CN214703300U - 一种双环结构光学气室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双环结构光学气室，包括气室外环，所述气室外环的内腔通过气室内环隔断出环形气室，所述气室外环的外侧开设有检测口，所述检测口连接有防爆玻璃，所述气室外环的侧面连接有连接架，连接架的内腔连接有安装板，安装板的侧面分别连接有激光发射器和光电接收器，本实用新型涉及化工气体检测技术领域。该双环结构光学气室，形成了一种光程容积比更小的环形气室，气室内光线在一个平面内，相比于纵向光路的Herriot气室和White气室，同样的光程下，容积大大减小，气体的置换速度更快，气体浓度测试响应时间更快，光路没有交叉点，没有干涉的影响，相比于已有的光学气室，整体结构简洁，光路调节也更加简单。
Description
技术领域
本发明涉及化工天然气气体检测技术领域，具体为一种双环结构光学气室。
背景技术
天然气及化工工业中广泛使用激光吸收光谱法检测气体，激光吸收光谱理论遵从朗伯-比尔定律，即单色光经过一段均匀、非散射的吸光物质时，吸收强度与吸光物质的浓度以及吸收路径的长度成正比，因此，固定某些参数值就可以通过测量出射光的强度定量计算该气体的浓度，朗伯-比尔定律数学表达式为：
I(v)＝I0(v)exp(-α(v)CL)；
它表示强度为I0、频率为γ；的单色光，通过路径为L的气体介质被吸收后，最终接收到I(γ)的光强信号，由于检测灵敏度一般与信号强度相关，根据朗伯-比尔定律，信号强度与光程长度L直接相关，增强信号强度的一个方法为增加吸收池的长度，目前普遍常用的长光程气室为Herriot池或White 池，Herriot气室由两个曲率半径相同的凹面镜组成设计，镜子之间的间距大约等于镜子曲率半径，前面镜子包含一个耦合孔，激光束通过该小孔进入池内，经多次双镜面多次反射后，激光束通过相同的小孔呈相反的角度离开吸收池。
但是现有的广泛使用的Herriot气室或White气室在使用时，一般为了增加光程，需要同时增长气室长度，从而增大气室容积，导致光程容积比无法进一步的提高，并存在结构设计复杂，调节繁琐的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种双环结构光学气室，解决了在使用时，一般为了增加光程，需要同时增长气室长度，从而增大气室容积，并存在结构设计复杂，调节繁琐的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种双环结构光学气室，包括外环密封件，所述外环密封件的内腔通过内环隔断出环形气室，所述外环密封件的外侧开设有检测口，所述检测口连接有防爆玻璃。
优选的，所述外环密封件的侧面连接有连接架，所述连接架的内腔连接有安装板，所述安装板的侧面分别连接有激光发射器和光电接收器，所述连接架的右侧连接有安装座。
优选的，所述气室内环的外壁设置有高反射率膜层或金属反射面，外环密封件的内壁设置有高反射率膜层或金属反射面。
优选的，所述外环密封件和连接架的表面均连接有密封盖板。
优选的，所述外环密封件和气室内环之间的空间冲入待测气体后激光入射角的计算公式为：
β≈2πd/N(D-d)。
优选的，所述公式中D和d分别为外环密封件的直径和气室内环的直径， L为光程长度，N为光在环形气室内的反射次数。
优选的，所述N值的计算公式为：
N＝[2L/(D-d)]。
优选的，所述外环密封件的表面分别连通有进气口和出气口。
优选的，所述密封盖板、外环密封件和气室内环均由防腐蚀的金属材料制成。
(三)有益效果
本发明提供了一种双环结构光学气室。与现有技术相比，具备以下有益效果：
(1)、该双环结构光学气室，通过在外环密封件的内腔通过气室内环隔断出环形气室，外环密封件的外侧开设有检测口，检测口连接有防爆玻璃，形成了一种光程容积比更小的环形气室，气室内光线在一个平面内，相比于纵向光路的Herriot气室和White气室，同样的光程下，容积大大减小，气体的置换速度更快，气体浓度测试响应时间更快，光路没有交叉点，没有干涉的影响，相比于已有的光学气室，整体结构简洁，光路调节也更加简单。
附图说明
图1为本发明结构的剖视图；
图2为本发明的光路示意图；
图3为本发明结构的立体示意图。
图中，1-连接架、2-安装板、3-激光发射器、4-激光接收器、5-安装座、 6-外环密封件、7-气室内环、8-环形气室、9-检测口、10-防爆玻璃、11-密封盖板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种双环结构光学气室，包括外环密封件6，外环密封件6的内腔通过气室内环7隔断出环形气室8，外环密封件6的外侧开设有检测口9，检测口9连接有防爆玻璃10，外环密封件6的侧面连接有连接架1，连接架1的内腔连接有安装板2，安装板2的侧面分别连接有激光发射器3和光电接收器4，连接架1的右侧连接有安装座 5，外环密封件6的表面分别连通有进气口和出气口，外环密封件6的内壁设置有高反射率膜层或金属反射面，外环密封件6直径为120mm，气室内环7直径为40mm，入射角6.3°，光线共折返28次，光程长约1140mm，气室内环7 壁周长约126mm，共有14个反射点，相邻反射点之间的中心间距为9mm，由于激光光斑的直径控制在3mm，所以相邻两点之间并不存在交叠，不会产生不必要的干涉，激光入射角的计算公式为：
