专利名称：一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体测量分析系统，尤其是一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台。
背景技术：
随着社会及经济的发展，大气资源与人们的关系越来越密切。一方面，大气污染是受关注的问题之一，迫切需要对工业、交通运输业中产生的各种有害有毒、易燃易爆的气体进行监控；另一方面，在利用各种气体的时候，如天然气、煤制气、液化气等的开发和使用， 或是航天工业中用到的气体系统，对各种气体浓度的检测是不可缺少的。利用可调谐半导体激光气体检测技术，把调节激光到与检测气体对应的波长进行发射，并对接收光信号进行分析处理，计算出气体浓度的检测方法，具有系统简单、可靠性高、测量准确、响应迅速等优点。在现代工业，环境保护，医学研究等领域有着良好的应用前景。近几年随着激光气体检测技术日益广泛的应用，以往的激光气体分析仪采用的在位分体式设计复杂的光机结构，庞大的体积，以及高昂的价格限制了其进一步的推广。与此同时许多被测气体需要较长的光程以满足整个检测环节的信号提取及分析。现有的系统通常通过采用将激光器安装在发射端，传感器安装在接收端，并在安装时尽可能增大发射端和接受端之间的距离来解决这个问题。这样就导致整个检测系统的体积过于庞大，同时为了避免在位式安装所带来的粉尘对信号干扰的影响，导致系统的光机结构非常庞大和复杂。因此有必要研发出一种新型的小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，采用多次反射式气室以保证长光程，具体测量精度高，体积小，成本低的特点。
发明内容本实用新型针对现有技术的问题，提供了一种采用多次反射式气室以保证长光程，测量精度高，体积小，成本低的小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台。为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的所述的一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，包括激光发射装置、 光电转换接收装置、多次反射样品室、进气连接接头、出气连接接头、多次反射样品室壳体和平台底板；所述的激光发射装置、光电转换接收装置、进气连接接头和出气连接接头分别固定在所述多次反射样品室的同一侧，所述的多次反射样品室壳体与平台底板连接，所述的激光发射装置还通过热量交换件连接在所述平台底板上。进一步地，所述的激光发射装置包括激光器、激光器温控导热块、TEC冷凝器、热量交换件和准直透镜；所述激光器温控导热块、TEC冷凝器依次安装在所述激光器与热量交换件之间，所述准直透镜安装在所述多次反射样品室壳体上，位于所述激光器与多次反射样品室之间。进一步地，所述的光电转换接收装置包括光电转换传感器、传感器位置调节件、传感器固定座和准直透镜；所述传感器位置调节件安装在所述光电转换传感器与传感器固定座之间，传感器固定座与所述多次反射样品室壳体上连接，所述准直透镜安装在所述多次反射样品室壳体上，位于所述光电转换传感器与多次反射样品室之间。更进一步地，所述的多次反射样品室包括共轭反射凹面镜和激光变向装置；所述共轭反射凹面镜分别固定在所述多次反射样品室壳体的两端，所述激光变向装置由固定角度的两片平面反射镜构成，安装在反射镜支架所设置的反射镜安装导槽上，并通过所述反射镜支架固定在所述多次反射样品室壳体内，分别安装在所述激光发射装置与光电转换接收装置的下方。更进一步地，还包括压力传感装置、导气通孔和堵块；所述压力传感装置安装在所述多次反射样品室上，与所述进气连接接头在同一侧；所述导气通孔连接所述出气连接接头与多次反射样品室，所述堵块安装在所述导气通孔与多次反射样品室壳体之间。更进一步地，还设置有信号采集与分析电路；所述的信号采集与分析电路与所述光电转换传感器及压力传感装置连接。本实用新型所述的一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台工作原理是激光发射装置把激光波长调节到与被测气体对应的波长，通过准直透镜进入多次反射样品室，经过激光变向装置及共轭反射凹面镜的多次反射后，经过准直透镜后进入光电转换传感器；光电转换传感器及压力传感装置把接收信号传送给信号采集与分析电路分析和处理，最后计算出被测气体的浓度。本实用新型的优点在于提供了一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，测量精度高，由于采用了多次反射式样品室，可以将检测光通过的样气距离加大到原有距离的5-6倍，从而做到更高精度的测量；体积小，采用了多次反射式结构，原先需要的长光程样品气室缩短至正常结构的1/5，同时由于激光的光斑较小因此保证了多次反射式样品室的容积，从而确保了响应速度；成本低，在简化了复杂的光机结构后大幅度的降低了测量系统的结构件成本。
