CN214252003U

CN214252003U - 一种高温紫外光谱气体检测模块

Info

Publication number: CN214252003U
Application number: CN202120345206.3U
Authority: CN
Inventors: 王新全; 王向前; 武玉松; 汲玉卓; 于翠荣; 安佰秀
Original assignee: Qingdao Laoying Haina Photoelectric Environmental Protection Group Co ltd
Current assignee: Qingdao Laoying Haina Photoelectric Environmental Protection Group Co ltd
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2021-02-05
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2031-02-05

Abstract

本实用新型提供一种高温紫外光谱气体检测模块，包括：光纤连接件；光源，所述光纤连接件的一端与所述光源相连接；紫外光谱仪，所述光纤连接件的一端还与所述紫外光谱仪相连接；光程调节组件，所述光程调节组件包括：通光件；第一光程调节件，所述第一光程调节件设置于所述通光件的一侧，所述第一光程调节件的中心设置有第一通光部，所述光纤连接件的另一端与所述第一光程调节件相连接；第二光程调节件，所述第二光程调节件相对于所述第一光程调节件设置于所述通光件另一侧。本实用新型无需透镜和准直调整结构，即可实现光的传输，装调方便，减少了高温紫外光谱气体检测模块的体积和重量，在较小体积内实现长光程，且便于携带检测。

Description

一种高温紫外光谱气体检测模块

技术领域

本实用新型涉及气体检测技术领域，特别涉及一种高温紫外光谱气体检测模块。

背景技术

紫外吸收光谱技术应用气体分析具有检出限低、不受水汽干扰、多种气体同时检测的优点，广泛应用于工业过程气体检测和污染源排放气体检测。特别是在超低浓度烟气排放检测中，可以同时检测废气中低浓度的氮氧化物和二氧化硫气体，性能优于传统的电化学传感器和红外气体传感器。紫外光谱气体检测模块是紫外光谱气体分析仪的核心部件，决定了气体分析仪的检测指标和体积重量。

目前，现有技术中高温紫外光谱气体检测模块，通常采用透镜和准直调整结构进行气体检测。

但就现有技术而言，高温紫外光谱气体检测模块高温气体吸收池体积大、重量大及光程短，从而使得气体分析仪体积和重量难以减少，气体检出限难以降低。

实用新型内容

为解决现有技术中高温紫外光谱气体检测模块体积大、重量大及光程短的技术问题，本实用新型提供了一种高温紫外光谱气体检测模块，无需透镜和准直调整结构，即可实现光的传输，装调方便，减少了高温紫外光谱气体检测模块的体积和重量，在较小体积内实现长光程，且便于携带检测。

本实用新型提供一种高温紫外光谱气体检测模块，包括：

光纤连接件；

光源，所述光纤连接件的一端与所述光源相连接；

紫外光谱仪，所述光纤连接件的一端还与所述紫外光谱仪相连接；

光程调节组件，所述光程调节组件包括：

通光件；

第一光程调节件，所述第一光程调节件设置于所述通光件的一侧，所述第一光程调节件的中心设置有第一通光部，所述光纤连接件的另一端与所述第一光程调节件相连接；

第二光程调节件，所述第二光程调节件相对于所述第一光程调节件设置于所述通光件另一侧。

进一步地，所述光程调节组件还包括：

密封件，所述密封件设置于所述光纤连接件和所述第一光程调节件之间，且所述密封件粘贴于所述第一光程调节件的一侧上，所述密封件的中心与所述第一通光部的中心处于同一直线上。

进一步地，所述第一光程调节件和所述第二光程调节件均为凹面反射镜。

进一步地，还包括：

固定组件，所述固定组件包括：

第一固定件，所述通光件上设置有第一安装部，所述第一固定件设置于所述第一安装部内，所述第一光程调节件的一侧与所述第一固定件相接触，所述第一光程调节件的另一侧与所述通光件相抵接，所述第一固定件上设置有第二通光部，所述第二通光部的中心、所述密封件的中心与所述第一通光部的中心处于同一直线上；

第二固定件，所述第一固定件上设置有第二安装部，所述光纤连接件的另一端设置于所述第二安装部内，所述第二固定件套接于所述光纤连接件的另一端，并卡合于所述第二安装部内；

第三固定件，所述第三固定件相对于所述第一固定件设置于所述通光件的另一侧，所述通光件上设置有第三安装部，所述第三固定件设置于所述第三安装部内，所述第二光程调节件的一侧与所述第三固定件相接触，所述第二光程调节件的另一侧与所述通光件相抵接。

