样品测量装置的制造方法_3

文档序号:8920981阅读:来源:国知局
路21上,其能够与所述第一光路21相互作用并将其向外透射出;所述检测单元还包括与所述参考室54相适配的第二探测器52,所述第二探测器52用于检测所述第一光路21与所述标准样品相互作用后的光辐射。所述标准样品可为气体,实际检测时,通过扫描所述标准样品的吸收峰位置,通过算法改变激光器的工作条件(例如工作电流、工作温度等),可以在线实时校准所述光源2的波长,由于光源2的波长随环境,特别是温度极易变化。当设置所述第二探测器52,使其对所述光源2的波长进行校准后,能够使得测量结果稳定,精度高,重复性好。更进一步,如果标准样品的某参数(种类、浓度、温度或压力)已知时,例如当标准样品为气体,且气体的浓度已知时,所述第二探测器接收到的光电信号可作为参比信号,通过算法,可实现样品测量装置的进行在线标定。
[0063]此外,所述检测单元还包括第三探测器53,其设置在所述第二光路22上,用于接收所述第二光路22的光辐射。所述第三探测器53接收的第二光路22的光辐射能够作为所述光源2大小的参考基准,从而能够根据所述第二光路22的光辐射信息改善光源2的工作状态、光强变化等问题,大大提高了整个样品测量装置的测量精度和可靠性。所述第一光路21与第二光路22上的器件可以互换,即所述参考室54也可设置在第二光路22上。具体的,在实际使用时,可以只用其中一路参考光和主光路,或者不用参考光只用主光路。
[0064]请参阅图5Α和5Β,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件的结构示意图。所述第二光学元件4可为光焦度为零的光学元件或系统,也可为具有光焦度的光学元件或系统。如图5Β所示,所述第二光学元件4的通光口径的形状并不作限定,可为矩形、圆形等各种形状。同样的所述第一光学元件3的通光口径的形状并不作限定,可为矩形、圆形等各种形状。
[0065]当所述第二光学元件4为光焦度为零的光学元件或光学系统时,所述第二光学元件4可为平板玻璃、弯月透镜、反射棱镜、单楔形窗、双楔形窗、望远镜光学组中的任意一种或多种组合。
[0066]请参阅图6,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为平板玻璃。当光路23进入所述第二光学元件4后,直接穿透所述第二光学元件4,沿着光路24出射,经过回返光学元件6后,沿着与所述光路24平行的光路25方向返回,再次进入所述第二光学元件4,穿透过所述第二光学元件4后,沿着光路26出射。
[0067]请参阅图7,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为无焦的弯月透镜,其光路的传播方向如图7所示,与所述图6中的平板玻璃类似。
[0068]请参阅图8,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为平行四边形棱镜,其光路的传播方向如图8所示,与所述图6中的平板玻璃类似。
[0069]请参阅图9,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为直角棱镜,其光路的传播方向如图9所示,光路23传播至所述第二光学元件4后,在其内反射膜上发生发射,并从所述第二光学元件4透射出,其透射出的光路24与光路23相垂直。光路24经过回返光学元件6后,沿着与所述光路24平行的光路25方向返回,再次进入所述第二光学元件4,穿透过所述第二光学元件4后,沿着光路26出射。
[0070]请参阅图10,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为达夫棱镜,其光路的传播方向如图10所示。
[0071]请参阅图11,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为菱形棱镜,其光路的传播方向如图11所示。
[0072]请参阅图12A和12B,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件布置示意图及内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为单楔形窗组,即所述第二光学元件4包括两个单楔形窗。如图12A所示,具有楔形面的两个窗口相互平行放置,使得光路23、光路24能够分别和光路25、光路26相平行。
