(3)之间为可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的基于空芯波导的气体检测装置，其特征在于：所述分束器(11)的分光比为50：50。
6.根据权利要求1所述的基于空芯波导的气体检测装置，其特征在于：所述电源开关(6)通过线缆连接有电源，所述电源开关(6)通过线缆分别连接探测器(1)、上位机(5)、探测激光器(7)和蓄电池(15)，所述控制器(14)通过线缆分别连接探测器(1)和探测激光器(7)。
7.根据权利要求1所述的基于空芯波导的气体检测装置，其特征在于：所述探测器(1)型号为：InGaAs，所述探测激光器(7)型号为A2C-16-1.57，所述蓄电池(15)型号为：LC-T12105。
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