一种便携式长光程吸收池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光学技术领域，特别是一种光谱分析法使用的吸收池。
【背景技术】
[0002 ]燃煤电厂提供电力的同时带来了严重的环境污染问题。它排放的S02、氮氧化物、COx和烟尘是污染大气的主要物质。SO2进入人体后会在呼吸道生成具有腐蚀性的酸性物质，对人体产生危害。氮氧化物的主要成分为是NO，它在空气中易被氧化成N02，而大气中少量的NO2即可诱发光化学烟雾，NO2也可对呼吸系统造成破坏并会刺激眼睛。为了控制污染气体的排放，在线实时监测大气中污染物的含量是必不可少的措施。
[0003]污染气体的监测技术主要有化学法和光学法。其中化学法主要包括热催化法、电化学法以及气相色谱法等，这些方法很难实现在线监测，一般只限于单点测量，而且故障率高，需要定期维护更新。相比之下，光学方法特别是光谱学测量方法能够满足在线监测的要求，具有测量精度高、稳定性好、成本低、操作简单、维护量小等优点，并可同时监测多种气体成分。因此，采用光谱学方法对气体污染物进行分析已经成为排放污染物监测技术的主要发展方向。
[0004]光谱法测量的重要环节是气体吸收，需要在一定的吸收池里进行。吸收池的材料、密封性以及对光的吸收等特性都对监测结果产生影响。多数需要监测的污染气体都是低浓度物质，其浓度一般低于ppm量级甚至ppb量级，对于采用紫外、红外光谱法监测气体的浓度，使用普通的吸收池很难达到监测要求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种便携式长光程吸收池，通过相互配合的三棱镜和平凸透镜使入射光经多次反射达到较长的光程，从而实现应用光谱法实时在线监测烟气的浓度，具有结构简单、测量精度高的特点。
[0006]本实用新型的技术问题是以下述技术方案实现的:
[0007]—种便携式长光程吸收池，它包括长方形的吸收池体、聚光装置、反射装置及进出气接头，所述聚光装置包括设置于吸收池体侧壁的入射端和出射端;所述反射装置设置在吸收池体内部，反射装置包括三棱镜和平凸透镜，若干块三棱镜依次相互对应设置构成光线的反射光路，每块三棱镜内侧并排设置两个平凸透镜。
[0008]上述便携式长光程吸收池，所述聚光装置分别固定在聚四氟乙烯管内，聚四氟乙烯管与吸收池体通过螺纹连接，连接处设置密封橡胶圈。
[0009]上述便携式长光程吸收池，所述三棱镜为石英材料制成的截面为等腰直角的三棱柱体，两个直角边为反射边，直角边的外部贴有反射膜。
[0010]上述便携式长光程吸收池，所述平凸透镜为JGSl的石英透镜。
[0011]本实用新型采用多个三棱镜和平凸透镜相互组合，光线在吸收池内多次反射达到较长的光程，经过多次反射聚焦使气体在此吸收池内能够充分吸收，从而提高测量精度以实现低浓度污染气体的检测，还可通过增加三棱镜和平凸透镜的组合数量调节反射次数来改变光程长，从而实现不同污染程度的检测。适用于日常的实时在线环境监测和应急监测，对于排放污染物监测技术和改善空气质量具有重要的意义。本实用新型具有结构简单、操作方便、便于携带等特点。
[0012]采用多个三棱镜反射入射光，并在光线的传播路径上安放平凸透镜，避免了光线单程距离较长时，在传输过程中出现光线的发散现象，以达到光线准直的目的，从而将能量的损失降到最低。采用聚四氟乙烯管螺纹连接吸收池池体，保证了光全部进入吸收池。聚四氟乙烯管与吸收池池之间的螺纹连接处安装密封橡胶圈，使吸收池池构成一个完全封闭的气室，封闭性能好。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构不意图；
[0014]图2是本实用新型平凸透镜的原理图。
