一種tdlas氣體測(cè)溫檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)不斷提高，由原來(lái)的機(jī)械性質(zhì)的檢測(cè)手段逐步推進(jìn)到光電技術(shù)的檢測(cè)手段，其中氣體檢測(cè)為當(dāng)下最為熱門及具有社會(huì)市場(chǎng)的檢測(cè)手段，對(duì)氣體燃燒中的溫度及含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量，主要應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)，工程化設(shè)備的溫度檢測(cè)，如鋼鐵廠、鍋爐場(chǎng)等。原有的機(jī)械測(cè)量溫度設(shè)備指標(biāo)較低，精確度低，測(cè)量范圍小，基本不能滿足工業(yè)化的高溫作業(yè)要求。對(duì)于光電檢測(cè)技術(shù)，激光檢測(cè)精度高，誤差小，系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)便，基本滿足工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:如何提供一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)裝置。
[0005]( 二)技術(shù)方案
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)裝置，所述測(cè)溫檢測(cè)裝置以燃燒氣體場(chǎng)7為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場(chǎng)7 —側(cè)的為光源發(fā)射端，位于燃燒氣體場(chǎng)7另一側(cè)的為光源接收端；
[0007]所述光源發(fā)射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號(hào)調(diào)試器3、激光信號(hào)發(fā)生器4、單模光纖12、激光合束器5、光纖準(zhǔn)直器6 ;其中，所述第一激光器2a自帶有第一激光驅(qū)動(dòng)器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅(qū)動(dòng)器；所述光源接收端包括:平凸透鏡8、積分球10、第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、第一光電轉(zhuǎn)換器9a、第二光電轉(zhuǎn)換器％、光電變換器信號(hào)轉(zhuǎn)換線11 ;
[0008]所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號(hào)發(fā)生器4、激光信號(hào)調(diào)試器3的電源線接口相互連接并統(tǒng)一連接至電源的供電接口電源線I ;所述激光信號(hào)發(fā)生器4分別連接第一激光驅(qū)動(dòng)器、第二激光驅(qū)動(dòng)器以及激光信號(hào)調(diào)試器3 ;所述單模光纖12分別連接第一激光器2a輸出端口、第二激光器2b輸出端口以及激光合束器5輸入端口 ；所述激光合束器5輸入端口分別連接第一激光器2a及第二激光器2b各自傳輸?shù)膯文９饫w12 ;所述光纖準(zhǔn)直器6連接在激光合束器5后端輸出端；
[0009]所述平凸透鏡8位于燃燒氣體場(chǎng)中相對(duì)于光源發(fā)射端的另一側(cè)，位于光源接收端的前端，且處于所述光纖準(zhǔn)直器6的出射路徑上，平凸透鏡8中心位置與光纖準(zhǔn)直器6中心位置共軸；所述積分球10位于平凸透鏡8后端，且平凸透鏡8焦距位置在積分球10入光孔徑中；積分球10內(nèi)部有一進(jìn)光口及兩路出光口，根據(jù)所述第一激光器2a及第二激光器2b的激光波長(zhǎng)不同進(jìn)行濾光片分光，使得由一束光經(jīng)積分球10濾光片進(jìn)行分光，分出各自頻率光有出光口各自打出；在積分球10兩個(gè)出光口處各自設(shè)置有光電探測(cè)器，分為第一光電探測(cè)器及第二光電探測(cè)器，第一光電探測(cè)器連接第一光電轉(zhuǎn)換器9a，第二光電探測(cè)器連接第二光電轉(zhuǎn)換器9b ;且第一光電轉(zhuǎn)換器9a響應(yīng)波段與第一激光器2a工作波段相匹配，第二光電轉(zhuǎn)換器9b響應(yīng)波段與第二激光器2b工作波段相匹配，第一光電轉(zhuǎn)換器9a和第二光電轉(zhuǎn)換器9b后端通過(guò)光電變換器信號(hào)轉(zhuǎn)換線11連接計(jì)算機(jī)；其中，所述光纖準(zhǔn)直器6發(fā)出的激光束、平凸透鏡8、積分球10入光口徑三者在同一光軸各自中心對(duì)稱。
