用于温室气体含量检测的衰荡光腔的制作方法

1.本实用新型涉及气体检测技术领域，特别涉及一种用于温室气体含量检测的衰荡光腔。


背景技术：

2.空气中痕量气体如碳氧化物、氮氧化物、氮氢化物等的含量限制多在ppm、ppb量级，是环保监测的重要指标，同时，环境保护工作也被列入地方政府部门考核指标。在大气痕量气体中，气体污染物主要有so2、no、co、co2、o3、总氧化剂、卤化氢以及碳氢化合物等。大气中的温室气体、臭氧、甲烷等痕量气体的增加，是引起温室效应的重要因素。温室气体能有效的吸收红外辐射，产生温室效应。温室气体中最主要、排放最多的是二氧化碳，甲烷含量相对较少。联合国世界气象组织发布的报告称，到2017年9月地球大气的二氧化碳含量创下新高，达到403.4ppm。温室气体引起全球变暖，已经对自然生态系统和人类生存环境造成了严重的影响，成为人类社会和各国政府亟待解决的重大问题。因此温室气体的分析及监测系统为不仅可以为研究全球气候变化提供可靠数据，也为推进节能减排提供了基础技术手段。
3.光谱分析法是检测温室气体含量的一种快速有效的检测方法。比如现有的发明专利，其公开号为cn108398393a，发明名称为一种快速测量温室气体含量的光腔衰荡光谱仪及测量方法，该发明专利是通过将待检测气体通入衰荡光腔中，将激光器产生的激光通过衰荡光腔并与衰荡光腔中的气体发生作用后从另一端射出后被光电探测器接收，得到吸收峰光谱信号，对信号进行分析即可获知温室气体含量。
4.其中衰荡光腔是整个检测装置中的一个重要部件。现有的衰荡光腔包括腔体和设置在腔体两端的腔镜，激光射入衰荡光腔后，通过两端的腔镜使得激光在两个腔镜之间来回反射，扩大了激光的吸收行程，增加了激光与待检测气体之间的相互作用长度，极大地提高了检测精度。两端的腔镜之间需要具备很高的安装精度，传统的衰荡光腔无法对腔镜的安装角度的校准，使得腔镜容易出现较大的安装误差，影响实际的检测。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的不足之处，提供一种用于温室气体含量检测的衰荡光腔。
6.本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：一种用于温室气体含量检测的衰荡光腔，包括腔体，腔体上设有进气口和出气口，腔体的一端设有固定端板，另一端设有可调端板，固定端板和可调端板上均设有腔镜；可调端板与腔体之间设有调节机构，通过调节机构对可调端板的安装角度进行调节；衰荡光腔还包括光路检测机构。
7.作为优选，所述调节机构包括设置在腔体上的内固定环板和外固定环板，内固定环板位于可调端板的内侧，外固定环板位于可调端板的外侧，内固定环板与可调端板之间设有弹性密封环；外固定环板上至少连接有三个调节螺丝，调节螺丝的前端与可调端板抵
触。
8.作为优选，所述调节螺丝设置在四个，四个调节螺丝以圆形阵列的方式设置在外固定环板上。
9.作为优选，所述腔体上设有气压传感器。
10.作为优选，光路检测机构包括设置在可调端板上的校准反射镜，腔体上靠近可调端板的一端设有与校准反射镜相对应的校准激光器；固定端板上设有透射窗口，透射窗口上设有校准定位板，校准定位板上设有校准标记；校准激光器发出的激光经过校准反射镜的反射后投射到校准定位板上。
11.作为优选，所述校准标记为十字标记。
12.作为优选，所述校准定位板由透明或者半透明材料制成。
13.作为优选，所述弹性密封环由丁腈橡胶制成。
14.本实用新型的有益效果是：本实用新型中，衰荡光腔上设有调节机构和光路检测机构，可对腔镜的安装角度进行调节和校准，提升了腔镜之间的安装精度。
附图说明
15.图1为本实用新型的检测原理示意图。
16.图2为衰荡光腔的结构示意图。
17.图3为校准定位板的结构示意图。
18.图4为图1中a部放大图。
19.图5为弹性密封环的剖视图。
20.图6为图5中b部放大图。
21.图中：1、腔体，2、固定端板，3、可调端板，4、腔镜，5、进气口，6、出气口，7、校准激光器，8、校准反射镜，9、透射窗口，10、校准定位板，11、外固定环板，12、调节螺丝，13、内固定环板，14、气压传感器，16、十字标记，17、弹性密封环，18、第一楔形环槽，19、第二楔形环槽，20、弹性弯曲部，21、密封接触部，22、止推端面，23、接触凸环，24、第一缓冲环槽，25、第二缓冲环槽。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
24.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不
能理解为对数量的限制。
