CN217466653U - 一种长光程微型气体吸收池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种长光程微型气体吸收池，包括：光源，其用以发射光束；第一平面镜，用于接收光束并使光束反射至一设定平面中；平面镜镜组，其包括多个第二平面镜，由第一平面镜反射出的光束可依次在各第二平面反射器镜上反射直至反射至第一平面镜，光束在各第二平面反射器之间的光路位于设定平面上；以及光探测器，用于接收第一平面镜反射出的光束；其中各第二平面镜位于同一圆周上，且第一平面镜位于该圆周内。本实用新型的有益效果：该气体吸收池结构紧凑小巧，能够使光束在狭小的空间内进行多次反射，获得了较大的光程，提高了测量精度，且整个气体吸收池除了镜片外，还容纳了光源发射器、光源接收器，便于安装、调试和密封。

Description

一种长光程微型气体吸收池

技术领域

本实用新型涉及气体检测设备技术领域，尤其涉及一种长光程微型气体吸收池。

背景技术

防治燃气爆炸事故是安全生产的重点，开发高可靠性、高稳定性的甲烷传感器对安全生产具有重大意义。基于可调谐半导体激光吸收光谱技术是利用半导体激光器的波长调谐特性和待测气体对激光的选择性吸收进行气体浓度检测的一种技术，原理是可调谐半导体激光器在驱动电流的调制下，发射出特定波长的激光，随着注入周期性电流的调制，波长产生周期性变化，通过波长扫描使激光器输出中心波长为待测气体的吸收谱线，利用经过气体吸收得到的光谱强度信号等信息反演出待测气体的浓度。这种激光甲烷传感器具有实时测量、准确度高、选择性好、无需经常标定等优点，非常适合用于燃气检测报警。且前，包括激光甲烷传感器在内的多种气体传感器都逐渐朝着布局紧凑、结构小巧方向发展，因此，如何在狭小空间的气室内布置光路是激光气体传感器发展中需要解决的难题。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决激光气体传感器狭小空间的气室布置光路问题，本实用新型的实施例提供了一种长光程微型气体吸收池。

本实用新型的实施例提供一种长光程微型气体吸收池，包括：

光源，其用以发射光束；

第一平面镜，用于接收所述光束并使所述光束反射至一设定平面中；

平面镜镜组，其包括多个第二平面镜，由所述第一平面镜反射出的光束可依次在各所述第二平面反射器镜上反射直至反射至所述第一平面镜，所述光束在各所述第二平面反射器之间的光路位于所述设定平面上；

以及光探测器，用于接收所述第一平面镜反射出的光束；

其中，各所述第二平面镜位于同一圆周上，且所述第一平面镜位于该圆周内。

进一步地，所述光源发射出的光束和所述光探测器接收的光束方向相反。

进一步地，所述光源发射出的光束方向竖向向上，所述光探测器接收的光束方向竖直向下。

进一步地，所述第一平面镜与水平面的夹角为0～90°，且等于所述光源发射出的光束与所述第一平面镜的夹角。

进一步地，所述光源发射出的光束与所述第一平面镜的夹角为45°，且由所述第一平面镜反射进入所述光探测器的光束与所述第一平面镜的夹角为45°。

进一步地，各所述第二平面镜对称设置于所述圆周上。

进一步地，所述第二平面镜的数量为五个，其中一所述第二平面镜设置于所述圆周的第一四等分点上，另外两个所述第二平面镜设置所述圆周的第一四等分点两侧的第二四等分点和第三四等分点上，最后两所述第二平面镜设置于所述圆周的第四四等分点上，且关于经过所述第一四等分点的直径轴对称设置。

