一種m形長(zhǎng)光程氣室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種M形長(zhǎng)光程氣室，包括有氣室筒體，氣室筒體內(nèi)一端并行設(shè)置有第一平面鏡、第二平面鏡，氣室筒體內(nèi)另一端呈品字形設(shè)置有第一準(zhǔn)直透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、第三平面鏡，光源的光束經(jīng)一個(gè)光纖導(dǎo)入至第一準(zhǔn)直透鏡，經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后經(jīng)第一平面鏡反射至第三平面鏡，然后經(jīng)第三平面鏡反射至第二平面鏡，最后經(jīng)第二平面鏡反射至第二準(zhǔn)直透鏡后，經(jīng)第二準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后出射。本發(fā)明在氣室筒體內(nèi)形成似M形光路，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)小直徑筒體下，計(jì)算光程等于4倍于單筒體長(zhǎng)度的檢測(cè)裝置。
【專利說(shuō)明】一種Μ形長(zhǎng)光程氣室

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣室領(lǐng)域，具體是一種Μ形長(zhǎng)光程氣室。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)正面臨著十分嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。研制能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境氣體的分析儀器對(duì)改善人類的生存環(huán)境具有重大的意義。由于所需監(jiān)測(cè)的污染氣體多為低于PPm量級(jí)乃至ppb量級(jí)的低濃度物質(zhì)，所以設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)必須具有足夠長(zhǎng)的光程長(zhǎng)才能達(dá)到檢測(cè)精度要求，同時(shí)考慮到成本、空間大小的約束，所以長(zhǎng)光程氣體檢測(cè)氣室的研制是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵及難點(diǎn)所在。
[0003]應(yīng)用于吸收型光纖氣體傳感器的氣室根據(jù)光束在氣室中的傳播路徑大致可以分為兩類:一類是單光路氣室，一類是多光路氣室。
[0004]光譜吸收法氣室的基本工作原理:如果光源光譜覆蓋一個(gè)或多個(gè)氣體的吸收線，則光通過(guò)待測(cè)氣體時(shí)就會(huì)發(fā)生衰減，輸入光強(qiáng)Ii，輸出光強(qiáng)^和氣體的濃度C之間滿足比爾-朗伯定理，即:
[0005]Ιο = ?Ζκ
[0006]L表示氣體的厚度，即光輻射經(jīng)過(guò)吸收氣體的路程，現(xiàn)有的設(shè)備為兩透鏡之間的間距，K表示待測(cè)吸收系數(shù)。
[0007]通過(guò)檢測(cè)Ii和、便可得到待測(cè)氣體的濃度。由上式可知，光束與氣體的作用長(zhǎng)度是決定光纖氣體傳感器的靈敏度的一個(gè)重要因素，傳感長(zhǎng)度越長(zhǎng)靈敏度越高，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量增加傳感長(zhǎng)度，同時(shí)考慮減小體積。
[0008]單光路吸收氣室也稱透射型吸收氣室。在單光路氣室中，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直的光束只在氣室中經(jīng)過(guò)一次。因此，傳感長(zhǎng)度即為氣室中容納氣體的長(zhǎng)度，這種常規(guī)的透射型氣室一般為圓柱體。它由一組輸入透鏡、氣室腔和一組輸出透鏡組成，從輸入光纖出射的光，經(jīng)輸入透鏡準(zhǔn)直，變?yōu)槠叫泄?，穿過(guò)氣室，再由透鏡耦合到輸出光纖中。氣室的長(zhǎng)度可從幾厘米到幾米，視需求而定。這種氣室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸較大?