[0010](三)有益效果
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提出一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)裝置，采用高能半導(dǎo)體可協(xié)調(diào)激光器作為工作光源，利用光學(xué)透鏡吸收聚焦的方法，檢測(cè)待測(cè)燃燒氣體的溫度，測(cè)量結(jié)果精確度高，系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)便。
[0012]本發(fā)明的有益效果:采用高能半導(dǎo)體可協(xié)調(diào)激光器作為工作光源，激光器在特定波動(dòng)可變頻探測(cè)，探測(cè)范圍精確較寬，光束聚集性較好。測(cè)量結(jié)果精確度高，散失能量較小，系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)便。適用于工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1-電源線、2a_第一激光器(自帶第一激光驅(qū)動(dòng)器)、2b_第二激光器(自帶第二激光驅(qū)動(dòng)器)、3-激光信號(hào)調(diào)試器、4-激光信號(hào)發(fā)生器、5-激光合束器、6-光纖準(zhǔn)直器、7-燃燒氣體場(chǎng)、8-平凸透鏡、9a-第一光電轉(zhuǎn)換器、9b-第二光電轉(zhuǎn)換器、10-積分球、11-光電變換器信號(hào)轉(zhuǎn)換線、12-單模光纖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0016]為解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)裝置，如圖1所示，所述測(cè)溫檢測(cè)裝置以燃燒氣體場(chǎng)7為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場(chǎng)7 —側(cè)的為光源發(fā)射端，位于燃燒氣體場(chǎng)7另一側(cè)的為光源接收端；
[0017]所述光源發(fā)射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號(hào)調(diào)試器3、激光信號(hào)發(fā)生器4、單模光纖12、激光合束器5、光纖準(zhǔn)直器6 ;其中，所述第一激光器2a自帶有第一激光驅(qū)動(dòng)器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅(qū)動(dòng)器；所述光源接收端包括:平凸透鏡8、積分球10、第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、第一光電轉(zhuǎn)換器9a、第二光電轉(zhuǎn)換器％、光電變換器信號(hào)轉(zhuǎn)換線11 ;
[0018]所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號(hào)發(fā)生器4、激光信號(hào)調(diào)試器3的電源線接口相互連接并統(tǒng)一連接至電源的供電接口電源線I ;所述激光信號(hào)發(fā)生器4分別連接第一激光驅(qū)動(dòng)器、第二激光驅(qū)動(dòng)器以及激光信號(hào)調(diào)試器3 ;所述單模光纖12分別連接第一激光器2a輸出端口、第二激光器2b輸出端口以及激光合束器5輸入端口 ；所述激光合束器5輸入端口分別連接第一激光器2a及第二激光器2b各自傳輸?shù)膯文９饫w12 ;所述光纖準(zhǔn)直器6連接在激光合束器5后端輸出端；
