[發明專利]一種用于氣相監測的陣列式多光程系統

有效

• 申請號: 201310365047.3
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103398950A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 楊牧;李再春;劉偉;向安
• 申請（專利權）人: 天津億利科能源科技發展股份有限公司
• 主分類號: G01N21/03
• 分類號: G01N21/03
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 彭遜

技術領域

本發明屬于氣相監測技術領域，特別是涉及一種用于氣相監測的陣列式多光程系統。

背景技術

目前，隨著石油、煤礦、化學、冶金等工業快速發展，人民生活水平逐漸提高。伴隨著工業生產而產生的各種各樣的可燃性氣體與有毒氣體迅速增加，生產現場的爆炸事故和大氣污染等相繼發生，給人類生存環境、財產安全帶來了極大威脅。因此，對可燃性氣體與有毒有害氣體的檢測顯得尤為重要。

氣體檢測方法多種多樣，利用光譜吸收的檢測方法具有大范圍、多組分、連續實時監測的特點，是氣相組分與濃度監測理想的方法。采用波長調制和多次反射長光程技術相結合的TDLAS技術可實現對氣體濃度的高靈敏度檢測，其檢測極限可達6×10^-8mv。多次反射長光程技術利用光束在反射組鏡中多次反射后，可實現較長的有效光程。

現有常見的氣體吸收池有White型和Herriott型以及基于“White型”和“Herriott型”的改進型。比如，美國專利US3524066中，在圓柱腔體兩端安裝兩塊平面反射鏡以增加有效光程，實現折疊光束的氣體檢測。在專利CN1283789中，由多個反射鏡項鏈組成多邊形的平面多路徑氣體吸收池。在專利：CN102297839中，通過兩塊平面鏡增加吸收光程，提高了光譜測試的靈敏度。在專利CN102879898中，可調諧多次反射光學吸收池對傳統的Herriott型做了改進，將其中一塊凹面腔鏡用平面鏡替代，實現了超長距離的有效光程的可調諧，提高了調節精度。然而，在現有的吸收池中，制作工藝簡單且系統穩定的吸收池可實現的有效光程較小；光程較大的吸收池，存在制作工藝比較復雜，系統的穩定性較差，不利于現場測試等技術問題。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種用于氣相監測的陣列式多光程系統。

本發明的目的是提供一種具有結構簡單，易于實現，性能穩定，監測方便，有效光程自設，適用于生產現場氣相組分與濃度監測等特點的用于氣相監測的陣列式多光程系統。

本發明的一種陣列式多光程系統，包括多個微型平面反射鏡、開放式氣室、隔離器、光纖、四相分光儀等器件組成。微型平面反射鏡分布在開放氣室的上下兩個表面，呈陣列式（m×n）排列并且與上下表面以夾角為π/4放置，最后一塊平面反射鏡水平緊貼在上（下）表面（具體由不同陣列組合決定）。每個鏡片都有固定暗槽，分別有上下地面呈一定夾角。

開放氣室上表面開設入射光束的入射孔，同時該入射孔也是出射光束的出射孔。該入射孔有連接光纖接頭，一般選擇FC或者PC型。接口內部有聚焦透鏡，使光束從光纖出射聚焦后入射到反射鏡面。

氣室側面采用的可拆卸的密封面板。每個側面都有密封槽。將側面的密封面板拆下，就是一個開放的氣室。可放置監測現場，在線檢測現場氣相組分與濃度。將密封板順著密封槽安上，此時氣室可實現密封氣室。四塊密封面板中有一塊密封板安裝四個進/出氣口。根據檢測特定氣體密度不同，進氣口的位置也不同。

四相分光儀包括一個光束入口和三個出口。上下兩個出口分別安裝光纖接口。另外兩個出射口處放置光電探測器以探測出口光束特性，如光強、光譜等。分光鏡可選用不同投射比例，對角放置在分光儀中間。分光鏡兩側有暗槽，可以更換不同透射比例的分光鏡。骨架用剛性材料制成，以防止震動引起分光鏡的放置角度。

開放式氣室的四根支架處安裝升降桿，可根據需要調節單光程長度。

開放氣室上表面的光纖接口連接光纖，光纖的另一端連接四相分光儀的光纖接口。

本發明陣列式（m×n）表示橫向m行，縱向n列（m、n分別為整數且大于1）。因此上下表面的每一塊平面反射鏡都可以用（m，n）來表示確切的位置。陣列式吸收池的組合有三種，分別是偶×偶、偶×奇、奇×奇。本系統除了主體之外，還包括坐式固定架，將主體平穩的固定放置監測現場。

本發明用于氣相監測的陣列式多光程系統所采取的技術方案是：

一種用于氣相監測的陣列式多光程系統，其特點是：陣列式多光程系統包括陣列式多光程吸收池和四相分光儀，陣列式多光程吸收池由光纖連接四相分光儀；陣列式多光程吸收池由平面反射鏡、開放式氣室和入射孔構成，開放式氣室上表面和下表面布置平面反射鏡，平面反射鏡呈陣列式排列并且與上表面或下表面夾角為π/4放置，最后一塊平面反射鏡水平放置；四相分光儀包括一個入射光孔、一個出射光孔、兩個光電探測接收孔和分光鏡，入射光孔和出射光孔相對設置，兩個光電探測接收孔相對設置，分光鏡對角放置在分光儀中間。

本發明用于氣相監測的陣列式多光程系統還可以采用如下技術方案：