一种集成湿度监测单元的气体测量气室的制作方法

本发明涉及烟气检测设备技术领域，具体涉及一种集成湿度监测单元的气体测量气室。

背景技术：

目前烟气排放监测需要测量烟气中的so2、no、no2等污染物浓度的方法是多样化的，其中热湿法无需除湿，能够避免冷凝过程中so2、nh3等易溶于水的组分溶解损失，并且可以将气室置于采样管内部，设计成采样管和主机一体的结构，便于携带，因而更加适合便携式烟气分析。但是热湿法测量烟气组分时，紫外差分法测量的是烟气的湿气浓度，需要测量烟气的含湿量，然后转换为干气浓度，所以必须配置烟气湿度监测单元。

申请号为201910813875.6的专利公开了一种提高热湿法光路系统稳定性的方法及其气室、测量仪，但在此专利所公开的技术方案中，其存在如下不足：

(1)烟气湿度单元没有预留安装位置，无法直接测量气室内烟气的含湿量，并且湿度监测单元的安装位置和安装方式，会影响烟气含湿量测试结果，进而影响烟气浓度的准确度；

(2)在气室发光端使用单一曲率的平凸透镜进行光纤传输，会因色散而导致接收到的不同波长的光强度不同，致使所需波段接收到的光强难以达到所需强度。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种集成湿度监测单元的气体测量气室，提高烟气含湿量测试的准确性，进而保证烟气测量浓度的准确性，在光路中设置双曲率平凸透镜，减小色散对光强调节难度的影响，提高气室光强调节易操作性。

本发明提供一种集成湿度监测单元的气体测量气室，其包括气室前座、透镜座、角锥棱镜、楔形棱镜，气室透镜座体、准直透镜、光纤滑动座和湿度检测单元，其中：

所述气室前座的一端连接所述透镜座；

所述透镜座上固定设置所述角锥棱镜和所述楔形棱镜，且所述角锥棱镜靠近于所述气室前座的一侧所设置，所述角锥棱镜和所述楔形棱镜的中心轴在同一直线上；

所述气室透镜座体上设置所述准直透镜、所述光纤滑动座和所述湿度检测单元，所述准直透镜和所述光纤滑动座位轴线平行且不重合，且所述准直透镜靠近于所述气室前座一侧所设置，所述准直透镜的中心轴与所述角锥棱镜的中心轴相平行且间隔设置；

在所述准直透镜的中心轴为中心的预设半径范围内，所述准直透镜的曲率半径为第一曲率半径，沿所述准直透镜的中心轴为中心的预设半径范围外且至所述准直透镜的外缘部，所述准直透镜的曲率半径为第二曲率半径，所述第一曲率半径大于所述第二曲率半径。

进一步地，所述第一曲率半径的尺寸范围为11mm-13mm，所述第二曲率半径的尺寸范围为8mm-10.5mm。

进一步地，所述预设半径尺寸为3.5mm。

进一步地，所述角锥棱镜通过角锥固定垫连接于所述透镜座上。

进一步地，所述准直透镜为平凸透镜或者双凸透镜。

进一步地，所述气室透镜座体上设置烟气出口，烟气经由所述烟气出口向外排放。

进一步地，所述透镜座的端部设置压圈，所述压圈套设于所述楔形棱镜的外壁。

进一步地，还包括气室筒，所述气室筒的外部包裹有加热膜或加热带。

进一步地，还设置真空隔热管或带有隔热材料的保护管。

本发明的有益效果体现在：本发明提供一种集成湿度监测单元的气体测量气室，其包括气室前座、气室筒、透镜座、角锥棱镜、楔形棱镜，气室透镜座体、准直透镜、光纤滑动座和湿度检测单元，透镜座上固定设置角锥棱镜和楔形棱镜且角锥棱镜靠近于气室前座一侧所设置，角锥棱镜和楔形棱镜位于同一中心轴；气室透镜座体上设置准直透镜、光纤滑动座和湿度检测单元，准直透镜的中心轴与角锥棱镜的中心轴相平行且间隔设置，当由于气室结构有轻微变形，造成楔形棱镜和角锥棱镜的角度发生一定变化时，接收光纤接收到的光能量基本不变，提高装配稳定性，准直透镜为双曲率进而减小了色散对调光的影响，使气室光强的调节更加方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例提供的一种集成湿度监测单元的气体测量气室结构图；

图2为本发明实施例中气室单元内的光路示意图，其中：

a：发射光纤；b：接收光纤；c：准直透镜中心轴；

d：准直透镜中心轴和角锥透镜的中心轴；

图3为本发明实施例中准直透镜的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参照图1所示，该集成湿度监测单元的气体测量气室其包括真空隔热外管11、真空隔热内管12、气室单元、气室前座13、真空隔热管法兰盘14和采样管连接法兰15。