β≈2πd/ND-d；
公式中D和d分别为外环密封件6的直径和气室内环7的直径，L为光程长度，N为光在环形气室8内的反射次数，N值的计算公式为：
N＝[2L/D-d]；
气室相邻两光斑的间距为光斑直径2倍，即满足设计要求，气室内环7 的外壁设置有高反射率膜层或金属反射面，获得对光线的高反射率，外环密封件6和连接架1的表面均固定连接有密封盖板11，密封盖板11、外环密封件6和气室内环7均由防腐蚀的金属材料制成，获得对光线的高反射率，由于内环壁的阻挡，光线之间并无交叉，无需考虑因为光线之间的干涉造成的信号噪声，避免噪声影响信噪比，激光的入射支架包含对光源的聚焦和入射角调节部分，聚焦后的激光在每次经过外环密封件6内壁面反射后再次聚焦，对行进过程中以及在气室内环7外壁面反射光造成的发散都具有再次会聚的作用，形成了一种光程容积比更小的环形气室，气室内光线在一个平面内，相比于纵向光路的Herriot气室和White气室，同样的光程下，容积大大减小，气体的置换速度更快，气体浓度测试响应时间更快，光路没有交叉点，没有干涉的影响，相比于已有的光学气室，整体结构简洁，光路调节也更加简单。
使用时，在外环密封件6和气室内环7之间的环形气室8冲入待测气体，根据参数计算出精确的入射角度，然后激光发射器3顺着防爆玻璃10射入激光，使得入射光线经过一圈的反射后，正好从同一个检测口9出射，并会聚在光电接收器4的表面上，光路在外环密封件6和气室内环7外壁之间来回多次反射，形成多光程气室，增强吸收光谱强度，气体在环形气室8内循环后通出气口排出，在连续的通气过程中，气体浓度通过吸收光谱信号实时反演，从而获得在线气体浓度分析数据。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明原理的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种双环结构光学气室，包括外环密封件(6)，其特征在于：所述外环密封件(6)的内腔通过气室内环(7)隔断出环形气室(8)，所述外环密封件(6)的外侧开设有检测口(9)，所述检测口(9)连接有防爆玻璃(10)。
2.根据权利要求1所述的一种双环结构光学气室，其特征在于：所述外环密封件(6)的侧面连接有连接架(1)，所述连接架(1)的内腔连接有安装板(2)，所述安装板(2)的侧面分别连接有激光发射器(3)和光电接收器(4)，所述连接架(1)的右侧连接有安装座(5)。
3.根据权利要求1所述的一种双环结构光学气室，其特征在于：所述气室内环(7)的外壁设置有高反射率膜层或金属反射面，所述外环密封件(6)的内壁设置有高反射率膜层或金属反射面。
4.根据权利要求1所述的一种双环结构光学气室，其特征在于：所述外环密封件(6)和连接架(1)的表面均连接有密封盖板(11)。
5.根据权利要求1所述的一种双环结构光学气室，其特征在于：激光入射角的计算公式为：
β≈2πd/N(D-d)。
6.根据权利要求5所述的一种双环结构光学气室，其特征在于：所述公式中D和d分别为外环密封件(6)和气室内环(7)的直径，L为光程长度，N为光在环形气室(8)内的反射次数。
7.根据权利要求6所述的一种双环结构光学气室，其特征在于：所述N值的计算公式为：
N＝[2L/(D-d)]。
8.根据权利要求1所述的一种双环结构光学气室，其特征在于：所述外环密封件(6)的表面分别连通有进气口和出气口。
9.根据权利要求4所述的一种双环结构光学气室，其特征在于：所述密封盖板(11)、外环密封件(6)和气室内环(7)均由防腐蚀的金属材料制成。
Priority Applications (1)
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| CN202021841446.4U CN214703300U (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 一种双环结构光学气室 |
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Publications (1)
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| CN214703300U true CN214703300U (zh) | 2021-11-12 |
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ID=78522338
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| CN202021841446.4U Active CN214703300U (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 一种双环结构光学气室 |
Country Status (1)
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2020
- 2020-08-28 CN CN202021841446.4U patent/CN214703300U/zh active Active
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