一種在線監(jiān)測式吸收型光纖氣體傳感器氣室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光譜吸收氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在線監(jiān)測式吸收型光纖氣體傳感器氣室。
【背景技術(shù)】
[0002]吸收型光纖傳感器基于光譜吸收氣體檢測技術(shù)，每種氣體分子都有自己的吸收譜特征，光源的發(fā)射譜只有在與氣體吸收譜重疊的部分才產(chǎn)生吸收，吸收后的光強(qiáng)將會(huì)發(fā)生變化，傳感器通過檢測氣體透射光強(qiáng)或反射光強(qiáng)的變化來檢測氣體濃度。因此，該類氣體傳感器主要由光源、氣室和接收與處理單元三大部分組成，光源用于發(fā)射氣體特征吸收譜線波長附近的激光，氣室用于將激光暴露在待測氣體中，接收與處理單元用于光信號(hào)的接收和后處理。吸收型光纖傳感器具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、可實(shí)現(xiàn)微量檢測等優(yōu)點(diǎn)，已應(yīng)用于水蒸氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等多種氣體濃度的檢測。
[0003]氣室作為吸收型光纖傳感器的重要組成部分，對(duì)傳感器的精度、可靠性、使用壽命都有著重要的影響。常規(guī)氣室，尤其用于痕量檢測的長光程氣室通常都是置于待測環(huán)境外部，通過循環(huán)線路將待測氣體通入氣室進(jìn)行監(jiān)測，這樣的結(jié)構(gòu)不便于在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中使用。另外，現(xiàn)有的吸收型光纖傳感器多數(shù)只能完成單一氣體濃度的監(jiān)測，而在實(shí)際中，待測環(huán)境的溫度、濕度、壓力等常規(guī)條件也是氣體需要監(jiān)測的條件，并且對(duì)待測氣體有重要的影響，而這些參數(shù)往往需要另外的設(shè)備去監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有吸收型光纖傳感器及其氣室的不足之處，提供一種在線監(jiān)測式吸收型光纖氣體傳感器氣室，該氣室采用在線監(jiān)測方式和快裝式的結(jié)構(gòu)，可直接置于待測環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)腐蝕性條件等復(fù)雜工況的多參數(shù)監(jiān)測。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種在線監(jiān)測式吸收型光纖氣體傳感器氣室，所述氣室分為信號(hào)連接區(qū)和氣體暴露區(qū)；所述信號(hào)連接區(qū)在待測環(huán)境外，信號(hào)連接區(qū)筒壁內(nèi)設(shè)置激光準(zhǔn)直器，信號(hào)連接區(qū)筒壁端口設(shè)置航插，信號(hào)連接區(qū)筒壁外周設(shè)置快裝卡盤，激光準(zhǔn)直器將入射激光進(jìn)行準(zhǔn)直處理并傳入氣體暴露區(qū)，航插將監(jiān)測信號(hào)從氣室傳出；所述氣體暴露區(qū)在待測環(huán)境內(nèi)，采用圓柱形中空設(shè)計(jì)，氣體暴露區(qū)外壁設(shè)有長方形孔，氣體暴露區(qū)尾部筒壁內(nèi)設(shè)置光電探測器，光電探測器將吸收后的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳感器芯片安裝于氣體暴露區(qū)外壁，用來測量待測環(huán)境的其他參數(shù)，光電探測器和傳感器芯片通過電線連接航插，完成元件的供電和測量信號(hào)的輸出。
[0006]進(jìn)一步的，所述的激光準(zhǔn)直器安裝在準(zhǔn)直器固定器內(nèi)，并用法蘭壓緊。航插固定在法蘭上的凹槽內(nèi)。
[0007]進(jìn)一步的，所述的快裝卡盤可通過卡箍和設(shè)置在待測環(huán)境外壁的配套快裝卡盤進(jìn)行快速安裝和拆卸；卡盤之間設(shè)有墊片，保證卡盤連接的密閉性。
