[發(fā)明專利]一種新型氣體流量和濃度測(cè)量?jī)x

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810836072.8
• 申請(qǐng)日: 2018-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN108593027A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖進(jìn)昆;張大印;關(guān)元生;蔡淇智;王俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F1/66
• 分類號(hào): G01F1/66;G01N21/31
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 謝建

本發(fā)明公開了一種新型氣體流量和濃度測(cè)量?jī)x，包括激光器、激光準(zhǔn)直透鏡、分光鏡、第一反射棱鏡、第二反射棱鏡、第三反射棱鏡、第一聚焦透鏡、氣體管道、第二聚焦透鏡、光子探測(cè)器；激光器發(fā)出的光路主線經(jīng)激光準(zhǔn)直透鏡傳遞到分光鏡后，一部分傳遞至第三反射棱鏡，另一部分依次傳遞至第一反射棱鏡和第二反射棱鏡，從第三反射棱鏡和第二反射棱鏡出來的光路相互平行，經(jīng)第一聚焦透鏡折轉(zhuǎn)后在氣體管道內(nèi)形成干涉條紋區(qū)，氣體分子垂直穿過干涉條紋區(qū)形成的散射光經(jīng)第二聚焦透鏡聚焦，并由光子探測(cè)器探測(cè)。本發(fā)明可同時(shí)對(duì)氣體的流量和濃度進(jìn)行測(cè)量，顯著提高檢測(cè)效率，保證氣體流量和濃度檢測(cè)的一致性，且檢測(cè)過程簡(jiǎn)單方便，可有效降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型氣體流量和濃度測(cè)量?jī)x。

背景技術(shù)

氣體流量是工業(yè)檢測(cè)中的重要參數(shù)，測(cè)量天然氣、蒸汽、油氣和煤氣等工業(yè)用氣體流體介質(zhì)的流量和濃度具有重要的實(shí)用意義。氣體流量測(cè)量?jī)x和濃度測(cè)量?jī)x在化學(xué)化工、石油天然氣輸送、民用水氣輸送等各行各業(yè)均具有極其廣泛的應(yīng)用。

常用的氣體流量計(jì)有超聲波流量計(jì)、壓差式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)和熱式流量計(jì)等。其中差壓式流量計(jì)是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的氣體計(jì)量?jī)x表，但是存在重復(fù)性差、精度水平不高、量程比較小、現(xiàn)場(chǎng)安裝要求高、壓力損失較大等缺點(diǎn)。超聲波氣體流量計(jì)是基于超聲波多普勒原理，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，不會(huì)產(chǎn)生壓力損失，測(cè)量范圍大，但是抗干擾能力差，易受結(jié)垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾，測(cè)量精度不高等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的測(cè)量方法已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代管道氣體檢測(cè)發(fā)展的新要求。

市場(chǎng)上對(duì)氣體流量和濃度的檢測(cè)是獨(dú)立的，往往需要兩臺(tái)儀器才能完成檢測(cè)目的，一種可以同時(shí)測(cè)量氣體流量和濃度的測(cè)量?jī)x，能夠有效的提高檢測(cè)效率、簡(jiǎn)化測(cè)量過程，保證氣體流量和濃度的一致性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述現(xiàn)有氣體流量和濃度獨(dú)立檢測(cè)存在檢測(cè)效率低、檢測(cè)過程復(fù)雜、以及無法保證氣體流量和濃度一致性的問題，本發(fā)明提供一種新型氣體流量和濃度測(cè)量?jī)x。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種新型氣體流量和濃度測(cè)量?jī)x，包括激光器、激光準(zhǔn)直透鏡、分光鏡、第一反射棱鏡、第二反射棱鏡、第三反射棱鏡、第一聚焦透鏡、氣體管道、第二聚焦透鏡、光子探測(cè)器；所述激光器發(fā)出的光路主線經(jīng)激光準(zhǔn)直透鏡傳遞到分光鏡后，一部分傳遞至第三反射棱鏡，另一部分依次傳遞至第一反射棱鏡和第二反射棱鏡，從第三反射棱鏡和第二反射棱鏡出來的光路相互平行，經(jīng)第一聚焦透鏡折轉(zhuǎn)后進(jìn)入氣體管道，并在氣體管道內(nèi)形成干涉條紋區(qū)，氣體分子垂直穿過干涉條紋區(qū)形成的散射光經(jīng)第二聚焦透鏡聚焦，并由光子探測(cè)器探測(cè)。

進(jìn)一步地，第二反射棱鏡和第三反射棱鏡到光路主線的垂直距離相等。

進(jìn)一步地，氣體管道設(shè)有用于光路進(jìn)入的第一透光窗口和用于光路出射的第二透光窗口。

進(jìn)一步地，第二聚焦透鏡的焦點(diǎn)位于干涉條紋區(qū)。

進(jìn)一步地，分光鏡由兩塊45°直角三棱鏡拼合而成。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明基于激光多普勒測(cè)速原理和激光吸收光譜技術(shù)同時(shí)對(duì)氣體的流量和濃度進(jìn)行測(cè)量，顯著提高檢測(cè)效率，保證氣體流量和濃度檢測(cè)的一致性，且檢測(cè)過程簡(jiǎn)單方便，使用一臺(tái)設(shè)備可以完成以往需要兩臺(tái)儀器才能做完的工作，可以有效的降低成本；

2.本發(fā)明基于激光多普勒測(cè)速原理，頻響特性好、測(cè)速精度高、檢測(cè)范圍廣，最高可以實(shí)現(xiàn)100m/s的測(cè)量，并且基于激光吸收光譜技術(shù)來實(shí)現(xiàn)氣體濃度的測(cè)量，具有選擇性好和抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，對(duì)流場(chǎng)無干擾。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是干涉條紋區(qū)的放大圖；