进一步地，所述光程调节组件还包括：

排气件，所述第一固定件上还设置有第四安装部，所述排气件安装于所述第四安装部内，所述排气件连接有压力检测件；

进气件，所述第三固定件上还设置有第五安装部，所述进气件安装于所述第五安装部内。

进一步地，所述光纤连接件为Y型光纤，所述光纤连接件的第一端与所述光源相连接，所述光纤连接件的第二端与所述紫外光谱仪相连接，所述第一端和所述第二端处于同一侧，所述光纤连接件的第三端与所述第一光程调节件相连接。

进一步地，所述光程调节组件还包括：

第一加热件，所述第一加热件设置于所述通光件的外侧；

第一温度检测件，所述第一温度检测件设置于所述通光件的外侧。

进一步地，所述紫外光谱仪的外侧上设置有第二加热件和第二温度检测件。

进一步地，所述高温紫外光谱气体检测模块还包括：

信号处理板，所述信号处理板与所述光源、所述紫外光谱仪及所述压力检测件电性连接；

温控板，所述温控板与所述信号处理板、所述第一温度检测件、所述第二温度检测件、所述第一加热件及所述第二加热件电性连接。

进一步地，所述光程调节组件还包括：

保温件，所述保温件包裹于所述通光件的外侧。

本实用新型的技术效果或优点：

本实用新型提供了一种高温紫外光谱气体检测模块，包括光纤连接件、光源、紫外光谱仪及光程调节组件，其中，光纤连接件的一端分别与光源和紫外光谱仪相连接，光程调节组件包括通光件、分别设置于通光件两侧的第一光程调节件和第二光程调节件，第一光程调节件的中心设置有第一通光部，光纤连接件的另一端与第一光程调节件相连接。通过上述方式，无需透镜和准直调整结构，即可实现光的传输，装调方便，减少了高温紫外光谱气体检测模块的体积和重量，在较小体积内实现长光程，且便于携带检测。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

图1是本实用新型实施例所提供的一个高温紫外光谱气体检测模块的结构示意图一；

图2是本实用新型实施例所提供的一个高温紫外光谱气体检测模块的结构示意图二；

附图说明：1、光源；2、紫外光谱仪；3、光纤连接件；31、第一端；32、第二端；33、第三端；4、光程调节组件；41、通光件；411、第一安装部；412、第三安装部；42、第一光程调节件；421、第一通光部；43、密封件；44、第二光程调节件；45、第一加热件；46、第一温度检测件；47、排气件；48、压力检测件；49、保温件；5、固定组件；51、第一固定件；511、第二通光部；512、第二安装部；513、第四安装部；52、第二固定件；53、第三固定件；6、信号处理板；7、温控板。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。虽然附图中公开了本实用新型的实施方式，然而应当理解，以任何形式实现本实用新型而不应被阐述的实施方式所限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”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。文中使用术语“第一”、“第二”等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一元件、部件、区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”等之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合具体实施例及说明书附图，对本实用新型的技术方案作详细说明。

本实施例涉及一种高温紫外光谱气体检测模块，包括：

光纤连接件3；

光源1，所述光纤连接件3的一端与所述光源1相连接；

紫外光谱仪2，所述光纤连接件3的一端还与所述紫外光谱仪2相连接；

光程调节组件4，所述光程调节组件4包括：

通光件41；

第一光程调节件42，所述第一光程调节件42设置于所述通光件41的一侧，所述第一光程调节件42的中心设置有第一通光部421，所述光纤连接件3的另一端与所述第一光程调节件42相连接；

第二光程调节件44，所述第二光程调节件44相对于所述第一光程调节件42设置于所述通光件41另一侧。

本实施例所提供的高温紫外光谱气体检测模块，无需透镜和准直调整结构，即可实现光的传输，装调方便，减少了高温紫外光谱气体检测模块的体积和重量，在较小体积内实现长光程，且便于携带检测。

具体地说，参考图1和图2，本实施例所提供的高温紫外光谱气体检测模块，包括：光源1、紫外光谱仪2、光纤连接件3、光程调节组件4、固定组件5、信号处理板6及温控板7，其中，光纤连接件3的一端分别与光源1和紫外光谱仪2相连接，光纤连接件3的另一端与光程调节组件4相连接，固定组件5分别与光纤连接组件3和光程调节组件4相连接，信号处理板6与光源1、紫外光谱仪2及光程调节组件4电性连接，温控板7与信号处理板6、光谱仪2及光程调节组件4电性连接。

光源1用于发射光。具体地说，参考图1，光源1与光纤连接件3的一端相连接。

紫外光谱仪2用于获取采样数据。具体地说，参考图1，紫外光谱仪2与光纤连接件3的一端相连接，紫外光谱仪2的外侧上设置有第二加热件(图中未示出)和第二温度检测件(图中未示出)，第二温度检测件用于实时测量紫外光谱仪2的温度值，具体地说，第二温度检测件为温度传感器。

