CN214041118U - 一种长光程气体吸收池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种长光程气体吸收池，属于激光光谱气体检测技术领域,包括：气体池管，其内部设置有真空腔体，所述气体池管上开设有进出气口以及通光窗口，所述进出气口与所述真空腔体连通；第一反射镜，其设置在所述真空腔体内，所述第一反射镜对准所述通光窗口；第二反射镜，其设置在所述真空腔体内；填充体，其设置在所述真空腔体内，并且所述填充体的两端分别与所述第一反射镜以及所述第二反射镜连接。本实用新型的有益效果为：通过在两块反射镜之间设置填充体，这样能够极大的减小真空腔体内的容积，提高气体交换的速度，从而有效降低闭路激光气体分析仪的响应时间。

Description

一种长光程气体吸收池

技术领域

本实用新型属于激光光谱气体检测技术领域,涉及一种长光程气体吸收池。

背景技术

当前的市面大部分长光程气体吸收池可以粗略分为White池、Herriott池以及CMR池,Herriott多通气体吸收池利用两端的反射镜片多次来回反射激光束，用于对气体的浓度进行监测时，有效增长气体与激光的相互作用光程,抽取待测气体或高温气体到气体吸收池内，通过红外激光对气体池内的气体元素以及浓度进行分析。

例如一种申请号为CN201811625978.1的中国专利，公开了一种用于在线监测仪长光程气体吸收池的调节装置,包括光程吸收池主体、光源机构、大凹面镜片安装组件、小凹面镜片安装组件及前置放大机构，所述大凹面镜片安装组件设于所述光程吸收池主体的一端，所述小凹面镜片安装组件设于所述光程吸收池主体的另一端，所述光源机构及前置放大机构分别设于所述光程吸收池主体上，所述光源机构及前置放大机构分别与所述大凹面镜片安装组件接触。

对于闭路的激光气体分析仪，Herriott池是气体吸收池的核心部分，环境中的气体通过泵抽入吸收池内，在泵的流量一定的条件下，池内气体的交换速度与Herriott池的容积成反比，并且气体的交换速度是影响激光气体分析仪响应时间的重要参数，而现有的长光程吸收池的体积较大，导致气体的交换速度较慢，这样就会降低闭路激光气体分析仪地响应时间，所以存在一定的改进空间。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种长光程气体吸收池。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种长光程气体吸收池，包括：

气体池管，其内部设置有真空腔体，所述气体池管上开设有进出气口以及通光窗口，所述进出气口与所述真空腔体连通；

第一反射镜，其设置在所述真空腔体内，所述第一反射镜对准所述通光窗口；

第二反射镜，其设置在所述真空腔体内；

填充体，其设置在所述真空腔体内，并且所述填充体的两端分别与所述第一反射镜以及所述第二反射镜连接。

较佳的，所述填充体内设置有反吹气孔，所述填充体的外壁上设置有第一反吹微孔以及第二反吹微孔，所述气体池管上设置有反吹气口，所述反吹气孔与所述反吹气口连通，所述第一反吹微孔与所述第二反吹微孔均与所述反吹气孔连通，所述第一反吹微孔与所述第二反吹微孔分别朝向所述第一反射镜以及所述第二反射镜。

较佳的，所述填充体上设置有温度传感器以及气压传感器。

较佳的，所述填充体上设置有压电陶瓷。

较佳的，所述填充体为殷钢件或者微晶玻璃件。

较佳的，所述填充体为圆柱体或双曲面体结构。

较佳的，所述气体池管包括管筒以及密封板，所述管筒与所述密封板可拆卸连接，所述通光窗口设置在所述密封板上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、通过在两块反射镜之间设置填充体，这样能够极大的减小真空腔体内的容积，提高气体交换的速度，从而有效降低闭路激光气体分析仪的响应时间。

2、第一反吹微孔与第二反吹微孔中吹出的气体能够吹到第一反射镜以及第二反射镜上，从而将第一反射镜与第二反射镜表面上的异物吹掉，从而保持反射镜表面干净，这种设计能够大大降低反射镜的维护难度，提高吸收池的长期稳定性，降低维护周期。

