[發明專利]一種基于橢球結構的氣體光譜測試裝置

有效

• 申請號: 201710176551.7
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106841038B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 李文武;黃凡銘;胡鳴;敬承斌;胡志高;褚君浩
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/27
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種基于橢球結構的氣體光譜測試裝置，包括入射光處理單元、出射光處理單元及橢球測量單元；本發明借助光在橢圓球體結構內的傳播特性，將出射光位置和感光器位置分別定在橢球測量單元的左焦點及右焦點上，并在左焦點右側設置凹透鏡，在右焦點上設置電荷耦合元件，凹透鏡發出的光經過橢球測量單元的鏡面多角度發散，通過氣體樣品后并反射入電荷耦合元件處，保證了經過橢球測量單元內氣體樣品的光程固定，該結構提高了測量的可重復再現性，做到了對氣體樣品等光程且多角度的光譜測量，具有結構簡單，成本低，監測結果精準的優點。

技術領域

本發明涉及光譜分析儀器，尤其是一種基于橢球結構的氣體光譜測試裝置。

背景技術

光譜分析技術，已廣泛應用于測量物質的化學組成和相對含量。這種技術具有操作簡單、反應靈敏、數據準確諸多方面的優點。然而，當需要使用定光程光譜測量時，現有技術的裝置僅僅是固定了出射光出口和感光器件的位置，使出射光直接經氣體樣品射入感光器件，用以固定整條光路的光程。存在的問題是，該結構使得光只能以固定角度射入感光器件，大大增加了因樣品的不均勻、空間位置的變化、入射角度的改變以及光的反射、散射、偏振對測量數據的影響，導致測量結果可重復再現性差，監測精準度低的缺陷。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供的一種基于橢球結構的氣體光譜測試裝置，本發明借助光在橢圓球體結構內的傳播特性，將出射光位置和感光器位置分別定在橢球測量單元的左焦點及右焦點上，并在左焦點上設置凹透鏡，在右焦點上設置電荷耦合元件，凹透鏡發出的光經過橢球測量單元的鏡面多角度發散，通過氣體樣品后并反射入電荷耦合元件處，保證了經過橢球測量單元內氣體樣品的光程固定，該結構降低了由于入射光的形狀和角度變化以及氣體樣品分布的不均勻對測量結果造成的影響，提高了測量的可重復再現性，做到了對氣體樣品等光程且多角度的光譜測量，具有結構簡單，成本低，監測結果精準的優點。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種基于橢球結構的氣體光譜測試裝置，特點是該裝置包括入射光處理單元、出射光處理單元及橢球測量單元，所述入射光處理單元由單色器、光源、入射光通道和凹透鏡構成，且單色器上設有入光口和出光口；所述出射光處理單元由固定橫軸、固定縱軸、電荷耦合元件及上位機構成；所述橢球測量單元為金屬制成的橢圓球殼體，其內壁涂覆白色鏡面反射材料，橢圓球殼體內設有赤道長半徑及赤道短半徑，赤道長半徑上分別設有左焦點及右焦點，橢圓球殼體壁上設有入氣口、出氣口及氣壓監測口，且氣壓監測口上設有氣壓傳感器。

所述入射光處理單元的入射光通道設于赤道長半徑的延長線上，且由左焦點穿透至橢球測量單元的外側，凹透鏡設于入射光通道的末尾端，凹透鏡的左焦點與橢球測量單元的左焦點重合，單色器、光源均設于橢球測量單元的外側，單色器的出光口設于入射光通道的起始端，光源與單色器的入光口之間光連接。

所述出射光處理單元的固定縱軸設于橢球測量單元的赤道短半徑上，固定橫軸設于橢球測量單元的赤道長半徑上且位于右焦點至固定橫軸之間，電荷耦合元件設于固定橫軸的一端與橢球測量單元的右焦點重合，上位機設于橢球測量單元的外側，線纜穿過固定縱軸及固定橫軸將電荷耦合元件與上位機連接，線纜還將上位機與單色器連接。

所述的入射光通道為外表面涂覆白色鏡面反射材料的管狀件。

所述的固定縱軸及固定橫軸均為外表面涂覆白色鏡面反射材料的管狀件。

所述的電荷耦合元件為背照薄型電荷耦合光傳感器，其選擇波段的波長范圍為2微米到300微米。

所述的單色器上設有入光口和出光口,其選擇波段的波長范圍為5微米到200微米。