光纤连接件3用于传输光。具体地说，参考图1和图2，光纤连接件3的一端与光源1相连接，光纤连接件3的一端还与紫外光谱仪2相连接，光纤连接件3的另一端与光程调节组件4相连接。更具体地说，光纤连接件3为Y型光纤，光纤连接件3包括第一端31(即短光纤端)、第二端32(即长光纤端)及第三端33(即短光纤和长光纤的公共端)，其中，光纤连接件3的第一端31与光源1相连接，光纤连接件3的第二端32与紫外光谱仪2相连接，光纤连接件3的第三端33与光程调节组件4相连接。在本实施例中，光纤连接件3的第一端31和第二端32处于同一侧，光纤连接件3的第三端33处于另一侧，光源1和紫外光谱仪2位于光程调节组件4的同一侧，便于光程调节组件4和光源1、紫外光谱仪2之间的热隔离。

光程调节组件4用于调节光传输。具体地说，参考图1和图2，光程调节组件4包括通光件41、第一光程调节件42、密封件43、第二光程调节件44、第一加热件45、第一温度检测件46、排气件47、压力检测件48、保温件49及进气件(图中未示出)，其中，通光件41上设置有第一安装部411和第三安装部412，固定组件5分别设置于第一安装部411和第三安装部412上，第一光程调节件42设置于通光件41的一侧，并与通光件41相连接，通光件41为镜筒，呈圆筒形，便于温控，第一光程调节件42的中心设置有第一通光部421，光纤连接件3的另一端与第一光程调节件42相连接，即光纤连接件3的第三端33与第一光程调节件42相连接，第一光程调节件42的一侧与固定组件5相接触，第一光程调节件42的另一侧与通光件41相抵接，在本实施例中，第一光程调节件42为凹面反射镜。为密封第一通光部421且实现光的传输，密封件43设置于光纤连接件3和第一光程调节件42之间，且密封件43粘贴于第一光程调节件42的一侧上，密封件43通过阶梯孔安装于第一光程调节件42的一侧上，密封件43的中心与第一通光部421的中心处于同一直线上，在本实施例中，密封件43为透明窗片。第二光程调节件44相对于第一光程调节件42设置于通光件41另一侧，第二光程调节件44的一侧与固定组件5相接触，第二光程调节件44的另一侧与通光件41相抵接，在本实施例中，第二光程调节件44为凹面反射镜。第一光程调节件42和第二光程调节件44均为凹面反射镜，使得入射光在两个凹面反射镜之间发生多次反射，可在较小体积内实现长光程。同时，通过改变第一光程调节件42和第二光程调节件44的曲率半径及在通光件41内第一光程调节件42和第二光程调节件44的距离，可以调整反射次数，进而实现长光程需求，且可大大缩短光程调节组件4机械尺寸。

在本实施中，第一加热件45设置于通光件41的外侧，第一加热件45可为电加热膜，且第一温度检测件46同样也设置于通光件41的外侧，第一温度检测件46可为温度传感器，第一温度检测件46用于实时测量通光件41的温度值。进气件(图中未示出)设置于固定组件5上，用于采样气体的进入，排气件47也设置于固定组件5上，排气件47连接有压力检测件48，压力检测件48用于实时获取通光件41内的气体压力值，具体地说，压力检测件48为压力传感器。保温件49包裹于通光件41和固定组件5的外侧，在本实施中，保温件49采用耐高温材料。

参考图2，固定组件5包括第一固定件51、第二固定件52及第三固定件53，其中，通光件41上设置有第一安装部411，第一固定件51设置于第一安装部411内，第一光程调节件42的一侧与第一固定件51相接触，第一光程调节件42的另一侧与通光件41相抵接，第一固定件51上设置有第二通光部511，第二通光部511的中心，密封件43的中心与第一通光部421的中心处于同一直线上，第一固定件51上设置有第二安装部512，光纤连接件3的另一端设置于第二安装部512内，即光纤连接件3的第三端33设置于第二安装部512内，第二固定件52套接于光纤连接件3的另一端，并卡合于第二安装部512内，即第二固定件52套接于光纤连接件3的第三端33，第一固定件51上还设置有第四安装部513，排气件47安装于第四安装部513内。第三固定件53相对于第一固定件51设置于通光件41的另一侧，通光件41上设置有第三安装部412，第三固定件53设置于第三安装部412内，第二光程调节件44的一侧与第三固定件53相接触，第二光程调节44件的另一侧与通光件41相抵接，第三固定件53上还设置有第五安装部(图中未示出)，进气件设置于第五安装部内，保温件49包裹于通光件41、第一固定件51、第二固定件52及第三固定件53的外侧。