[0015]图中各标号清单为:1、出射端，2、吸收池体，3、平凸透镜，4、三棱镜，5、亚克力底板，6、密封橡胶圈，7、进出气接头，8、入射端。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0017]如图1、图2所示，本实用新型包括吸收池体2、聚光装置、反射装置及进出气接头7。所述吸收池体2为长方体形状，由六块亚克力板通过强力胶互相粘接构成，亚克力板经激光切割边缘整齐、精确，粘合时相邻亚克力板的缝隙为最小，使其构成的气室密封性能好。所述聚光装置包括入射端8和出射端I，它们分别固定在聚四氟乙烯管内，两个聚四氟乙烯管分别安装在吸收池体2的侧壁上，聚四氟乙烯管与吸收池通过螺纹相连接，在螺纹的连接处设置密封橡胶圈6，保证吸收池的密封性能。
[0018]所述反射装置设置在吸收池体2内部，它包括四块三棱镜4和八块平凸透镜3，三棱镜4和平凸透镜3经精密计算依次相互对应设置构成光线的反射光路，四块三棱镜分为两组分别安装在位于吸收池体2两端的亚克力底板5上。亚克力底板5固定在吸收池底面上，用于支撑三棱镜4，亚克力底板5与三棱镜4通过强力胶水连接，坚固可靠。所述三棱镜4是采用石英材料制作的等腰直角的三棱柱体，三棱柱的底面为平面，安装时以底面为基准。三棱镜的两个直角边为反射边，直角边的外部贴有反射膜。入射光线从三棱镜的底边进入后经过两个直角边的反射从底边射出。每个三棱镜4的内侧并排设置两个平凸透镜3，分别对应于三棱镜的入射光线和出射光线。平凸透镜3的凸面与三棱镜4相对，用于汇聚传输过程中发散的光线，并经过三棱镜反射后将入射光聚集起来以传递给下一个光路。所述平凸透镜3采用材料为JGSl的石英透镜，石英材料在紫外光200-290nm波段有很好的透过率，能够在材料上将光强的损失降到最低。
[0019]两个聚四氟乙烯管上分别开有进出气接头7，所述进出气接头7为直径为6mm的通孔，用于连接外部气源气管。
[0020]以下对本实用新型的工作过程做进一步说明:
[0021]检测时，将吸收池体2平行放置在实验平台上，防止光路发生倾斜导致吸收池内气体不能完全吸收，两个Φ6的进出气接头7分别接气源和排气室。聚光装置的入射端8连接光源，出射端I对接分析仪，安装好后，打开氙灯光源，光线在吸收池中经过三棱镜4和平凸透镜3的多次反射后射出，通过出射端I的聚四氟乙烯管由单色分析仪接收，通过数据采集器接收后送入计算机进行处理。
【主权项】
1.一种便携式长光程吸收池，它包括长方形的吸收池体(2)、聚光装置、反射装置及进出气接头(7)，所述聚光装置包括设置于吸收池体(2)侧壁的入射端(8)和出射端(I);其特征在于，所述反射装置设置在吸收池体(2)内部，反射装置包括三棱镜(4)和平凸透镜(3)，若干块三棱镜(4)依次相互对应设置构成光线的反射光路，每块三棱镜(4 )内侧并排设置两个平凸透镜(3)。2.根据权利要求1所述的便携式长光程吸收池，其特征在于，所述聚光装置分别固定在聚四氟乙烯管内，聚四氟乙烯管与吸收池体(2)通过螺纹连接，连接处设置密封橡胶圈(6)。3.根据权利要求2所述的便携式长光程吸收池，其特征在于，所述三棱镜(4)为石英材料制成的截面为等腰直角的三棱柱体，两个直角边为反射边，直角边的外部贴有反射膜。4.根据权利要求3所述的便携式长光程吸收池，其特征在于，所述平凸透镜(3)为JGSl的石英透镜。
【专利摘要】一种便携式长光程吸收池，它包括长方形的吸收池体、聚光装置、反射装置及进出气接头，所述聚光装置包括设置于吸收池体侧壁的入射端和出射端；所述反射装置设置在吸收池体内部，反射装置包括三棱镜和平凸透镜，若干块三棱镜依次相互对应设置构成光线的反射光路，每个三棱镜的内侧并排设置两个平凸透镜。上述吸收池通过相互配合的三棱镜和平凸透镜使入射光经多次反射达到较长的光程，应用光谱法实现实时在线监测烟气的浓度，具有结构简单、测量精度高的特点。
【IPC分类】G01N21/01
【公开号】CN205317651
【申请号】CN201620020510
【发明人】郑海明, 李长朝
【申请人】华北电力大学（保定）
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月11日