一种二维气体检测装置及三维气体检测装置的制作方法

本发明涉及气体检测技术领域，尤其是涉及一种二维气体检测装置及三维气体检测装置。

背景技术：

基于tdlas原理的气体传感技术是一项具有广阔发展前景的新型技术。其原理是：每种气体分子都有自己的特征吸收谱，因此当激光器发射出的激光光束通过装有待测气体的气体吸收池时，可通过对探测器接收到的激光光束进行解调从而得出待测气体的浓度。

常规的光谱吸收型气体检测装置包括气体吸收池、激光器及探测器，激光器用于向气体吸收池内射入激光光束，该激光光束经过气体吸收池后被探测器检测，通过对探测器接收到的激光光束进行解调从而得出待测气体的浓度。然而，现有的这种气体检测装置功能比较单一，无法获得待测气体的扩散方向、速度、气体浓度分布等信息。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种可测得待测气体的扩散方向、速度、气体浓度分布等信息的气体检测装置。

第一方面，本发明提供了一种二维气体检测装置，包括：多通道气室、激光器组件以及探测器组件，

所述多通道气室具有一向上开口的吸收腔，所述多通道气室具有上侧壁、下侧壁、左侧壁及右侧壁，所述上侧壁与所述下侧壁相对设置，所述左侧壁与所述右侧壁相对设置；

所述激光器组件包括若干个用于向所述吸收腔内射入激光光束的上激光器及左激光器，各个所述上激光器均匀布置于所述上侧壁上，各个所述左激光器均匀布置于所述左侧壁上；

所述探测器组件包括若干个下探测器及右探测器，所述下探测器与所述上激光器一一对应，各个所述下探测器均与对应的所述上激光器相对设置；所述右探测器与所述左激光器一一对应，各个所述右探测器均与对应的所述左激光器相对设置。

第二方面，本发明还提供了一种三维气体检测装置，包括三轴机械手以及本发明提供的二维气体检测装置，

所述三轴机械手具有一移动机构，所述移动机构可沿着xyz轴方向移动；

所述二维气体检测装置与所述移动机构固定连接。

与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：通过将各个激光器和探测器阵列分布，组成探测面阵，探测面阵中的每一条光路均可实现独立的收发，从而可检测多通道气室内各处的气体浓度，并可检测待测气体的扩散方向、速度、气体浓度分布等信息，通过将二维气体检测装置连接于三轴机械手上，从而可以使本装置检测待测气体在三维空间内的浓度分布，扩大了检测范围，并可使检测结果更加准确。

附图说明

图1是本发明提供的二维气体检测装置的一实施例的立体结构示意图；

图2是图1中的二维气体检测装置的俯视图；

图3是图1中的二维气体检测装置在工作时的光路图；

图4是本发明提供的三维气体检测装置的一实施例的立体结构示意图；

图5是图4中的三轴机械手的立体结构示意图；

图中：1-二维气体检测装置、11-多通道气室、111-上侧壁、112-下侧壁、113-左侧壁、114-右侧壁、115-通孔、121-上激光器、122-下激光器、123-左激光器、124-右激光器、131-上探测器、132-下探测器、133-左探测器、134-右探测器、2-三轴机械手、21-支架、22-x轴导轨、23-y轴导轨、24-z轴导轨、25-滑杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参照图1和图2，本发明提供了一种二维气体检测装置1，包括多通道气室11、激光器组件以及探测器组件。

请参照图1和图2，所述多通道气室11具有一向上开口的吸收腔，所述多通道气室11具有上侧壁111、下侧壁112、左侧壁113及右侧壁114，所述上侧壁111与所述下侧壁112相对设置，所述左侧壁113与所述右侧壁114相对设置。

请参照图1和图2，所述激光器组件包括若干个用于向所述吸收腔内射入激光光束的上激光器121及左激光器123，各个所述上激光器121均匀布置于所述上侧壁111上，各个所述左激光器123均匀布置于所述左侧壁113上。

请参照图1和图2，所述探测器组件包括若干个下探测器132及右探测器134，所述下探测器132与所述上激光器121一一对应，各个所述下探测器132均与对应的所述上激光器121相对设置；所述右探测器134与所述左激光器123一一对应，各个所述右探测器134均与对应的所述左激光器123相对设置。

本发明提供的二维气体检测装置1在使用时，将该二维气体检测装置1置于含有待测气体的空间内，再通过各个上激光器121及左激光器123向所述吸收腔内射入相同波长的激光光束，并分别被各个下探测器132及右探测器134接收。由于本二维气体检测装置1在二维平面上采样多发多收的结构，可以检测在多通道气室11内各处的气体浓度，从而可检测待测气体的扩散方向、速度、气体浓度分布等信息。此外，通过将各个上激光器121及左激光器123输出不同波长的激光射线，还可以使本装置能检测多种气体的浓度。