进一步地，还包括壳体，所述第一平面镜和各所述第二平面镜均粘接于所述壳体上。

进一步地，所述光源和所述光探测器并排设置，所述平面镜镜组位于所述光源和所述光探测器的上方。

进一步地，所述光源为激光发射器，所述光探测器为激光接收器。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的一种长光程微型气体吸收池，通过第一平面镜改变光源发射出的光束方向，使光束被反射至一设定平面，并且在设定平面内使光束在由多个第二平面镜围合成的狭小空间内进行多次反射，最终通过第一平面镜使反射光束离开设定平面被光探测器接收，探测器接收。该气体吸收池结构紧凑小巧，能够使光束在狭小的空间内进行多次反射，获得了较大的光程，提高了测量精度，且整个气体吸收池除了镜片外，还容纳了光源发射器、光源接收器，便于安装、调试和密封。

附图说明

图1是本实用新型一种长光程微型气体吸收池的示意图。

图中：1-光源、2-光探测器、3-第一平面镜、4-第二平面镜、5-壳体、6-镜托。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。下面介绍的是本实用新型的多个可能实施例中的较优的一个，旨在提供对本实用新型的基本了解，但并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

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“安装”、“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；可以是机械连接,也可以是电连接；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。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种长光程微型气体吸收池，主要应用于激光甲烷传感器，可以理解的是该长光程微型气体吸收池还可以应用于其他基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器。该长光程微型气体吸收池主要包括壳体5、光源1、第一平面镜3、平面镜镜组和光探测器2。

具体的，所述光源1用以发射光束。如本实施例中所述光源1为激光发射器，所述光源1竖直设置，可以发射竖直向上的激光光束。

所述第一平面镜3用于接收所述光束并使所述光束反射至设定平面。如图1所示，所述第一平面镜设置于所述光源的上方，所述设定平面为所述光源1上方的一水平平面。这里所述光源1发射出的光束入射所述第一平面镜3的入射角为45°，恰好使所述第一平面镜3反射出的光束呈水平方向，并位于所述设定平面上。可以理解的是，这里可以设置所述第一平面镜3与水平面的夹角为0～90°，且等于所述光源1发射出的光束与所述第一平面镜3的夹角，这样即可保证所述第一平面镜3反射出的光束水平。需要说明的是，可以调节所述第一平面镜3的高度，进而改变所述设定平面的位置，这样可以根据具体应用场景灵活设置所述设定平面。

继续如图1所示，所述平面镜镜组具体包括多个第二平面镜4，各所述第二平面镜4的作用是对所述第一平面镜3反射出的光束进行多次反射，以达到增大测量光程长度的目的。如本实施例中，各所述第二平面镜4位于同一圆周上，且所述第一平面镜3位于该圆周内，这样便于在狭小空间内布置各所述第二平面镜4。

更具体的，各所述第二平面镜4对称设置于所述圆周上，具体而言各所述第二平面镜4相对所述圆周的一直径对称设置。本实用新型中所述的对称，可以是两所述第二平面镜4相对所述圆周的一直径对称，也可以是一所述第二平面镜4自身相对所述圆周的一直径对称。如本实施例中所述第二平面镜4的数量为五个，其中一所述第二平面镜4设置于所述圆周的第一四等分点上，另外两个所述第二平面镜4设置所述圆周的第一四等分点两侧的第二四等分点和第三四等分点上，最后两所述第二平面镜4设置于所述圆周的第四四等分点上，且这两所述第二平面镜4紧邻设置，且相对所述圆周过该四等分点的直径L对称设置。这样各所述第二平面镜4相对于所述圆周的一直径L对称。

所述光探测器2位于所述设定平面的下方，用于接收光束。具体的，所述光束在各所述第二平面镜4上反射后再次入射到所述第一平面镜3上，并经所述第一平面镜3反射后进入所述光探测器2。如本实施例中所述光探测器2为激光接收器，所述光探测器2与所述光源1并排设置，可接收竖直向下的光束。这里由所述第一平面镜3出射的光束的出射角为45°，恰好能被所述光探测器2接收。也就是所述光源1发射出的光束和所述光探测器2接收的光束方向相反。该气体吸收池能够使光束在狭小的空间内进行多次反射，可获得较大的光程来提高了测量精度，且整个气体吸收池除了第一平面镜3和平面镜镜组外，还容纳了光源1和光探测器2，这样便于安装、调试和密封。