，F(xiàn)有的多光路氣室又稱反射式氣室，一般由多塊平面或凹面反射鏡組成，利用反射鏡使光路在氣室中經(jīng)過(guò)多次反射，從而達(dá)到增加有效傳感長(zhǎng)度的目的，但這種氣室大多光路結(jié)構(gòu)尺寸大，加工精度高，調(diào)試復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種Μ形長(zhǎng)光程氣室，以彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0011]—種Μ形長(zhǎng)光程氣室,包括有氣室筒體，其特征在于:氣室筒體內(nèi)一端并行設(shè)置有第一平面鏡、第二平面鏡，氣室筒體內(nèi)另一端呈品字形設(shè)置有第一準(zhǔn)直透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、第三平面鏡，所述第一平面鏡位于第一準(zhǔn)直透鏡出射光路上，第三平面鏡位于第一平面鏡反射光路上，第二平面鏡位于第三平面鏡反射光路上，第二準(zhǔn)直透鏡位于第二平面鏡反射光路上，光源的光束經(jīng)一個(gè)光纖導(dǎo)入至第一準(zhǔn)直透鏡，經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后出射至第一平面鏡，再經(jīng)第一平面鏡反射至第三平面鏡，然后經(jīng)第三平面鏡反射至第二平面鏡，最后經(jīng)第二平面鏡反射至第二準(zhǔn)直透鏡后，經(jīng)第二準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后出射，第二準(zhǔn)直透鏡出射光經(jīng)另一個(gè)光纖導(dǎo)出氣室筒體，從而在氣室筒體內(nèi)構(gòu)成空間的似Μ形光路。
[0012]所述的一種Μ形長(zhǎng)光程氣室，其特征在于:所述氣室筒體左端開(kāi)口，右端封閉，氣室筒體右端端壁開(kāi)有進(jìn)氣口，氣室筒體側(cè)壁左端開(kāi)有出氣口，氣室筒體左端開(kāi)口中密封裝入有光纖座，從而在氣室筒體內(nèi)形成密閉的空間，所述光纖分別設(shè)置在光纖座中，其中一個(gè)光纖一端連接至光源、另一端耦合至第一準(zhǔn)直透鏡，另一個(gè)光纖一端耦合至第二準(zhǔn)直透鏡、另一端連接至光譜儀。
[0013]所述的一種Μ形長(zhǎng)光程氣室，其特征在于:所述氣室筒體內(nèi)共中心軸設(shè)置有氣室架，所述第一準(zhǔn)直透鏡通過(guò)透鏡座、第二準(zhǔn)直透鏡通過(guò)透鏡座、第三平面鏡通過(guò)平面鏡座呈品字形設(shè)置在氣室架內(nèi)左端，所述第一、第二平面鏡分別各自通過(guò)平面鏡座并行設(shè)置在氣室架內(nèi)右端。
[0014]所述的一種Μ形長(zhǎng)光程氣室，其特征在于:所述透鏡座、平面鏡座分別設(shè)置為喇叭口狀，透鏡座、平面鏡座分別膠粘在氣室架內(nèi)對(duì)應(yīng)端。
[0015]本發(fā)明由準(zhǔn)直透鏡、平面鏡、光纖、透鏡座、平面鏡座、光纖座、氣室架、氣室筒體組成。將兩個(gè)相同準(zhǔn)直透鏡及三個(gè)相同平面鏡置于氣室架兩端一定斜角位置上，利用透鏡準(zhǔn)直及平面鏡反射原理，在氣室筒體內(nèi)形成似Μ形光路，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)小直徑筒體下，計(jì)算光程等于4倍于單筒體長(zhǎng)度的檢測(cè)裝置。
[0016]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為:
[0017]1、鏡片種類、規(guī)格少、體積小，精密設(shè)計(jì)各個(gè)鏡片位置及角度，使所有鏡片排布直徑小于30mm,即氣室外殼直徑小于40mm,制作成本低,光程長(zhǎng)，測(cè)試精度提高。
[0018]2、鏡片安裝座加工成喇叭口，注膠安裝牢固性、密封性好，提高測(cè)試準(zhǔn)確性。
[0019]3、氣室筒體外調(diào)試光路，調(diào)試點(diǎn)少，且簡(jiǎn)單，便于安裝、維護(hù)，降低維護(hù)成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝配俯視圖。
[0021]圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝配側(cè)視圖。
[0022]圖3為本發(fā)明中氣室架部分結(jié)構(gòu)三維圖。
[0023]圖4為本發(fā)明似Μ形長(zhǎng)光程氣室光路二維示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1、圖2及圖3所示，一種Μ形長(zhǎng)光程氣室，包括有氣室筒體1，氣室筒體1內(nèi)一端并行設(shè)置有第一平面鏡2、第二平面鏡3，氣室筒體1內(nèi)另一端呈品字形設(shè)置有第一準(zhǔn)直透鏡4、第二準(zhǔn)直透鏡5、第三平面鏡6，第一平面鏡2位于第一準(zhǔn)直透鏡4出射光路上，第三平面鏡6位于第一平面鏡2反射光路上，第二平面鏡3位于第三平面鏡6反射光路上，第二準(zhǔn)直透鏡5位于第二平面鏡3反射光路上。
[0025]如圖4所示，光源的光束經(jīng)一個(gè)光纖7導(dǎo)入至第一準(zhǔn)直透鏡4，經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡4準(zhǔn)直后出射至第一平面鏡2，再經(jīng)第一平面鏡2反射至第三平面鏡6，然后經(jīng)第三平面鏡6反射至第二平面鏡3，最后經(jīng)第二平面鏡3反射至第二準(zhǔn)直透鏡5后，經(jīng)第二準(zhǔn)直透鏡5準(zhǔn)直后出射，第二準(zhǔn)直透鏡5出射光經(jīng)另一個(gè)光纖8導(dǎo)出氣室筒體1，從而在氣室筒體1內(nèi)構(gòu)成空間的似Μ形光路。