3、利用压电陶瓷的微小振动，可以降低光学干涉引起的系统噪声，提高系统的测量精度。

附图说明

图1为本实用新型的长光程气体吸收池的结构示意图。

图2为本实用新型的第一反射镜、第二反射镜以及填充体的连接关系示意图。

图中，100、气体池管；110、真空腔体；120、进出气口；130、通光窗口；140、反吹气口；150、筒体；160、密封板；200、第一反射镜；300、第二反射镜；400、填充体；410、反吹气孔；420、第一反吹微孔；430、第二反吹微孔；500、温度传感器；600、气压传感器；700、压电陶瓷。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1、图2所示，一种长光程气体吸收池，包括：气体池管100、第一反射镜200、第二反射镜300以及填充体400，其中，填充体400就是填充物，将该填充体400填充至气体池管100内，使得气体池管100内的容积减小，这样就能够提高气体的交换速度，从而有效降低闭路激光气体分析仪的响应时间。

此处需要说明的是，长光程吸收池基于几何光学的原理，可以在较短的物理尺度上实现数米甚至几十米的有效光程，在现有技术中，Herriott池是一种典型的长光程吸收池，通常由两个较大尺寸的反射镜组成，激光在两个镜片之间来回反射从而在两个反射镜上形成反射光斑，反射光斑一般位于镜片的外边缘，往返的激光束在两个反射镜之间形成一个环形柱的反射光斑，而反射镜之间，包括环形柱以内的空间通常充满待测量的气体，这块空间并未参与激光束的吸收却占据了大量真空腔体的容积，影响了气体交换速度，而对比闭路的激光气体分析仪，Herriott池是气体吸收池的核心部分，环境中的气体通过泵抽入吸收池内，在泵的流量一定的条件下，池内气体的交换速度与Herriott池的容积成反比，气体的交换速度是影响激光气体分析仪响应时间的重要参数。

气体池管100，其内部设置有真空腔体110，所述气体池管100上开设有进出气口120以及通光窗口130所述进出气口120与所述真空腔体110连通。

优选的，真空腔体110为真空结构，通光窗口130分别位于气体池管100的端部，通光窗口130能够使激光射入到真空腔体110内，待检测气体时可以从进出气口120内注入真空腔体110，或者通过进出气口120从抽出真空腔体110内抽出。

第一反射镜200，其设置在所述真空腔体110内，所述第一反射镜200对准所述通光窗口130；第二反射镜300，其设置在所述真空腔体110内。

第一反射镜200与第二反射镜300结构相同或者相近似，第一反射镜200与第二反射镜300分别位于真空腔体110的两端，激光能够在第一反射镜200与第二反射镜300之间来回反射。

填充体400，其设置在所述真空腔体110内，并且所述填充体400的两端分别与所述第一反射镜200以及所述第二反射镜300连接。

由于真空腔体110内的气体交换速度与真空腔体110的容积成反比，即真空腔体110内的容积越大，则气体交换速度越慢，所以需要尽量减小真空腔体110内的容积。

而在现有技术中，无论怎么减小容积，两块反射镜之间都会存在较大的容积，所以在本实施方式中，特地通过填充体400设置在第一反射镜200与第二反射镜300之间，同时不干涉激光束在两个反射镜之间的直线传播，使得填充体400占据了真空腔体110内大量的容积，这样就减小了真空腔体110内的有效容积，所以填充体400起到了减小真空腔体110容积的作用。

此处值得说明的是，该长光程气体吸收池为两块反射镜的长光程吸收池，也可以应用于三个或者多个反射镜组成的长光程吸收池，第一反射镜200与第二反射镜300可以指代为两块相对应的反射镜，如果吸收池有三块反射镜的话，则设置两个填充体400，只需要通过填充体400来填充相对应的两块反射镜即可。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述填充体400内设置有反吹气孔410，所述填充体400的外壁上设置有第一反吹微孔420以及第二反吹微孔430，所述气体池管100上设置有反吹气口140，所述反吹气孔410与所述反吹气口140连通，所述第一反吹微孔420与所述第二反吹微孔430均与所述反吹气孔410连通，所述第一反吹微孔420与所述第二反吹微孔430分别朝向所述第一反射镜200以及所述第二反射镜300。

优选的，反吹气孔410为轴向设置在填充体400内的孔体，第一反吹微孔420以及第二反吹微孔430倾斜设置在填充体400外壁上，并且第一反吹微孔420与第二反吹微孔430位于填充体400的两端。