气室单元外部设置有真空隔热管或带有隔热材料的保护管，示例地，可包括真空隔热内管12和真空隔热外管11，其中，真空隔热内管12设置于真空隔热外管11内。

真空隔热内管12和真空隔热外管11的一端部连接真空隔热管法兰盘14，真空隔热内管12和真空隔热外管11的另一端部连接采样管连接法兰15，气室前座13与真空隔热管法兰盘14相连并压盖过滤组件的端部。

气室单元连接于真空隔热内管12内，气室单元包括气室前座21、加热管22、透镜座23、角锥棱镜24、楔形棱镜25，气室透镜座体26、准直透镜27、光纤滑动座28和湿度检测单元29。

气室前座21内设置热湿法四氟滤芯31，气室前座21的端部设置不锈钢烧结滤芯片32，由热湿法四氟滤芯31和不锈钢烧结滤芯片32实现对经由气室前座13所输送的烟气进行过滤处理。

气室前座13与气室前座21的端部相连，气室前座21的另一端连接透镜座23和加热管22，透镜座23容纳于加热管22内。气室筒的外部包裹有加热膜或加热带。

透镜座23上固定设置角锥棱镜24和楔形棱镜25且角锥棱镜24靠近于气室前座13一侧所设置，角锥棱镜24和楔形棱镜25位于同一中心轴，角锥棱镜24通过角锥固定垫241连接于透镜座23上。

请参考图2所示，气室透镜座体26上设置准直透镜27、光纤滑动座28和湿度检测单元29，准直透镜27和光纤滑动座28位于同一轴线且准直透镜27靠近于气室前座13一侧所设置，准直透镜27的中心轴与角锥棱镜24的中心轴相平行且间隔设置，准直透镜27的凸出面朝向于气室前座13。发射光纤偏离主中心轴，经准直透镜27后的平行光与主中心轴成一个夹角。楔形棱镜25为中间厚，两边薄关于中心对称的双楔形透光玻璃，平行光入射后，出射光会向中心偏转，偏转的角度与楔形棱镜25两面的夹角以及折射率有关。楔形棱镜25的楔形角使得平行光入射后成为与主中心轴平行的光线，入射到角锥棱镜24上。根据角锥棱镜24特性，经过角锥棱镜24各全反射面反射后，出射光线发生侧移，并且与入射光线成180°后出射，经过楔形棱镜25的另外一部分后，出射光线向主中心轴偏转，经过准直透镜27后正好汇聚到接收光纤端部。由于楔形棱镜25的偏转角在入射角稍有变化时基本上不变，并且角锥棱镜始终使入射光线反转180°，因此该系统对楔形棱镜25和角锥棱镜的安装角度不敏感，当由于气室结构有轻微变形，造成楔形棱镜25和角锥棱镜的角度发生一定变化时，接收光纤接收到的光能量基本不变，因此具有高稳定性。

气室透镜座体26上设置烟气出口，烟气经由烟气出口向外排放。透镜座23的端部设置压圈231，压圈231套设于楔形棱镜25的外壁。

请参考图3所示，沿准直透镜27的中心轴为中心的预设半径范围内，准直透镜27的曲率半径为第一曲率半径，沿准直透镜27的中心轴为中心的预设半径范围外且至准直透镜27的外缘部，准直透镜27的曲率半径为第二曲率半径，第一曲率半径大于第二曲率半径。其中，第一曲率半径的尺寸范围为11mm-13mm，第二曲率半径的尺寸范围为8mm-10.5mm，预设半径尺寸为3.5mm。准直透镜27为双曲率平凸透镜，减小色散对调光的影响，使气室光强的调节更加方便。

综上所述，本发明的有益效果体现在：本发明提供一种集成湿度监测单元的气体测量气室，其包括气室前座、加热管、透镜座、角锥棱镜、楔形棱镜，气室透镜座体、准直透镜、光纤滑动座和湿度检测单元，透镜座上固定设置角锥棱镜和楔形棱镜且角锥棱镜靠近于气室前座一侧所设置，角锥棱镜和楔形棱镜位于同一中心轴；气室透镜座体上设置准直透镜、光纤滑动座和湿度检测单元，准直透镜的中心轴与角锥棱镜的中心轴相平行且间隔设置，当由于气室结构有轻微变形，造成楔形棱镜和角锥棱镜的角度发生一定变化时，接收光纤接收到的光能量基本不变，提高装配稳定性，准直透镜为双曲率进而减小了色散对调光的影响，使气室光强的调节更加方便。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。