另外，本实施例中所述光源1、所述第一平面镜3、所述平面镜镜组和所述光探测器2均设置于所述壳体5内。具体的，所述壳体5近似为圆柱状，所述壳体5的中部设有两安装孔，所述光源1和所述光探测器2分别安装于所述安装孔内。所述壳体5的上部设有多个镜托6，所述第一平面镜3和各所述第二平面镜4均粘接于所述镜托6上。由于所述第一平面镜3和各所述第二平面镜4的镜片均采用平面反射镜，与所述镜托6粘接时贴合效果好，具有较强的抗环境变化及自身老化影响，稳定性、一致性强。

如图1所示的长光程微型气体吸收池的光路图，图中箭头方向为光路方向，上述长光程微型气体吸收池在工作时，所述光源发射出的竖直向上的光束，光束以45°的入射角入射到所述第一平面镜上垂直射出，之后光束在各所述第二平面镜上反射，并再次以45°的入射角入射到所述第一平面镜上，经过所述第一平面镜反射以45°的出射角竖直向下射入所述光探测器。利用空间关系，规避结构件对光线的遮挡，避免光强损失，使用多个反射镜将光路在气体吸收池里经过多次反射，在有限的空间内增加测量光程长度，提高了测量精度。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解的是，它们是相对的概念，可以根据使用、放置的不同方式而相应地变化，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种长光程微型气体吸收池，其特征在于，包括：

光源，其用以发射光束；

第一平面镜，用于接收所述光束并使所述光束反射至一设定平面中；

平面镜镜组，其包括多个第二平面镜，由所述第一平面镜反射出的光束可依次在各所述第二平面镜上反射直至反射至所述第一平面镜，所述光束在各所述第二平面镜之间的光路位于所述设定平面上；

以及光探测器，用于接收所述第一平面镜反射出的光束；

其中，各所述第二平面镜位于同一圆周上，且所述第一平面镜位于该圆周内。

2.如权利要求1所述的一种长光程微型气体吸收池，其特征在于：所述光源发射出的光束和所述光探测器接收的光束方向相反。

3.如权利要求2所述的一种长光程微型气体吸收池，其特征在于：所述光源发射出的光束方向竖向向上，所述光探测器接收的光束方向竖直向下。

4.如权利要求1所述的一种长光程微型气体吸收池，其特征在于：所述第一平面镜与水平面的夹角为0～90°，且等于所述光源发射出的光束与所述第一平面镜的夹角。

5.如权利要求3所述的一种长光程微型气体吸收池，其特征在于：所述光源发射出的光束与所述第一平面镜的夹角为45°，且由所述第一平面镜反射进入所述光探测器的光束与所述第一平面镜的夹角为45°。

6.如权利要求5所述的一种长光程微型气体吸收池，其特征在于：各所述第二平面镜对称设置于所述圆周上。

7.如权利要求6所述的一种长光程微型气体吸收池，其特征在于：所述第二平面镜的外两个所述第二平面镜设置所述圆周的第一四等分点两侧的第二四等分点和第数量为五个，其中一所述第二平面镜设置于所述圆周的第一四等分点上，另三四等分点上，最后两所述第二平面镜设置于所述圆周的第四四等分点上，且关于经过所述第一四等分点的直径轴对称设置。

8.如权利要求1所述的一种长光程微型气体吸收池，其特征在于：还包括壳体，所述第一平面镜和各所述第二平面镜均粘接于所述壳体上。

9.如权利要求1所述的一种长光程微型气体吸收池，其特征在于：所述光源和所述光探测器并排设置，所述平面镜镜组位于所述光源和所述光探测器的上方。

10.如权利要求1所述的一种长光程微型气体吸收池，其特征在于：所述光源为激光发射器，所述光探测器为激光接收器。

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