一种气室结构、气体检测箱及气体检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气体分析设备领域，尤其涉及一种气室结构。
【背景技术】
[0002]可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术利用二极管激光器波长调谐特性，获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱，从而对污染气体进行定性或者定量分析，这种方法不仅精度较高，选择性强而且响应速度快，已经被用于大气痕量气体监测以及工业控制。在对空气中的痕量气体进行检测中，由于被测气体的含量多为ppm(Part permill1n)级别，通常使用多次反射样气室来增加吸收光程，以提高激光气体分析仪的检测灵敏度。
[0003]常见的多次反射样气室由两个凹面反射镜组成，光学发射端发出的激光光束通过近端凹面反射镜上的开孔，以特定的角度射入样气室，然后打到远端凹面反射镜上，进而在两个凹面反射镜中进行多反射，并最终由近端凹面反射镜的开孔处射出，从而完成检测。此过程中需要实现对光路的精确控制，这就对气室机械结构的加工精度和安装要求提出了非常严格的要求。
[0004]另外，光学发射端中常见的蝶型封装激光器，其封装成本高居不下，极大了限制了光电通信的发展。
[0005]为此，需要提供一种便于封装，又能对光路进行精确调节的气室结构。
【实用新型内容】
[0006]为此，本实用新型提供一种新的方案以力图解决或者至少缓解上面存在的问题。
[0007]根据本实用新型的一个方面，提供一种气室结构，适于安装在气体检测箱中，该气室机构包括基座以及设置于基座上的光学发射端、光学接收端和样气室。
[0008]样气室的侧壁上设有通气口，在靠近光学发射端的一端设有第一凹面反射镜，远离光学发射端的另一端设有第二凹面反射镜。其中，第一凹面反射镜上设有光孔，供光学发射端发出光束入射样气室以及供经过第一凹面反射镜和第二凹面反射镜多次反射后的光束返回光学接收端。
[0009]光学发射端包括同轴封装激光器和独立温度控制系统。其中，同轴封装激光器适于向样气室发射光束，独立温度控制系统适于自动调节同轴封装激光器的温度。
[0010]可选地，在根据本实用新型的气室结构中，独立温度控制系统包括控制电路以及依次轴向连接的温度传感器、半导体致冷器和散热片。其中，温度传感器连接于同轴封装激光器的一侧，适于测量所述同轴封装激光器的温度。半导体致冷器的一侧连接于同轴封装激光器的另一侧，适于对所述同轴封装激光器致冷或加热。
[0011]散热片连接于所述半导体致冷器的另一侧，适于为所述半导体致冷器散热。控制电路适于根据所述温度传感器的温度参数向所述半导体致冷器发送致冷指令或加热指令。
[0012]可选地，在根据本实用新型的气室结构，光学发射端还包括固定于基座上的发射端可调安装座，适于调节光学发射端相对于所述光孔的位置和角度。光学接收端包括固定于基座上的接收端可调安装座，适于调节光学接收端相对于所述光孔的位置和角度。
[0013]可选地，在根据本实用新型的气室结构，光学发射端的控制电路适于当温度参数高于第一阈值时发出致冷指令，以及当温度参数低于第二阈值时发出加热指令。
[0014]可选地，在根据本实用新型的气室结构，独立温度控制系统还包括适于作为导热媒介的激光器压板和激光器导热片。其中，激光器压板设于同轴封装激光器和温度传感器之间；激光器导热片设于同轴封装激光器和半导体致冷器之间。
[0015]可选地，在根据本实用新型的气室结构，独立温度控制系统进一步包括具有空腔的固定部件，其底部设有环形底片，散热片设置于空腔中并与环形底片紧密接触。
[0016]可选地，在根据本实用新型的气室结构，独立温度控制系统进一步还包括中空的激光器焊接电路板，其一侧连接半导体致冷器，另一侧连接所述固定部件的环形底片，径向方向设有通槽。
[0017]可选地，在根据本实用新型的气室结构，独立温度控制系统还包括固定温度传感器的温度传感器焊接电路板。
[0018]根据本实用新型的又一个方面，提供一种气体检测箱，包括根据本实用新型的气室结构。
[0019]根据本实用新型的又一个方面，提供一种气体检测系统，包括根据本实用新型的气体检测箱。