[0026]氣室筒體1左端開(kāi)口，右端封閉，氣室筒體1右端端壁開(kāi)有進(jìn)氣口 9，氣室筒體1側(cè)壁左端開(kāi)有出氣口 10，氣室筒體1左端開(kāi)口中密封裝入有光纖座11，從而在氣室筒體1內(nèi)形成密閉的空間，光纖7、8分別設(shè)置在光纖座11中，其中一個(gè)光纖7 —端連接至光源、另一端耦合至第一準(zhǔn)直透鏡4，另一個(gè)光纖8 一端耦合至第二準(zhǔn)直透鏡5、另一端連接至光譜儀。
[0027]氣室筒體1內(nèi)共中心軸設(shè)置有氣室架12，第一準(zhǔn)直透鏡4通過(guò)透鏡座、第二準(zhǔn)直透鏡5通過(guò)透鏡座、第三平面鏡6通過(guò)平面鏡座呈品字形設(shè)置在氣室架12內(nèi)左端，第一、第二平面鏡2、3分別各自通過(guò)平面鏡座并行設(shè)置在氣室架12內(nèi)右端。
[0028]透鏡座13、平面鏡座14分別設(shè)置為喇叭口狀，透鏡座13、平面鏡座14分別膠粘在氣室架12內(nèi)對(duì)應(yīng)端。
[0029]裝配、調(diào)試時(shí)，將第一、第二共兩片準(zhǔn)直透鏡、第一、第二及第三共三片平面鏡分別用紫外膠各自粘貼在透鏡座與平面鏡座上，分別形成兩個(gè)透鏡組件和三個(gè)平面鏡組件，光照射烘干24小時(shí)后，將兩個(gè)透鏡組件與一個(gè)平面鏡組件呈品字形組裝在氣室架一端，將其余兩個(gè)平面鏡組件并行組裝在氣室架另一端。
[0030]被檢測(cè)氣體由進(jìn)氣口進(jìn)入氣室，再由出氣口口流出，氙燈光源經(jīng)光纖傳入的光經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后射入到氣室架另一端第一平面鏡上，第一平面鏡將光束再反射入第三平面鏡上，第三平面鏡再將光束反射入第二平面鏡上，第二平面鏡再將光束反射入對(duì)面第二準(zhǔn)直透鏡，第二準(zhǔn)直透鏡出射光束經(jīng)光纖傳入到光譜儀。光譜儀計(jì)算氣體厚度尺寸4倍于筒體長(zhǎng)度尺寸。
【權(quán)利要求】
1.一種M形長(zhǎng)光程氣室，包括有氣室筒體，其特征在于:氣室筒體內(nèi)一端并行設(shè)置有第一平面鏡、第二平面鏡，氣室筒體內(nèi)另一端呈品字形設(shè)置有第一準(zhǔn)直透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、第三平面鏡，所述第一平面鏡位于第一準(zhǔn)直透鏡出射光路上，第三平面鏡位于第一平面鏡反射光路上，第二平面鏡位于第三平面鏡反射光路上，第二準(zhǔn)直透鏡位于第二平面鏡反射光路上，光源的光束經(jīng)一個(gè)光纖導(dǎo)入至第一準(zhǔn)直透鏡，經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后出射至第一平面鏡，再經(jīng)第一平面鏡反射至第三平面鏡，然后經(jīng)第三平面鏡反射至第二平面鏡，最后經(jīng)第二平面鏡反射至第二準(zhǔn)直透鏡后，經(jīng)第二準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后出射，第二準(zhǔn)直透鏡出射光經(jīng)另一個(gè)光纖導(dǎo)出氣室筒體，從而在氣室筒體內(nèi)構(gòu)成空間的似M形光路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種M形長(zhǎng)光程氣室，其特征在于:所述氣室筒體左端開(kāi)口，右端封閉，氣室筒體右端端壁開(kāi)有進(jìn)氣口，氣室筒體側(cè)壁左端開(kāi)有出氣口，氣室筒體左端開(kāi)口中密封裝入有光纖座，從而在氣室筒體內(nèi)形成密閉的空間，所述光纖分別設(shè)置在光纖座中，其中一個(gè)光纖一端連接至光源、另一端耦合至第一準(zhǔn)直透鏡，另一個(gè)光纖一端耦合至第二準(zhǔn)直透鏡、另一端連接至光譜儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種M形長(zhǎng)光程氣室，其特征在于:所述氣室筒體內(nèi)共中心軸設(shè)置有氣室架，所述第一準(zhǔn)直透鏡通過(guò)透鏡座、第二準(zhǔn)直透鏡通過(guò)透鏡座、第三平面鏡通過(guò)平面鏡座呈品字形設(shè)置在氣室架內(nèi)左端，所述第一、第二平面鏡分別各自通過(guò)平面鏡座并行設(shè)置在氣室架內(nèi)右端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種M形長(zhǎng)光程氣室，其特征在于:所述透鏡座、平面鏡座分別設(shè)置為喇叭口狀，透鏡座、平面鏡座分別膠粘在氣室架內(nèi)對(duì)應(yīng)端。
【文檔編號(hào)】G01N21/01GK104316462SQ201410541836
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】楊杰, 王惠芳 申請(qǐng)人:安徽皖儀科技股份有限公司