专利名称：红外线气体浓度分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体浓度检测装置，尤其是一种红外线气体浓度分析仪，主要用来测量气体中某种或几种分子的浓度。
背景技术：
红外气体分析仪是利用光能量被气体分子选择特定频率吸收的吸收光谱原理，来测量气体的浓度。红外气体分析仪由光发射单元、气室、光接收单元、数据处理单元以及其它辅助单元组成。光发射单元包括各种红外光源，其发射的红外光射入气室，被气室中的气体吸收衰减后，照射到接收单元。接收单元一般包括红外探测器，它将红外光的吸收衰减变化量转化为电信号变化量，该电信号被数据处理单元处理后，即可得到被测气体中某些分子的浓度值。具体来说，光源发射出的特定波长的红外光穿过被测气体时，被测气体吸收，导致特定频率光的强度产生衰减，光强度的衰减与被测气体浓度相关。因此，通过测量光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。例如专利号为CN85104270、CN85104309、CN92112896.7、CN94194491.3、CN00803825.2、CN00238371.3、CN95206150.3的专利所公开的技术内容。通常气室是含有被测气体的较大尺寸的封闭部件或者是一段开放的空间，红外光在其中是以近似直线传播或者是经过多次反射的折线传播的。因而气室需要有一定的传播长度产生足够的光损耗，这使红外线式气体分析仪体积较大、笨重，并且需要对光发射单元、接收单元进行对准调节，这对分析仪的维护也产生重要问题。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑的，适合便携和廉价的红外线气体浓度分析仪。
本发明包括光发射单元、光接收单元、数据处理单元。中空的光子晶体光纤一端和光发射单元的红外光源均连接在进气连接单元上，并且光子晶体光纤的端口与光发射单元的红外光源位置对应，实现光耦合。所述的进气连接单元为中空，设有进气口，待测气体可以通过进气口通入中空的光子晶体光纤。光子晶体光纤另一端和光接收单元的红外探测器连接在出气连接单元上，并且光子晶体光纤的端口与光接收单元的红外探测器位置对应，实现光耦合。所述的出气连接单元为中空，设有出气口，光子晶体光纤中的待测气体可以通过出气口排出。光发射单元的控制信号输入端和光接收单元的信号输出端均与数据处理单元电连接。
所述的光发射单元的红外光源可以通过连接光纤与进气连接单元连接，连接光纤的端口与光子晶体光纤的端口位置对应，实现光耦合。所述的光接收单元的红外探测器可以通过连接光纤与出气连接单元连接，连接光纤的端口与光子晶体光纤的端口位置对应，实现光耦合。
所述的光发射单元的红外光源或光接收单元的红外探测器可以通过光滤波器与进气连接单元或出气连接单元连接。
所述的光发射单元的红外光源或光接收单元的红外探测器与连接光纤之间可以设有光滤波器。
所述的连接光纤的中部可以设有光滤波器。
本发明中的光发射单元、光接收单元和数据处理单元采用现有红外气体分析仪相应的装置，为成熟技术。
本发明利用光子晶体光纤能束缚传导光的特性以及其芯层可以是空心的特点，直接将光子晶体光纤的中空芯层作为气室，光在其中以导波的形式传播的。其主要优点是，由于光子晶体光纤具有柔韧性、可以卷曲起来，光在其中传播也以导波的方式沿着光纤弯曲传播，因而气室的尺寸可以很小；增加光子晶体光纤的长度可以增加光传播的路径长度，从而增加气体对光吸收的幅度，提高红外线式气体分析仪的性能；光子晶体光纤的重量很轻，能大幅减轻分析仪的重量。
图1为本发明一个实施例的结构示意图；图2为本发明另一实施例的结构示意图；图3为本发明又一实施例的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1如图1所示，中空的光子晶体光纤6一端连接在进气连接单元4上并与进气连接单元4相通，另一端连接在出气连接单元8上并与出气连接单元8相通。进气连接单元4为中空，设有进气口5；出气连接单元8为中空，设有出气口7。待测气体可以通过进气连接单元4的进气口5通入光子晶体光纤6，经过光子晶体光纤6通过出气连接单元8的出气口7排出，这样光子晶体光纤6内充满了待测气体。光发射单元2的红外光源3连接在进气连接单元4上，控制信号输入端与数据处理单元1电连接。光接收单元10的红外探测器9连接在出气连接单元8上，信号输出端与数据处理单元1电连接。光子晶体光纤6的一个端口与光发射单元1的红外光源3位置对应，另一个端口与光接收单元10的红外探测器9位置对应，均实现光耦合。数据处理单元1控制的光发射单元2发射的红外光射入光子晶体光纤6，被光子晶体光纤6中的气体吸收衰减后，照射到光接收单元10，它将光强衰减变化量转化为电信号变化量，该电信号被数据处理单元1处理后，即可得到被测气体中某些分子的浓度值。