反吹气口140与反吹气孔410连通，在实际结构中，可以从反吹气口140内插入一根气管，气管穿过第一反射镜200后与反吹气孔410连接，使得反吹气口140与反吹气孔410连通，通过反吹气口140向反吹气孔410内吹气，而反吹气孔410内的气体能够从第一反吹微孔420以及第二反吹微孔430内吹出。

第一反吹微孔420与第二反吹微孔430中吹出的气体能够吹到第一反射镜200以及第二反射镜300上，从而将第一反射镜200与第二反射镜300表面上的异物吹掉，从而保持反射镜表面干净，这种设计能够大大降低反射镜的维护难度，提高吸收池的长期稳定性，降低维护周期。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述填充体400上设置有温度传感器500以及气压传感器600，优选的，温度传感器500以及气压传感器600设置在填充体400的表面上，所以能够更精确地测量吸收池内气体的温度和气压。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述填充体400上设置有压电陶瓷700，优选的，压电陶瓷700(PZT)属于现有技术，压电陶瓷700是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，压电陶瓷700能够将机械能和电能互相转换，利用压电陶瓷700的微小振动，可以降低光学干涉引起的系统噪声，提高系统的测量精度。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述填充体400为殷钢件或者微晶玻璃件，优选的，填充体400采用低热膨胀系数的材料，例如殷钢或者微晶玻璃，通过填充物的连接，可以提高长光程吸收池的温度稳定性。

如图1、图2所示，在上述实施方式的基础上，所述填充体400为圆柱体或双曲面体结构，优选的，填充物的尺寸以及外形与气体池管100以及真空腔体110内的光路传输相适配，所以一般选用圆柱体或双曲面体结构。

此处值得说明的是，激光从通光窗口130射入到真空腔体110内，并且通过第一反射镜200与第二反射镜300之间反射，而针对Herriott吸收池的光束传播形成的光路而言，光斑是呈环形分布的，也就是说，光束空间传播的特征决定了填充体的形状，即光束是形成环形光路的，而环形光路内部空间是呈圆柱形或者双曲面体结构的，这样正好在环形光路内部填充上填充体。

如图1、图2所示，所述气体池管100包括管筒150以及密封板160，所述管筒150与所述密封板160可拆卸连接，所述通光窗口130设置在所述密封板160上。

优选的，管筒150与密封板160可以通过螺栓连接在一起，从而形成可拆卸结构，这样不影响长光程池的光路传输，一方面可以方便维护反射镜的镜片，另外一方面可以实现闭路光学系统到开路光学系统的切换。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种长光程气体吸收池，其特征在于，包括：

气体池管，其内部设置有真空腔体，所述气体池管上开设有进出气口以及通光窗口，所述进出气口与所述真空腔体连通；

第一反射镜，其设置在所述真空腔体内，所述第一反射镜对准所述通光窗口；

第二反射镜，其设置在所述真空腔体内；

填充体，其设置在所述真空腔体内，并且所述填充体的两端分别与所述第一反射镜以及所述第二反射镜连接。

2.如权利要求1中所述的一种长光程气体吸收池，其特征在于：所述填充体内设置有反吹气孔，所述填充体的外壁上设置有第一反吹微孔以及第二反吹微孔，所述气体池管上设置有反吹气口，所述反吹气孔与所述反吹气口连通，所述第一反吹微孔与所述第二反吹微孔均与所述反吹气孔连通，所述第一反吹微孔与所述第二反吹微孔分别朝向所述第一反射镜以及所述第二反射镜。

3.如权利要求1中所述的一种长光程气体吸收池，其特征在于：所述填充体上设置有温度传感器以及气压传感器。

4.如权利要求1或3中所述的一种长光程气体吸收池，其特征在于：所述填充体上设置有压电陶瓷。

5.如权利要求1中所述的一种长光程气体吸收池，其特征在于：所述填充体为殷钢件或者微晶玻璃件。

6.如权利要求5中所述的一种长光程气体吸收池，其特征在于：所述填充体为圆柱体或双曲面体结构。

7.如权利要求1中所述的一种长光程气体吸收池，其特征在于：所述气体池管包括管筒以及密封板，所述管筒与所述密封板可拆卸连接，所述通光窗口设置在所述密封板上。

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