[0073]请参阅图13A和13B,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件布置示意图及内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为双楔形窗组,即所述第二光学元件4包括两个双楔形窗。如图13A所示,具有楔形面的两个窗口相互平行放置,使得光路23、光路24能够分别和光路25、光路26相平行。
[0074]请参阅图14,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为一种望远系统,包括两个平行设置的凸透镜,其光路的传播方向如图14所示,光路23、光路24能够分别和光路25、光路26相平行。
[0075]请参阅图15,为本发明实施例中一种样品测量装置中第二光学元件内部的光路传播示意图。具体的,所述第二光学元件4可为另一种望远系统,包括平行设置的一个凸透镜和一个凹透镜,其光路的传播方向如图15所示,光路23、光路24能够分别和光路25、光路26相平行。
[0076]从这些实施方式可看出,上述第二光学元件4的具体形式并不作限定,在本发明实施方式的启发下,现有的还有其他光学器件或光学系统均可应用在本发明中,以此满足通用性的要求。
[0077]在本发明所述的样品测量装置中,所述由于所述第二光学元件4为光焦度为零的光学元件或光学系统,其使得在调整光路时,无需对所述第二光学元件4进行特殊对准测量光束或校准焦点,所述第一光学元件3、第二光学元件4、回返光学元件回返光学元件6能够根据实际测量环境需要沿着所述主光路Z方向平行移动,因而本发明所述样品测量装置能够根据实际测量环境调整所述第一光学元件3至第二光学元件4的距离L1、以及所述第二光学元件4至回返光学元件回返光学元件6的距离L2,大大提高了整个样品测量装置的通用性。
[0078]在一个具体使用的环境下,例如检测烟囱中的气体时,所述第二光学元件4至所述第一光学元件3的距离LI与烟囱的壁厚相适配。例如所述第一光学元件3和第四光学元件4上分别设置法兰与所述烟囱进行密封连接。当所述烟囱壁壁厚相对较厚时,所述LI可以相应增大,当所述烟囱壁体积较大壁厚相对较厚时,所述L1、L2都可以相应增大,而对整个样品测量装置的光路没有任何影响,因此本发明所述样品测量装置通用性好,特别适用于复杂多变的测量环境。
[0079]在本实施方式中,所述第一光学元件3、第二光学元件4、回返光学元件6的制造材料可为玻璃,包括:熔凝石英、蓝宝石、氟化钙、金刚石、钇铝石榴石(YAG)、Si3N4、Zr02、Al203、Hf02等,以及其他在光波频率范围内为透明的介质,但不以此为限,由于该类材料具有化学惰性,该类材料制作的回返光学元件6其样品接触面不会被待测样品、待测样品所含杂质所破坏,但不以此为限,例如样品接触面附着有对待测样品、待测样品中的杂质具有化学惰性的材料。
[0080]综上所述,本发明所述样品测量装置通过设置光源2、第一光学元件3、第二光学元件4和检测单元,由于在沿着所述主光路Z方向上,所述第一光学元件3至第二光学元件4之间的距离LI,或第二光学元件4至回返光学元件回返光学元件6之间的距离L2可调节,当调节所述第一光学元件3至第二光学元件4之间的距离LI,或第二光学元件4至回返光学元件回返光学元件6之间的距离L2时,所述反射光路在过渡段和测量段上与主光路Z保持平行,使得所述样品测量装置位于主光路Z的光学元件沿着所述主光路Z的方向移动时,不会对整个光路有任何影响,其能够根据实际使用环境设置所述第一光学元件3至第二光学元件4之间的距离,或第二光学元件4至回返光学元件回返光学元件6之间的距离以适应不同的检测环境,因而整个样品测量装置具有较好的通用性。
[0081]此外,所述第一光学元件3能够将光源2发出的光福射进行分光,所述分光后的光辐射作为参考光路,通过相应的检测单元对其进行检测,其能自动校准光源2的波长和/或用作光源光强大小的参考基准,从而保证了整个装置的测量精度和长期稳定性。
[0082]如图1所示,当第二光学元件4为能改变光路方向的光学元件,光路23经过所述第二光学元件4后,与原主光路Z会发生一定的偏折,沿着与原主光路Z —定夹角的方向Zl射出。
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