[0019]所述平凸透鏡8位于燃燒氣體場(chǎng)中相對(duì)于光源發(fā)射端的另一側(cè)，位于光源接收端的前端，且處于所述光纖準(zhǔn)直器6的出射路徑上，平凸透鏡8中心位置與光纖準(zhǔn)直器6中心位置共軸；所述積分球10位于平凸透鏡8后端，且平凸透鏡8焦距位置在積分球10入光孔徑中；積分球10內(nèi)部有一進(jìn)光口及兩路出光口，根據(jù)所述第一激光器2a及第二激光器2b的激光波長(zhǎng)不同進(jìn)行濾光片分光，使得由一束光經(jīng)積分球10濾光片進(jìn)行分光，分出各自頻率光有出光口各自打出；在積分球10兩個(gè)出光口處各自設(shè)置有光電探測(cè)器，分為第一光電探測(cè)器及第二光電探測(cè)器，第一光電探測(cè)器連接第一光電轉(zhuǎn)換器9a，第二光電探測(cè)器連接第二光電轉(zhuǎn)換器9b ;且第一光電轉(zhuǎn)換器9a響應(yīng)波段與第一激光器2a工作波段相匹配，第二光電轉(zhuǎn)換器9b響應(yīng)波段與第二激光器2b工作波段相匹配，第一光電轉(zhuǎn)換器9a和第二光電轉(zhuǎn)換器9b后端通過(guò)光電變換器信號(hào)轉(zhuǎn)換線11連接計(jì)算機(jī)；其中，所述光纖準(zhǔn)直器6發(fā)出的激光束、平凸透鏡8、積分球10入光口徑三者在同一光軸各自中心對(duì)稱。
[0020]工作過(guò)程中，電源為整體檢測(cè)設(shè)備提供電壓，在供電的基礎(chǔ)上打開(kāi)激光器(含啟動(dòng)器)、激光信號(hào)調(diào)試器及激光信號(hào)發(fā)生器，其中信號(hào)發(fā)生器設(shè)定給出在相對(duì)檢測(cè)氣體頻率基準(zhǔn)值，并對(duì)信號(hào)調(diào)試器中在基準(zhǔn)值附近頻率及待測(cè)氣體重點(diǎn)采集的波長(zhǎng)范圍并加載鋸齒波信號(hào)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試后的激光束發(fā)出的光信號(hào)與調(diào)試時(shí)一致。激光在光纖介質(zhì)傳輸后在光纖出光口進(jìn)行光線的準(zhǔn)直后光束穿過(guò)燃燒場(chǎng)經(jīng)平凸透鏡折射聚焦到積分球中在積分球出口射出打在相應(yīng)的光電變換器中，在計(jì)算機(jī)中轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理計(jì)算出氣體實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)。
[0021]其中，此檢測(cè)裝系統(tǒng)加載于被檢測(cè)氣體的左右兩端，左端為發(fā)射部分，右端為接收部分。兩部分共同組成整體一套氣體實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度系統(tǒng)。
[0022]其中，在激光器的選取中，根據(jù)所待檢測(cè)燃燒場(chǎng)氣體的波長(zhǎng)譜線范圍來(lái)確定激光器的工作主要工作波段，其中選取的激光器在主要工作波段要與檢測(cè)氣體波段一致，波長(zhǎng)浮動(dòng)范圍略高于涵蓋待測(cè)波段，目的是在信號(hào)調(diào)諧波長(zhǎng)中更能擴(kuò)大找到待測(cè)波長(zhǎng)浮動(dòng)的確定范圍值。
[0023]其中，激光器選取為兩種待測(cè)氣體吸收波長(zhǎng)的激光器，目的對(duì)兩路激光信號(hào)進(jìn)行比對(duì)計(jì)算確定溫度。
[0024]其中，在激光的傳輸過(guò)程中，應(yīng)用單模光纖，且光纖傳輸與激光器匹配，單模光纖傳輸距離遠(yuǎn)，信號(hào)傳輸穩(wěn)定，衰減略低，符合工程化所需。
[0025]其中，兩路激光器傳輸?shù)墓饫w經(jīng)合束器，結(jié)合成一束兩種波長(zhǎng)模式的激光。
[0026]其中，光纖出射端口連接激光準(zhǔn)直器，目的在于激光束射出為平行光。
[0027]其中，右端接收系統(tǒng)的平凸透鏡焦距在積分球入光孔徑中，目的是確保所有激光束經(jīng)聚焦后全部進(jìn)入積分球。
[0028]其中，積分球內(nèi)部有一進(jìn)光口及兩路出光口，根據(jù)兩激光器波長(zhǎng)不同進(jìn)行濾光片分光，使得由一束光經(jīng)積分球?yàn)V光片進(jìn)行分光，分出各自頻率光有出光口各自打出。
[0029]其中，在積分球出光口安放光電轉(zhuǎn)換器，且轉(zhuǎn)換器響應(yīng)波段符合激光器主要工作波段，探測(cè)器后端轉(zhuǎn)換線連接計(jì)算機(jī)，并實(shí)時(shí)在計(jì)算機(jī)中傳輸轉(zhuǎn)換電信號(hào)圖像。
[0030]其中，整體檢測(cè)系統(tǒng)各器件空間位置調(diào)節(jié)完成后固定鎖定，發(fā)出的激光束、平凸透鏡、積分球入光口徑三者在同一光軸各