[0008]進(jìn)一步的，所述的光電探測器安裝在接收器固定器上，并使光電探測器的中心和激光準(zhǔn)直器的中心同軸，以確保光電探測器能接收到被氣體吸收后的光信號(hào)。接收器固定器由壓緊部件固定，壓緊部件和氣室側(cè)壁采用錐螺紋連接，以保證待測環(huán)境氣體不會(huì)和光電探測器接觸。
[0009]進(jìn)一步的，所述的氣體暴露區(qū)內(nèi)，位于兩個(gè)長方孔的橫截面位置設(shè)置藍(lán)寶石玻璃，藍(lán)寶石玻璃與氣體暴露區(qū)內(nèi)壁之間設(shè)置O型圈，這樣可以將氣體接觸區(qū)域和其他區(qū)域隔絕，以保證入射光能夠通過藍(lán)寶石玻璃并暴露在待測環(huán)境中，而激光準(zhǔn)直器、光電探測器等氣室內(nèi)部部件無法接觸到待測環(huán)境氣體，從而提高氣室的耐腐蝕性和使用壽命。
[0010]進(jìn)一步的，所述的傳感器芯片安裝在氣室外壁的凹槽內(nèi)，可選用不同類型的小型化數(shù)字傳感器芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)待測環(huán)境溫度、濕度、壓力等參數(shù)的測量。
[0011]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0012]本發(fā)明采用在線監(jiān)測方式和快裝式的結(jié)構(gòu)，將氣室的氣體暴露區(qū)直接置于待測環(huán)境中，避免了待測環(huán)境和氣室間的循環(huán)線路及其帶來的誤差，實(shí)現(xiàn)了待測氣體的在線監(jiān)測，操作方便，準(zhǔn)確度高。
[0013]本發(fā)明只有氣體暴露區(qū)和不銹鋼材質(zhì)的氣室外壁與待測環(huán)境接觸，氣室內(nèi)部部件通過O型圈、錐螺紋等密封方式不與待測氣體接觸，使該氣室可在腐蝕性條件等復(fù)雜工況下使用，提高了氣室的使用壽命和可靠性。
[0014]本發(fā)明設(shè)有小型傳感器芯片，在利用光譜吸收技術(shù)測量某一氣體濃度的同時(shí)，還能夠完成待測環(huán)境溫度、濕度、壓力等常規(guī)參數(shù)的監(jiān)測，使氣室實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)測量的功能。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的三維外型示意圖。
[0017]其中:I信號(hào)連接區(qū)，2氣體暴露區(qū)，3激光準(zhǔn)直器，4航插，5快裝卡盤，6長方形孔，7光電探測器，8傳感器芯片，9準(zhǔn)直器固定器，10法蘭，11卡箍，12墊片，13接收器固定器，14壓緊部件，15藍(lán)寶石玻璃，160型圈。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0019]如圖1和圖2所示，一種在線監(jiān)測式吸收型光纖氣體傳感器氣室，所述的氣室采用快裝式的結(jié)構(gòu)和S31603不銹鋼的材質(zhì)，分為信號(hào)連接區(qū)I和氣體暴露區(qū)2。所述的信號(hào)連接區(qū)I在待測環(huán)境外，設(shè)置激光準(zhǔn)直器3、航插4和快裝卡盤5，激光準(zhǔn)直器3為LightPath公司的355110系列產(chǎn)品，將中心波長為1370nm的入射激光進(jìn)行準(zhǔn)直處理并傳入氣體暴露區(qū)2，航插4選用小型6針航插，外徑10cm，將監(jiān)測信號(hào)從氣室傳出。所述的氣體暴露區(qū)2在待測環(huán)境內(nèi)，采用圓柱形中空設(shè)計(jì)，外壁設(shè)有兩個(gè)長方形孔6，保證入射激光充分暴露在待測環(huán)境中，氣體暴露區(qū)設(shè)置光電探測器7和傳感器芯片8，光電探測器7選用InGaAs光電二極管，響應(yīng)波長范圍為1100nm-2500nm，能夠適應(yīng)較寬的長波近紅外光譜，感光面直徑為0.5mm，能夠有效探測較大光斑，光電探測器7位于氣室尾部，將吸收后的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳感器芯片8