25.如图1-6所示，一种用于温室气体含量检测的衰荡光腔，包括光频梳激光器、衰荡光腔、光电探测器。其中，衰荡光腔包括腔体1，腔体1呈圆筒状。腔体1上设有进气口5和出气口6，腔体1的一端设有固定端板2，另一端设有可调端板3，固定端板2和可调端板3上均设有腔镜4。其中固定端板2与腔体1的中轴线垂直设置。腔镜4为平凹镜，腔镜上朝向腔体1内侧的一面为凹面。检测时，待检测气体从衰荡光腔上的进气口通入，从出气口排出，光频梳激光器发出的激光经过衰荡光腔后被光电探测器接收，得到吸收峰光谱信号。
26.可调端板3与腔体1之间设有调节机构，通过调节机构对可调端板的安装角度进行调节。具体的，调节机构包括设置在腔体1上的内固定环板13和外固定环板11，内固定环板13和外固定环板11均呈圆环形板状结构。内固定环板13位于可调端板3的内侧，外固定环板11位于可调端板3的外侧，内固定环板与可调端板之间设有弹性密封环17。外固定环板11上至少连接有三个调节螺丝12，调节螺丝12的前端与可调端板3抵触。本技术中，调节螺丝12设置在四个，四个调节螺丝12以圆形阵列的方式设置在外固定环板11上。弹性密封环17由橡胶等柔性材料制成。通过调节螺丝12对可调端板的角度进行调节。弹性密封环17具有以下两个作用：1、弹性密封环17起到密封作用，防止衰荡光腔中气体泄漏；2、弹性密封环17具有一定的弹性，通过弹性密封环17使可调端板3与可调螺丝12的前端顶紧。优选的，弹性密封环17由丁腈橡胶制成。
27.进一步的，弹性密封环包括位于中间的弹性弯曲部20，弹性弯曲部20的横截面呈“u”形，弹性弯曲部20朝着弹性密封环中心方向凸出，弹性弯曲部20的两端设有止推端面22，弹性弯曲部20两端的侧面有密封接触部21，可调端板3和内固定环板13上分别设有第一楔形环槽18和第二楔形环槽19，第一楔形环槽18和第二楔形环槽18的横截面呈直角三角形，第一楔形环槽18和第二楔形环槽19均包括一个锥形面和一个截止面，弹性弯曲部20两端的密封接触部21分别位于第一楔形环槽18和第二楔形环槽19中，密封接触部21与锥形面接触，止推端面22上设有接触凸环23，接触凸环23与截止面接触。
28.其中，弹性弯曲部20弯曲成“u”形，弹性弯曲部20受到弯曲后储备了一定的弹性势能，弹性弯曲部20的两端有向两侧张开的趋势，故弹性弯曲部两端的密封接触部21能够紧紧地与锥形面贴合，密封接触部21与锥形面的接触位置实现第一道密封。由于密封接触部21位于第一楔形环槽和第二楔形环槽中，在锥形面的作用下，弹性弯曲部20的端部会形成往截止面方向移动的趋势，从而使得止推端面22上的接触凸环23与截止面紧紧贴合，从而实现第二道密封，这样有效提升了密封效果。在弹性弯曲部20的弹性势能的作用下，可调端板3能够牢牢地顶在调节螺丝的前端，这样可调端板在非调节状态下，能够保持稳定不动。
29.由于弹性弯曲部20在进行弯曲的过程中，弹性弯曲部的表面会承受较大的张力，因此弹性弯曲部20的表面容易开裂。本技术中，弹性弯曲部20的内侧设置有第一缓冲环槽24，弹性弯曲部20的外侧设有第二缓冲环槽25，第一缓冲环槽24和第二缓冲环槽25均沿着弹性密封环17的周向设置。第一缓冲环槽24和第二缓冲环槽25的底面呈圆弧面。通过在弹性弯曲部20的表面设置第一缓冲环槽24和第二缓冲环槽24，有效降低了弹性弯曲部20在弯曲时的表面张力，降低了弹性弯曲部20发生开裂的风险，提高了弹性密封环17的使用寿命。
30.衰荡光腔还包括光路检测机构。具体的，光路检测机构包括设置在可调端板3上的校准反射镜8，校准反射镜8为45度反射镜，校准反射镜上的反射面刚好与可调端板之间形
成45度夹角。腔体1上靠近可调端板的一端设有与校准反射镜相对应的校准激光器7。固定端板2上设有透射窗口9，透射窗口9上设有校准定位板10，校准定位板10上设有校准标记16。其中，校准定位板10由透明或者半透明材料制成。校准标记16为十字标记并位于校准定位板10的中心。通过光路检测机构检测两个腔镜之间的安装误差。检测时，校准激光器7发出的激光经过校准反射镜8的反射后投射到校准定位板10上，若校准激光器7的光点刚好打在校准定位板10中心的校准标记16上，此时表明两个腔镜之间的安装精度符合要求，两个腔镜保持平行。若校准激光器7的光点偏离校准定位板10中心的校准标记16，此时表明两个腔镜之间存在安装角度误差，通过调节螺丝对可调端板3的角度进行调节，直至校准激光器7的光点位于校准定位板10的校准标记16上。
31.腔体1上还设有气压传感器14，通过气压传感器14能够监测腔体内充入气体的压力。
32.本实用新型中，衰荡光腔上设有调节机构和光路检测机构，可对腔镜的安装角度进行调节和校准，提升了腔镜之间的安装精度。
33.本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。