图1是本实用新型所述的一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台的多次反射式样品室光路示意图；图2是本实用新型所述的一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台的整体结构示意图；图3是本实用新型所述的一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台的不安装多次反射装置的整体结构示意图。附图中分述标记如下1、传感器屏蔽罩；2、样气接收端转接件；3、导气氟橡胶管； 4、多次反射样品室；5、转接接头；6、发射端进气转接件；7、进气连接接头；8、光电转换传感器；9、热量交换件；10、传感器位置调节件；11、多次反射样品室壳体；12、TEC冷凝器；13、 激光器温控导热块；14、激光器调节座；15、出气连接接头；16、激光器；17、接收端样气管固定件；18、发射端样气管固定件；19、样气发射端进气转接件；30、传感器固定座；31、准直透镜；32、压力传感装置；33、导气通孔；34、堵块；35、共轭反射凹面镜；36、反射镜支架；37、 激光变向装置；38、反射镜安装导槽；39、多次反射样品室壳体；40、平台底板；51、出射激光；52、入谢激光；53、光路；54、光路；55、光路；56、光路；57、光路；58、光路。
具体实施方式
如附图1、图2所示，一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，包括激光发射装置，光电转换接收装置，共轭反射凹面镜35，激光变向装置37，进气连接接头7，出气连接接头15，导气通孔33，堵块34，多次反射样品室壳体39。激光发射装置由激光器16，激光器温控导热块13，TEC冷凝器12，热量交换件9和准直透镜31组成，光电转换接收装置由光电转换传感器8，传感器位置调节件10，传感器固定座30和准直透镜31组成。激光发射装置，光电转换接收装置，压力传感装置32，进气连接接头7和出气连接接头15固定在多次反射样品室壳体39的同一侧；其中光电转换接收装置仅连接在多次反射样品室壳体39上，而激光发射装置还通过热量交换件9连接在平台底板40上。实施例1，两片共轭反射凹面镜35固定在多次反射样品室壳体39的两端，其中两凹面反射镜的反射中心位置分别处于相互的光学焦距上。激光变向装置37由固定角度的平面反射镜构成，安装在反射镜支架36所设置的反射镜安装导槽38上，并通过所述反射镜支架36固定在多次反射样品室壳体39内，在激光发射装置及光电转换接收装置的一侧，被检测气体从进气连接接头7通入多次反射样品室4再从出气连接接头15排出。激光器16发出的入射激光52，经过准直透镜31准直后，进入多次反射样品室4， 再由激光变向装置37，调整至光路55方向，使其按照图2所示沿光路M至58至57至56 至53经过五次反射后通过左侧激光变向装置37转向为略微扩散的出射激光51，由于多次反射样品室4设置有一组共轭反射凹面镜35，将入射的光通过汇聚-发散-汇聚等多次反射，激光能量几乎不损失，同时也保证入射激光和出射激光的发散基本相同，最后经过出射准直透镜31会聚至光电转换传感器8上转换成电信号。实施例2，与实施例1不同的是，由于被测气体的吸收信号强度较大或者所需的检测精度较低，不需要较长的光程，从而直接采用一段满足应用所需长度的多次反射样品室4 作为检测样品室，此时，多次反射样品室4内不需要设置激光变向装置37和共轭反射凹面镜35。而激光器16发射的激光直接入射进多次反射样品室4，再由多次反射样品室4另一端出射后经过准直透镜31会聚至光电转换传感器8。样气通过进气连接接头7进入样气发射端进气转接件6，转接接头5分别连接导气氟橡胶管3和样气发射端转接件6以及样气接收端转接件2，样气通过样气接收端转接件2和接收端样气管固定件17的连接口通入多次反射样品室4，再由发射端样气管固定件18，样气发射端进气转接件19和出气连接接头15 排放。为保护光电转换传感器8免受电磁辐射干扰，样气接收端转接件2上安装有传感器屏蔽罩1，罩着光电转换传感器8，同时保护光电转换传感器8及信号采集与分析电路的初级信号放大转换电路。显然上述实施例不是对本实用新型的限制，上述的一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台还可以有其他许多变化。虽然已经结合上述例子详细讨论了本实用新型，但应该理解到业内专业人士可以显而易见地想到的一些雷同，代替方案，均落入本实用新型权利要求所限定的保护范围之内。