参考图1，信号处理板6分别与光源1、紫外光谱仪2、光程调节组件4及温控板7电性连接，具体地说，信号处理板6分别与光源1、紫外光谱仪2、压力检测件48及温控板7电性连接，信号处理板6负责完成光源1与紫外光谱仪2的同步控制、紫外光谱仪2数据的采集与处理、压力状态转换、温控值设定和温控状态反馈及对外通信等工作。信号处理板6通过多个定时器同步完成光源1和紫外光谱仪2的同步控制，通过硬件同步，保证了同步的精准性，同时降低了CPU的负荷，通过实时测量的温度和压力值，对测量结果进行温度和压力状态转换，从而输出标况下的浓度值，通过与温控板7进行通信，实时监测温控状态，并对模块的异常状态进行及时反馈与上报，通过标准的RS232或RS485通信接口，标准的Modbus ASCII或Modbus RTU通信协议对外通信。

继续参考图1，温控板7分别与信号处理板6、紫外光谱仪2及光程调节组件4电性连接，具体地说，温控板7分别与信号处理板6、第一加热件45、第一温度检测件46、第二加热件及第二温度检测件电性连接。温控板7负责调整第一加热件45和第二加热件的输出功率，以及实时获取第一温度检测件46和第二温度检测件的温度值，实现对通光件41和紫外光谱仪2的温度控制，保持其始终在设定温度下工作，使得模块的测量结果更加准确。温控板7以一定频率实时地读取第一温度检测件46和第二温度检测件的温度值，即监测点的实时温度值，通过对实时温度值和目标温度值进行PID控制计算，实时调整第一加热件45和第二加热件的输出功率，保证被控对象温控在目标温度值。

本实施例所提供的一种高温紫外光谱气体检测模块，无需透镜和准直调整结构，即可实现光的传输，装调方便，减少了高温紫外光谱气体检测模块的体积和重量，在较小体积内实现长光程，且便于携带检测。

本实施例提供的高温紫外光谱气体检测模块，其工作流程如下：信号处理板6通过多个定时器完成光源1和紫外光谱仪2的同步控制，光源1发射光束，所发射的光束由光纤连接件3的第一端31、第三端33、第二通光部511和第一通光部421入射，入射光通过第一光程调节件42和第二光程调节件44在通光件41内多次反射，由第一通光部421和第二通光部511到达光纤连接件3的第三端33，并经光纤连接件3的第二端32进入紫外光谱仪2，紫外光谱仪2根据进入的光对采样气体进行检测。在光传输的过程中，第一温度检测件46实时测量通光件41的温度值，第二温度检测件实时测量紫外光谱仪2的温度值，压力检测件48实时测量通光件41内的气体压力值，信号处理板6通过实时测量的温度值和压力值，对测量结果进行温度和压力状态转换，从而输出标况下的浓度值，信号处理板6将温控设定值传输至温控板7，温控板7根据实时温度值和目标温度值进行PID控制计算，实时调整第一加热件45和第二加热件的输出功率，保证通光件41和紫外光谱仪2温控在目标温度值。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，包括：

光纤连接件；

光源，所述光纤连接件的一端与所述光源相连接；

光程调节组件，所述光程调节组件包括：

通光件；

2.根据权利要求1所述的高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，所述光程调节组件还包括：

3.根据权利要求1所述的高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，所述第一光程调节件和所述第二光程调节件均为凹面反射镜。

4.根据权利要求2所述的高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，还包括：

固定组件，所述固定组件包括：

5.根据权利要求4所述的高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，所述光程调节组件还包括：

6.根据权利要求1所述的高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，所述光纤连接件为Y型光纤，所述光纤连接件的第一端与所述光源相连接，所述光纤连接件的第二端与所述紫外光谱仪相连接，所述第一端和所述第二端处于同一侧，所述光纤连接件的第三端与所述第一光程调节件相连接。

7.根据权利要求5所述的高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，所述光程调节组件还包括：

第一加热件，所述第一加热件设置于所述通光件的外侧；

8.根据权利要求7所述的高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，所述紫外光谱仪的外侧上设置有第二加热件和第二温度检测件。

9.根据权利要求8所述的高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，所述高温紫外光谱气体检测模块还包括：

10.根据权利要求4所述的高温紫外光谱气体检测模块，其特征在于，所述光程调节组件还包括：

保温件，所述保温件包裹于所述通光件和所述固定组件的外侧。