[0020]根据本实用新型的气室结构，采用低成本高速的同轴封装激光器，并设计了独立温度控制系统，有效的保证了激光器工作的稳定性及发光波长的准确性。进一步，通过接收端可调安装座和发射端可调安装座上的设置，实现了对发射端发射光线和接收端接收光线的独立调节，以便对光线的入射和出射更加准确。进一步，通过调节装置对第二凹面反射镜进行微调，极大提高了对气室结构中凹面反射镜调节的方便性。
【附图说明】
[0021]为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。
[0022]图1示出了根据本实用新型一个实施例的气室结构的示意图；
[0023]图2示出了根据本实用新型一个实施例的激光发生器I的示意图；
[0024]图3示出了根据本实用新型一个实施例的激光发生器I的拆解示意图；
[0025]图4示出了根据本实用新型一个实施例的激光器组件的示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0027]图1示出了根据本实用新型一个实施例的气室结构的示意图，根据本实用新型的应用在气体检测箱(未示出)中的气室结构包括光学发射端、光学接收端、样气室5和基座6。
[0028]样气室的内部在靠近光学发射端的一端设有凹面反射镜5a，远离光学发射端的另一端设有凹面反射镜5b ο进一步地，在凹面反射镜5a上设有光孔，供光学发射端发出光束入射样气室以及供经过凹面反射镜5a和凹面反射镜5b多次反射后的光束返回光学接收端。为了便于待检测的气体充满两个凹面反射镜间的空腔，样气室上还可以设置一个或多个开口。另外，样气室的侧壁上通常设有通气口(图中未示出)，且该样气室的结构可根据具体需要进行多种变形与调整，如棱柱状外形或圆筒形，而这些多种变形应属于本实用新型的保护范围。
[0029]光学发射端包括激光发生器I，该激光发生器包括同轴封装激光器和独立温度控制系统，其中同轴封装激光器适于向样气室发射光束，而独立温度控制系统适于自动调节同轴封装激光器的温度。光学接收端包括激光接收器3，适于接收样气室发射来的光束。
[0030]根据本实用新型的一个实施例中，光学发射端还包括发射端可调安装座2，适于调节光学发射端相对于该光孔的位置和角度。进一步地，光学接收端还包括接收端可调安装座4，适于调节光学接收端相对于该光孔的位置和角度。可以理解，可调安装座可以有多种方式固定在基座上，如平行固定或垂直固定。平行固定时激光发生器和激光接收器分别固定在对应可调安装座的正上方。垂直固定时，激光发生器和激光接收器分别固定可调安装座面向样气室的一面上。这样，本实用新型实现了精准调节发射光和接收光的角度和位置，方便了实际操作的光线调节，节省了气体测量时间。
[0031]根据本实用新型的另一个实施方式，在凹面反射镜5b的非反射镜面上还可以设置轴向的调节装置5c，可以是任意形式，如调节杆、调节滑块等，相应的样气室设置有供该调节杆装置通过的调节孔。这样可以轻松调节第一凹面反射镜和第二凹面反射镜之间的距离。
[0032]根据本实用新型的气室机构，光学发射端包括激光发生器I，图2示出了根据本实用新型一个实施例的激光发生器I的示意图，图3示出了根据本实用新型一个实施例的激光发生器I的拆解示意图。如图3所示，激光发生器I包括激光器组件和散热片lh。其中激光器组件的具体结构如图4所示，主要包括控制电路(图中未示出)，以及依次轴向连接的温度传感器la、同轴封装激光器Ic和半导体致冷器le。具体地，温度传感器Ia连接于同轴封装激光器的一侧，适于测量该同轴封装激光器的温度。半导体致冷器Ie的一侧连接于同轴封装激光器的另一侧，适于对同轴封装激光器致冷或加热。控制电路适于根据温度传感器的温度参数向半导体致冷器发送致冷指令或加热指令。另外，半导体致冷器的另一侧连接散热片Ih，该散热片适于为半导体致冷器散热。
[0033]结合图3和图4，需要强调的是，本实用新型的激光发生器采用同轴封装激光器，并设置了独立温度控制系统;其中，独立温度控制系统主要包括控制电路、温度传感器la、半导体致冷器Ie和散热片lh。
[0034]根据本实用新型的一个实施方式，温度传感器Ia适于监测同轴封装激光器的温度，控制电路适于当温度参数高于第一阈值时向半导体致冷器发出致冷指令，此时半导体致冷器接近同轴封装激光