权利要求1.一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，其特征在于，包括激光发射装置、光电转换接收装置、多次反射样品室G)、进气连接接头(7)、出气连接接头(15)、多次反射样品室壳体(39)和平台底板00)；所述的激光发射装置、光电转换接收装置、进气连接接头(7)和出气连接接头(1 分别固定在所述多次反射样品室(4)的同一侧，所述的多次反射样品室壳体(39)与平台底板GO)连接，所述的激光发射装置还通过热量交换件(9) 连接在所述平台底板GO)上。
2.根据权利要求1所述的小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，其特征在于，所述的激光发射装置包括激光器(16)、激光器温控导热块(1 、TEC冷凝器(12)、热量交换件(9)和准直透镜(31)；所述激光器温控导热块(13)、TEC冷凝器(12)依次安装在所述激光器(16)与热量交换件(9)之间，所述准直透镜(31)安装在所述多次反射样品室壳体(39)上，位于所述激光器(16)与多次反射样品室(4)之间。
3.根据权利要求2所述的小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，其特征在于，所述的光电转换接收装置包括光电转换传感器(8)、传感器位置调节件(10)、传感器固定座(30)和准直透透镜(31)；所述传感器位置调节件(10)安装在所述光电转换传感器 (8)与传感器固定座(30)之间，传感器固定座(30)与所述多次反射样品室壳体(39)连接， 所述准直透镜(31)安装在所述多次反射样品室壳体(39)上，位于所述光电转换传感器(8) 与多次反射样品室(4)之间。
4.根据权利要求3所述的小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，其特征在于，所述的多次反射样品室(4)包括共轭反射凹面镜(35)和激光变向装置(37)；所述共轭反射凹面镜(3 分别固定在所述多次反射样品室壳体(39)的两端，所述激光变向装置 (37)由固定角度的两片平面反射镜构成，固定在所述多次反射样品室壳体(39)内，分别安装在所述激光发射装置与光电转换接收装置的下方。
5.根据权利要求4所述的小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，其特征在于，还包括压力传感装置(32)、导气通孔(3 和堵块(34)；所述压力传感装置(3 安装在所述多次反射样品室(4)上，与所述进气连接接头(7)在同一侧；所述导气通孔(3 连接所述出气连接接头(1 与多次反射样品室G)，所述堵块(34)安装在所述导气通孔(33) 与多次反射样品室壳体(39)之间。
6.根据权利要求5所述的小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，其特征在于，还设置有信号采集与分析电路；所述的信号采集与分析电路与所述光电转换传感器 (8)及压力传感装置(3 连接。
专利摘要本实用新型公开了一种小型化带多次反射样品室的激光气体检测平台，包括激光发射装置、光电转换接收装置、多次反射样品室、进气连接接头、出气连接接头、多次反射样品室壳体和平台底板；所述的激光发射装置、光电转换接收装置安装在多次反射式样品室的一侧，并通过光学透镜和两片反射镜将发射的激光转向至正确的光路。多次反射式样品室内还安装有压力传感装置，光电和压力信号连接至信号采集及分析电路。本实用新型采用多次反射式气室以保证长光程，具体测量精度高，体积小，成本低的特点。
文档编号G01N21/01GK202083633SQ20112011233
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者邵乐骥 申请人:邵乐骥