[發(fā)明專利]一種可變光程氣體吸收氣室傳感系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810558440.7
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108507959A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段作敏;周勇;侯魯健;潘振芬
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南盛泰電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/03
• 代理公司: 濟南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 劉乃東

本發(fā)明公開一種可變光程氣體吸收氣室傳感系統(tǒng)，涉及光譜法氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，包括封閉氣室、位移調(diào)節(jié)器、準(zhǔn)直器、環(huán)形器、信號探測采集模塊、激光發(fā)射器、等腰直角全反射棱鏡A、等腰直角全反射棱鏡B，所述等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B設(shè)于所述封閉氣室內(nèi)部，所述封閉氣室上設(shè)有調(diào)節(jié)口，所述位移調(diào)節(jié)器設(shè)于調(diào)節(jié)口的一側(cè)；所述準(zhǔn)直器水平設(shè)于位移調(diào)節(jié)器上，所述環(huán)形器通過光纖分別與準(zhǔn)直器、激光發(fā)射器、信號探測采集模塊連接，激光發(fā)射器發(fā)出的激光由準(zhǔn)直器射入封閉氣室，經(jīng)過等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B反射后再由準(zhǔn)直器射出。解決了在操作過程中不利于確定光程長度變化，調(diào)節(jié)復(fù)雜的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜法氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可變光程氣體吸收氣室傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)

相比于傳統(tǒng)的電化學(xué)氣體傳感器，光纖氣體傳感器具有精度高，選擇性好，可靠性高，本質(zhì)安全，受環(huán)境影響小等顯著的優(yōu)點。根據(jù)對于不同的場景所需要的傳感器的特性的不同，對現(xiàn)有的光纖氣體濃度傳感器提出要具有高分辨率同時兼顧較大檢測范圍的要求，以此來應(yīng)對不同環(huán)境下，不同的檢測范圍。這就對現(xiàn)有固定光程的吸收氣室提出了要求。現(xiàn)有的長光程吸收氣室通常采用光學(xué)多次反射池的方法，常用的多次反射池主要有Herrriott型和White型。

《傳感器與微系統(tǒng)》，2016年，35卷第6期，作者：程躍，羅曉樂，劉磊，張鵬，吳禮章，葉楊高，題為《光程可調(diào)吸收氣室氣體傳感器研究》中介紹了一種基于white懷特池結(jié)構(gòu)的可變光程吸收氣室，雖然它的光程可調(diào)，但是由于采用white池結(jié)構(gòu)折返光路復(fù)雜不利于確定光程長度的變化，而且調(diào)節(jié)較為復(fù)雜，因此需要一種操作簡便，光程變化次數(shù)可定的吸收氣室結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種可變光程氣體吸收氣室傳感系統(tǒng)，解決了在操作過程中不利于確定光程長度變化，調(diào)節(jié)復(fù)雜的問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種可變光程氣體吸收氣室傳感系統(tǒng)，包括封閉氣室、位移調(diào)節(jié)器、準(zhǔn)直器、環(huán)形器、信號探測采集模塊、激光發(fā)射器、等腰直角全反射棱鏡A、等腰直角全反射棱鏡B，所述封閉氣室上設(shè)有進氣口和出氣口，所述等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B設(shè)于所述封閉氣室內(nèi)部，等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B的斜邊面平行相對間隔設(shè)置，兩斜邊面上下水平方向設(shè)有錯位距離，且等腰直角全反射棱鏡B設(shè)在下側(cè)；所述封閉氣室上設(shè)有調(diào)節(jié)口，且調(diào)節(jié)口設(shè)在靠近等腰直角全反射棱鏡B的一側(cè)，所述位移調(diào)節(jié)器設(shè)于調(diào)節(jié)口的一側(cè)；所述準(zhǔn)直器水平設(shè)于位移調(diào)節(jié)器上，所述環(huán)形器通過光纖分別與準(zhǔn)直器、激光發(fā)射器、信號探測采集模塊連接，激光發(fā)射器發(fā)出的激光由準(zhǔn)直器射入封閉氣室，經(jīng)過等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B反射后再由準(zhǔn)直器射出。

所述等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B的端面斜邊長度均為D，且兩斜邊面之間的水平距離為L，等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B的兩斜邊面上下水平錯位差值為C，且準(zhǔn)直器的激光出射口與等腰直角全反射棱鏡A上端點在豎直方向上的距離為X，所述準(zhǔn)直器的激光出射口與等腰直角全反射棱鏡A斜邊面的水平距離為S；激光發(fā)射器發(fā)出的激光由準(zhǔn)直器射入封閉氣室，經(jīng)過等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B反射后再由準(zhǔn)直器射出需要符合以下等式：

D-(2NC+X)＝X，即準(zhǔn)直器的激光出射口與等腰直角全反射棱鏡A上端點在豎直方向上的距離X等于激光在反射到準(zhǔn)直器時的反射點與等腰直角全反射棱鏡A上端點在豎直方向上的距離；

激光在封閉氣室內(nèi)總的光程為：

其中，N表示激光在等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B之間往返的次數(shù)，且N為大于等于零的整數(shù)，D、S、C、L均為固定已知的值，且均大于0，在D、C、S、L固定的情況下，只需改變?nèi)肷涔釾的位置，就可以使得激光在封閉氣室內(nèi)總的光程發(fā)生改變。

等腰直角全反射棱鏡A和等腰直角全反射棱鏡B的上、下端面分別通過固定膠與封閉氣室內(nèi)壁連接。