[發明專利]一種光程可調的紅外氣體濃度測量結構

在審

• 申請號: 201811246374.6
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109270020A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 張和平;袁偉;陸松
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/03
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;盧紀

本發明公開一種光程可調的紅外氣體濃度測量結構，可以安裝在風洞裝置上，實現對氣流內待測氣體濃度的原位測量。該測量結構包括主結構體和可調節光路通道。進光通道的外端與探測系統的光源相連，光束被傳導入測量結構內，出光通道的外端與測量系統的探測器相連，吸收后的光束被傳導至探測器的光敏窗口，實現了風洞內的氣體濃度的實時測量。本發明通過調節兩側光路通道的相對距離可以改變有效吸收光程的長度，操作簡單，相對于泵吸式采樣，具有更快的響應時間。本發明的應用范圍還可以擴展到其他實驗裝置的紅外吸收法氣體濃度測量。

技術領域

本發明涉及一種紅外氣體濃度測量結構，更具體地說，特別是涉及一種可安裝在風洞等實驗裝置上的光程可調的紅外氣體濃度測量結構。該測量結構能夠將紅外氣體濃度測量設備所產生的光束傳導至測量結構內部，光束經氣體吸收后，傳導至紅外氣體濃度測量設備的探測器上。

背景技術

在風洞裝置中進行的紅外吸收法氣體濃度測量實驗，缺少一種可以實現原位測量、吸收光程可調的測量結構。目前，市場上的紅外氣體濃度測量設備主要為泵吸式采樣法，即使用真空泵將待測氣體抽到吸收氣室內，氣室安裝在光源和探測器之間。但是，該方法為入侵式測量，會影響風洞內的流場及氣體濃度的分布，而且需要一定的采樣時間，影響了測量結果的實時性。此外，氣室的光程一般不可變，只能在單一的有效吸收光程下進行測量實驗。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種可安裝在風洞裝置上的光程可調的紅外氣體濃度測量結構。本發明可以將測量結構外部的光源所發出的紅外光束傳導至測量結構內部，光束在穿過測量區域時被待測氣體部分吸收，再被傳導至測量結構另一側外部的探測器光敏窗口，且可以通過改變進光通道和出光通道的相對距離實現有效吸收光程的調整，該測量結構可以用于風洞等實驗裝置中的紅外吸收法氣體濃度原位測量實驗。

本發明采用的技術方案如下：一種光程可調的紅外氣體濃度測量結構，該測量結構包括：主結構體和可調節光路通道。主結構體安裝在風洞等實驗裝置上，用于對氣流中氣體濃度進行實時測量；可調節光路通道包括進光通道和出光通道，均安裝有氟化鋇窗片；進光通道的外端與探測系統的光源相連，將紅外光束傳導進測量結構，出光通道的外端與測量系統的探測器相連，吸收后的光束將被傳導至探測器的光敏窗口；通過調節兩側光路通道的相對距離可以改變有效吸收光程的長度。

所述主結構體用于固定安裝在風洞裝置上，輔助紅外氣體濃度測量設備實現氣體濃度的原位測量；

所述可調節光路通道用于將紅外光束傳進測量結構內，再將出射光束傳導至探測器，且有效光程可調。

其中，所述主結構體由四塊透明的亞克力板100通過固緊螺栓109連接、拼裝成一體。

其中，所述主結構體，其上下面的邊緣處預留有安裝孔106，可通過螺紋連接安裝在風洞裝置上。

其中，所述可調節光路通道安裝在主結構體的兩個側面上，進光通道和出光通道的中心軸在同一水平線上，其中，第一分段通道104-1的外端安裝有推拉頭101，光路通道與主結構體之間有金屬組合密封圈103，第二分段通道104-2末端安裝有紅外窗片105；

其中，所述推拉頭101，通過連接螺紋107與光路通道固定安裝。

其中，所述可調節光路通道通過法蘭石墨銅套直線軸承102安裝在主結構體上。

其中，所述金屬組合密封圈103，用于保證測量結構的密封性，防止氣體在連接處發生泄漏影響測量結果。

其中，所述紅外窗片105采用氟化鋇材料，可通過的波長范圍為8-14μm。

其中，所述紅外窗片之間的空隙用于通過待測氣流，其距離即為有效吸收光程，調節范圍為0-100mm；

其中，所述法蘭石墨銅套直線軸承102通過法蘭軸承固定螺絲108安裝在主結構體上。