一种可调光程的吸收气室的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光纤气体浓度监测技术领域，更具体的说是一种可调光程的吸收气室。
【背景技术】
[0002]随着经济的飞速发展，环境污染已成为现代社会面临的重大问题之一。光纤气体浓度检测仪作为本质安全的传感器，其具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点，应用范围更加广阔，尤其在煤矿采空区、化工厂、油田和可燃气体储存罐等环境。光纤气体浓度检测仪的基本原理是传感器光源经过耦合进入吸收气室，气室内气体经过长光程吸收，对光强进行调制，携带气体信息的光经过光电转换，噪声去除和信号解调等处理，可提取出气体成分和浓度信息。
[0003]作为光纤气体浓度检测仪的关键器件，气体吸收气室的小型化、检测灵敏度等方面指标有着严格的要求。为了提高气体吸收室有限空间内的吸光度，人们发明了怀特气体吸收室，利用三个曲率相同的凹面镜(一面主反射镜、两面次反射镜)相向安装的方式，达到了光线在气体吸收室内多次反射增长光程的目的。中国专利公开号CN102809534A公开了一种可调多次反射光学吸收的方法及装置，通过增长其内光学系统反射光程、增多反射次数的方式，最终实现提高测汞仪检测灵敏度和降低其检测极限的目的。
[0004]由于污染环境的不同，如大气环境中气体浓度较低和工业排放污染气体浓度较高等特点，对光纤气体浓度传感器提出了更高的要求，要求传感器灵敏度高，可应用于低浓度气体探测，同时，又要求传感器的量程可调节，适用于不同环境气体的探测，这就要求吸收气室实现长光程吸收且吸收光程可根据不同量程的需求进行调节。中国专利公开号CN1699971A公开的可调多次反射光学吸收的方法及装置，通过次反射镜的轴转动，落在主反射镜上的光点数量会不断增加或减少，从而不断的调整吸收气室内的光程。此种调节方式，由于要实现镜座的轴转动，其反射镜镜座中心通过螺钉连接到可转动球面上，镜座水平方向和上下方向安装顶丝和弹簧，实现其功能的装置结构较为复杂，不利于工程实现。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对现有技术存在的问题，提供了一种结构简单、易于工程实现的可调节吸收光程的吸收气室。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是:
[0007]一种可调光程的吸收气室，包括焦距相同的一块凹面场镜和两块凹面物镜、两块气室端板和物镜调整机构，场镜安装于吸收气室一侧的气室端板，上下布置的两块物镜均安装于吸收气室另一侧的气室端板，其中一块物镜通过物镜调整机构活动安装于气室端板，物镜调整机构包括:
[0008]物镜底座，与物镜固定连接；
[0009]底座固定杆，分别穿过物镜底座和气室端板上设有的通孔；底座固定杆靠近物镜底座一侧端部的第一杆帽与物镜底座通孔径向向内伸出的第一环状突缘将套装于底座固定杆上的第一拉簧夹住，底座固定杆靠近气室端板一侧端部的第二杆帽与气室端板通孔径向向内伸出的第二环状突缘将套装于底座固定杆上的第二拉簧夹住；
[0010]位于底座固定杆的上侧或下侧的第一调节螺杆，其一端与气室端板进行螺纹连接，另一端的端部顶于物镜底座上；调节第一调节螺杆，可使其轴向运动，实现物镜底座绕水平方向轴的转动；
[0011]位于底座固定杆的水平侧的第二调节螺杆，其一端与气室端板进行螺纹连接，另一端的端部顶于物镜底座上；调节第二调节螺杆，可使其轴向运动，实现物镜底座绕上下方向轴的转动；
[0012]这里，水平方向为垂直于上下方向轴和底座固定杆轴的方向。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，底座固定杆、第一调节螺杆和第二调节螺杆的轴向相互平行。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，第一调节螺杆和第二调节螺杆均内嵌安装于所述气室端板上，第一调节调节螺杆和第二调节调节螺杆靠近固定端板一端的端部外侧均装有全氟醚橡胶O型密封圈。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，场镜和物镜的镜面均设置有高反射铝膜，高反射铝膜上镀有二氧化硅保护膜。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]1.物调整机构通过两个调节螺杆对物镜进行两维方向调节，可改变物镜曲率中心在场镜上的相对位置，以改变光斑在场镜上的分布，实现吸收光程可调节。
[0018]2.物调整机构采用3点支撑结构设计，仅由物镜底座、底座固定杆、第一拉簧、第二拉簧、垂直调节螺杆和水平调节螺杆组成，结构简单，易于工程实现。
[0019]3.在镜面高反射铝膜上另镀二氧化硅保护膜，防止铝膜氧化变质和腐蚀性气体对铝膜的损坏，对高反射铝膜进行了有效的保护。
【附图说明】
[0020]图1为气室折萱式光路不意图；
[0021]图2为可调光程的吸收气室的主剖视图；
[0022]图3为物镜调节装置结构示意图；
[0023]图4为图3中A-A向剖视图。
【具体实施方式】
[0024]这里首先对可调光路的基本原理进行说明:
[0025]吸收气室采用折叠式光路设计，其光学元件结构紧凑，在有限的体积和尺寸情况下，可大大增加吸收光程。如图1所示是气室折叠式光路示意图，物镜A和A’并排放置在一侧，场镜B放在另一侧，它们近共焦放置，A和A’的曲率中心F和F’落在B上。光线从源点的光窗入射，经过A的反射，在B上形成光斑，光斑经B反射后，落在A’上，光线经过A’反射，从气室光窗出口进入探测器，光束经过多次反射以后，以折叠式光路的方式实现了长光程吸收。光束入射光窗中心距场镜B中心线距离为a，物镜A和A’的曲率中心F和F’在场镜B上距其中心线距离为d，则光束在场镜B上形成的光斑数N为:
[0026]N = a/d -1(I)
[0027]因此，光束在气室中单次反射次数η为:
[0028]η = 2Ν+2(2)
[0029]所以，气室吸收光程S为:
[0030]S = η X L = 2 (N+l) X L(3)
[0031]其中，N为物镜B上光斑的个数，L为气室的基长。
[0032]从公式(I)可知，a是固定不变的，只要改变d的值，即改变物镜A和Α’的曲率中心F和F’在场镜B上的相对距离就可改变B上形成的光斑数N，再通过公式(3)可知，气室基长L固定不变，只要改变光斑数N，就可改变气室吸收光程S，从而实现吸收光程可调节。
[0033]为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，现以较佳的实施例及附图配合详细的说明:
[0034]如图2所示，可调光程的吸收气室，包括底座1、气室端板21、22、吸收气室腔体3和多次反射镜。位于气室腔体3两端的气室端板21、22与气室腔体3固定密封连接，气室端板21、22均安装于底座I上。多次反射镜包括