[發明專利]一種煙氣監測儀的光學系統及檢測裝置

有效

• 申請號: 201410846107.8
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104483284A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 姚軍;李偉;張亞偉;溫強;趙亞亭;李文忠;閆瑩
• 申請（專利權）人: 蘇州奧德克光電有限公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;夏恒霞

技術領域

本發明涉及一種煙氣檢測裝置，具體涉及一種利用光譜技術的煙氣監測儀的光學系統和檢測裝置；屬于氣體檢測技術領域。

背景技術

隨著人類生活的不斷改善和科技的不斷進步，我們對自身生存的環境也越來越重視，各種燃料燃燒所排放的大量有害物質已成為當今世界主要的大氣污染源。為了保護環境，必須限制各種污染物的排放，因此對排放煙氣的監測尤為重要，煙氣主要由SO₂、CO、CO₂、碳氫化合物以及氮氧化合物等組成，由于不同的氣體成分在不同的波長處有不同的吸收，所以，可以利用光譜分光法來檢測氣體的吸收光譜，再根據朗伯比爾定律確定煙氣中各個氣體的濃度。

近些年來，隨著光散射技術的發展，國內外對吸收光譜技術為基礎的檢測方法儀器的研究越來越深入，也越來越多地采用插入式的檢測設備，該檢測設備可直接安裝在煙道上進行在線監測，所以其安裝及維護方便快捷。但目前市場上現有的在線煙道氣體分析儀的檢測裝置的光學系統大多采用普通反射鏡來傳遞采集接收光信號，安裝精度要求很高或者需要極其復雜的接收光路，存在光學校準難、機械安裝過程復雜、價格昂貴等缺陷，亟需改進。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種透鏡與角錐棱鏡組成的光學系統以及應用了該光學系統的檢測裝置，對于安裝的精度要求不高也不需要復雜的接收光路，且不影響光路的反射效果，檢測裝置具有易校準、精度高、結構新穎、制造成本低、便于拆卸和安裝等眾多優點。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種煙氣監測儀的光學系統，包括：紅外光源、第一凸透鏡、角錐棱鏡、第二凸透鏡和光電探測器；第一凸透鏡、第二凸透鏡和角錐棱鏡之間構成檢測區域；紅外光源發出的紅外光經第一凸透鏡產生紅外平行光束射入檢測區域中，射入角錐棱鏡的底面后再經角錐棱鏡反射至第二凸透鏡并聚焦至光電探測器。

進一步地，前述紅外光源位于第一凸透鏡的焦點處，所述光電探測器位于第二凸透鏡的焦點處。

優選地，前述紅外光源為可調諧DFB激光器。

再優選地，前述第一凸透鏡和第二凸透鏡均為平凸透鏡。

此外，本發明還公開了一種煙氣監測儀的檢測裝置，除了包括前述的光學系統外，還包括：允許煙道氣體擴散至其內腔中的檢測探管、定標氣室及隔氣系統；紅外光源、第一凸透鏡、第二凸透鏡及光電探測器安裝于一防水盒內，所述角錐棱鏡安裝于檢測探管內遠離防水盒的一端；定標氣室位于檢測探管和防水盒之間，所述定標氣室包括：溫度傳感器、壓力傳感器、標準氣體入口和反吹氣體入口；所述隔氣系統位于檢測探管和定標氣室之間以防止紅外光直接反射并隔開定標氣室和檢測探管。

進一步地，前述防水盒內還設有用于調節第一凸透鏡和第二凸透鏡位置角度的微調機構。

優選地，前述檢測探管的壁體上設有多個不銹鋼燒結過濾器。

更進一步地，前述檢測探管的外壁上還纏繞有參考氣體通道，所述參考氣體通道與標準氣體入口連通。

具體地，前述反吹氣體入口與檢測探管的內腔連通。

再進一步地，前述檢測探管長度為1m，紅外光源的輸出中心波長經溫度傳感器和壓力傳感器鎖定在目標波長處，第一凸透鏡的直徑為12.7mm，焦距F₁為11.53mm，紅外平行光束的直徑為4mm，第二凸透鏡的直徑為25mm，焦距F₂為46.75mm，第一凸透鏡和第二凸透鏡的邊緣距離為6.4mm，角錐棱鏡的有效口徑為45.72mm，該結構的檢測裝置適用于對煙道氨氣濃度進行檢測。

本發明的有益之處在于：本發明的光學系統主要由凸透鏡與角錐棱鏡組成，優點在于反射率高同時當光線從底面入射時，不論角錐棱鏡以頂點為中心向任意方向轉動，出射光線始終與入射光線平行，這大大降低了安裝要求和校準難度，同時也降低了在使用過程中因振動而產生的誤差；應用了該光學系統的檢測裝置，具有易校準、精度高的優點，同時，本發明的檢測裝置采用插入式的檢測探管，結構簡單，方便安裝拆卸，在氣體檢測方面具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明的一種煙氣監測儀的光學系統的光路圖；

圖2是本發明的一種煙氣監測儀的檢測裝置的結構示意圖。