实施例2如图2所示，中空的光子晶体光纤6一端连接在进气连接单元4上并与进气连接单元4相通，另一端连接在出气连接单元8上并与出气连接单元8相通。进气连接单元4为中空，设有进气口5；出气连接单元8为中空，设有出气口7。待测气体可以通过进气连接单元4的进气口5通入光子晶体光纤6，经过光子晶体光纤6通过出气连接单元8的出气口7排出，这样光子晶体光纤6内充满了待测气体。光发射单元2的红外光源3通过连接光纤11连接在进气连接单元4上，控制信号输入端与数据处理单元1电连接。光接收单元10的红外探测器9通过连接光纤12连接在出气连接单元8上，信号输出端与数据处理单元1电连接。光接收单元10的红外探测器9和连接光纤12之间设有光滤波器13。与红外光源3及与红外探测器9连接的连接光纤11和12与光子晶体光纤6的两个端口分别位置对应，均实现光耦合。数据处理单元1控制的光发射单元2发射的红外光射入光子晶体光纤6，被光子晶体光纤6中的气体吸收衰减后，照射到光接收单元10，它将光强衰减变化量转化为电信号变化量，该电信号被数据处理单元1处理后，即可得到被测气体中某些分子的浓度值。光滤波器13可以滤除不需要频率的红外光。
实施例3如图3所示，中空的光子晶体光纤6一端连接在进气连接单元4上并与进气连接单元4相通，另一端连接在出气连接单元8上并与出气连接单元8相通。进气连接单元4为中空，设有进气口5；出气连接单元8为中空，设有出气口7。待测气体可以通过进气连接单元4的进气口5通入光子晶体光纤6，经过光子晶体光纤6通过出气连接单元8的出气口7排出，这样光子晶体光纤6内充满了待测气体。光发射单元2的红外光源3通过连接光纤11连接在进气连接单元4上，控制信号输入端与数据处理单元1电连接。光接收单元10的红外探测器9通过连接光纤12连接在出气连接单元8上，信号输出端与数据处理单元1电连接，连接光纤12的中部设有光滤波器13。与红外光源3及与红外探测器9连接的连接光纤11和12与光子晶体光纤6的两个端口分别位置对应，均实现光耦合。数据处理单元1控制的光发射单元2发射的红外光射入光子晶体光纤6，被光子晶体光纤6中的气体吸收衰减后，照射到光接收单元10，它将光强衰减变化量转化为电信号变化量，该电信号被数据处理单元1处理后，即可得到被测气体中某些分子的浓度值。光滤波器13可以滤除不需要频率的红外光。
权利要求
1.红外线气体浓度分析仪，包括光发射单元、光接收单元和数据处理单元，其特征在于中空的光子晶体光纤一端和光发射单元的红外光源均连接在进气连接单元上，并且光子晶体光纤的端口与光发射单元的红外光源位置对应，所述的进气连接单元为中空，设有进气口，待测气体可以通过进气口通入中空的光子晶体光纤；光子晶体光纤另一端和光接收单元的红外探测器连接在出气连接单元上，并且光子晶体光纤的端口与光接收单元的红外探测器位置对应，所述的出气连接单元为中空，设有出气口，光子晶体光纤中的待测气体可以通过出气口排出；光发射单元的控制信号输入端和光接收单元的信号输出端均与数据处理单元电连接。
2.如权利要求1所述的红外线气体浓度分析仪，其特征在于所述的光发射单元的红外光源通过连接光纤与进气连接单元连接，连接光纤的端口与光子晶体光纤的端口位置对应；所述的光接收单元的红外探测器通过连接光纤与出气连接单元连接，连接光纤的端口与光子晶体光纤的另一端口位置对应。
3.如权利要求1所述的红外线气体浓度分析仪，其特征在于所述的光发射单元的红外光源通过光滤波器与进气连接单元连接。
4.如权利要求1所述的红外线气体浓度分析仪，其特征在于所述的光接收单元的红外探测器通过光滤波器与出气连接单元连接。
5.如权利要求2所述的红外线气体浓度分析仪，其特征在于所述的光发射单元的红外光源和连接光纤之间设有光滤波器。
6.如权利要求2所述的红外线气体浓度分析仪，其特征在于所述的光接收单元的红外探测器和连接光纤之间设有光滤波器。
7.如权利要求2所述的红外线气体浓度分析仪，其特征在于所述的连接光纤的中部设有光滤波器。
全文摘要
本发明涉及一种红外线气体浓度分析仪。现有产品体积较大、不易维护。本发明包括光发射单元、光接收单元和数据处理单元。中空的光子晶体光纤一端和光发射单元的红外光源均连接在进气连接单元上，且位置对应。待测气体可以通过进气口通入光子晶体光纤。光子晶体光纤另一端和光接收单元的红外探测器连接在出气连接单元上，且位置对应。光子晶体光纤中的待测气体可以通过出气口排出。光发射单元的控制信号输入端和光接收单元的信号输出端均与数据处理单元电连接。本发明中直接将光子晶体光纤的中空芯层作为气室，体积小、性能好。
文档编号G01N21/35GK1800828SQ20061004913
公开日2006年7月12日 申请日期2006年1月17日 优先权日2006年1月17日
发明者卢山鹰 申请人:杭州电子科技大学