进一步地，请参照图1-图3，所述激光器组件还包括若干个用于向所述吸收腔内射入激光光束的下激光器122及右激光器124，各个所述下激光器122均匀布置于所述下侧壁112上，所述下激光器122与所述下探测器132交错排列；各个所述右激光器124均匀布置于所述右侧壁114上，所述右激光器124与所述右探测器134交错排列；所述探测器组件还包括若干个上探测器131及左探测器133，所述上探测器131与所述下激光器122一一对应，各个所述上探测器131均与对应的所述下激光器122相对设置，所述上探测器131与所述上激光器121交错排列；所述左探测器133与所述右激光器124一一对应，各个所述左探测器133均与对应的所述右激光器124相对设置，所述左探测器133与所述左激光器123交错排列。由于激光器的体积大于探测器的体积，因此通过将激光器组件与探测器组件交错排列，可以使本装置的结构更为紧凑。

优选地，请参照图1和图2，所述多通道气室11的底壁上开设有通孔115，通过设置通孔115，可以减轻本装置的重量，降低生产成本，还可以方便气体扩散到气室11内。

具体地，请参照图1和图2，所述上激光器121的数量为3个、所述下激光器122的数量为2个、所述左激光器123的数量为3个，所述右激光器124的数量为2个，所述上探测器131的数量为2个、所述下探测器132的数量为3个、所述左探测器133的数量为2个，所述右探测器134的数量为3个。

实施例2

请参照图4，本发明还提供了一种三维气体检测装置，包括三轴机械手2以及二维气体检测装置1，所述三轴机械手2具有一移动机构，所述移动机构可沿着xyz轴方向移动；所述二维气体检测装置1与所述移动机构固定连接。在使用时，通过三轴机械手2使二维气体检测装置1在含有待测气体的三维空间内移动，从而可以使本装置检测待测气体在三维空间内的浓度分布，扩大了检测范围，并可使检测结果更加准确。

优选地，请参照图4和图5，所述三轴机械手2包括支架21、x轴导轨22、y轴导轨23、z轴导轨24、滑杆25、x轴驱动装置、y轴驱动装置及z轴驱动装置。所述x轴导轨22固定于所述支架21上且沿水平方向延伸；所述y轴导轨23滑动连接于所述x轴导轨22上且可沿所述x轴导轨22滑动，所述y轴导轨23沿水平方向延伸且与所述x轴导轨22垂直；所述z轴导轨24滑动连接于所述y轴导轨23上且可沿所述y轴导轨23滑动，所述z轴导轨24沿竖直方向延伸；所述滑杆25滑动连接于所述z轴导轨24上且可沿所述z轴导轨24滑动，所述二维气体检测装置1固定于所述滑杆25上；所述x轴驱动装置与所述y轴导轨23连接且用于驱动所述y轴导轨23沿着所述x轴导轨22滑动；所述y轴驱动装置与所述z轴导轨24连接且用于驱动所述z轴导轨24沿着所述y轴导轨23滑动；所述z轴驱动装置与所述滑杆25连接且用于驱动所述滑杆25沿着所述z轴导轨24滑动。

具体地，请参照图4和图5，所述x轴驱动装置为x轴气缸，所述x轴气缸的输出轴与所述y轴导轨23连接，所述x轴气缸用于驱动所述y轴导轨23沿着所述x轴导轨22滑动。

具体地，请参照图4和图5，所述y轴驱动装置为y轴气缸，所述y轴气缸的输出轴与所述z轴导轨24连接，所述y轴气缸用于驱动所述z轴导轨24沿着所述y轴导轨23滑动。

具体地，请参照图4和图5，所述z轴驱动装置为z轴气缸，所述z轴气缸的输出轴与所述滑杆25连接，所述z轴气缸用于驱动所述滑杆25沿着所述z轴导轨24滑动。

为了更好地理解本发明，以下结合图1-图5来对本发明提供的三维气体检测装置的工作过程进行详细说明：在使用时，将该三维气体检测装置置于含有待测气体的空间内，再通过各个上激光器121、下激光器122、左激光器123及右激光器124向所述吸收腔内射入相同波长的激光光束，并分别被各个下探测器132、上探测器131、右探测器134及左探测器133接收。从而可以检测在多通道气室11内各处的气体浓度，并可检测待测气体的扩散方向、速度、气体浓度分布等信息。在通过三轴机械手2使二维气体检测装置1在含有待测气体的三维空间内移动，从而可以使本装置检测待测气体在三维空间内的浓度分布。此外，通过将各个上激光器121、下激光器122、左激光器123及右激光器124输出不同波长的激光射线，还可以使本装置能检测多种气体的浓度。

综上所述，本发明提供的二维气体检测装置通过将各个激光器和探测器阵列分布，组成探测面阵，探测面阵中的每一条光路均可实现独立的收发，从而可检测多通道气室11内各处的气体浓度，并可检测待测气体的扩散方向、速度、气体浓度分布等信息，通过将二维气体检测装置连接于三轴机械手2上，从而可以使本装置检测待测气体在三维空间内的浓度分布，扩大了检测范围，并可使检测结果更加准确。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。