一種痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)及氣室的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光纖氣體傳感器技術領域，具體涉及一種痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)，同時還涉及一種痕量氣體傳感器氣室。
【背景技術】
[0002]光纖氣體傳感器是20世紀八十年代后期出現(xiàn)的一種新型氣體傳感器，具有測量靈敏度高、氣體鑒別能力強、響應快等特點，對溫度、濕度等環(huán)境干擾的抵抗能力強，是最有前途的一種光纖氣體傳感器。光纖氣體傳感器的傳感部件為吸收氣室，其設計直接關系到整個光纖氣體傳感器的體積和堅持測靈敏度。
[0003]基于氣體吸收原理的光學氣體傳感器都遵循比爾朗伯定律，即當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時，其吸光度與吸光物質的濃度計吸收層的厚度成正比。也就是說，氣體對定常波長的光的吸收率取決于光程長度和氣體濃度；只要有足夠的吸收光程，就可以測量到極為微小濃度(痕量)氣體的吸收信號，進而推算知氣體濃度。理論上，如果要達到PPM級的探測能力，需要的吸收光程長度往往達到數米至數十米。由于現(xiàn)場環(huán)境及檢測設備的限制，采用通常的對射式光路是不現(xiàn)實的，難以滿足在線測試的要求，因此需要一種滿足較長光路又體積較小的光路系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種滿足較長光路又體積較小的痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的第二個目的是提供一種痕量氣體傳感器氣室。
[0006]為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型所采用的技術方案是:
[0007]—種痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)，包括入射光纖準直器、出射光纖準直器、前反射鏡和后反射鏡，所述前反射鏡和后反射鏡均為凹球面反射鏡，且前反射鏡與后反射鏡的凹球面相對設置；所述前反射鏡的鏡面上設有兩個平行的通孔，分別為入射通孔和出射通孔；所述入射光纖準直器、出射光纖準直器分別與所述入射通孔、出射通孔同軸，且設置在前反射鏡遠離后反射鏡的外側，用于使入射光纖準直器發(fā)射的光束通過前反射鏡上的入射通孔射向后反射鏡，在前后反射鏡之間經數次反射后，通過前反射鏡上的出射通孔經出射光纖準直器射出。
[0008]所述前反射鏡與后反射鏡的凹球面上均鍍設有高反射率膜層。
[0009]所述前反射鏡與后反射鏡同光軸設置。
[0010]所述入射通孔與出射通孔以前反射鏡的光軸為對稱軸對稱設置。
[0011]一種痕量氣體傳感器氣室，包括由前端面、后端面和側壁圍設形成的用于氣體吸收的吸收腔室，所述前端面、后端面上分別安裝有前反射鏡、后反射鏡，所述前反射鏡和后反射鏡均為凹球面反射鏡，且凹球面相對設置；所述前反射鏡的鏡面上設有兩個平行的通孔，分別為入射通孔和出射通孔；所述前反射鏡遠離后反射鏡的外側設有準直器支架，所述準直器支架上設有入射光纖準直器和出射光纖準直器，所述入射光纖準直器、出射光纖準直器分別與所述入射通孔、出射通孔同軸設置，用于使入射光纖準直器發(fā)射的光束通過前反射鏡上的入射通孔射向后反射鏡，在所述吸收腔室內、前后反射鏡之間經數次反射后，通過前反射鏡上的出射通孔經出射光纖準直器射出。
[0012]所述前反射鏡與后反射鏡的凹球面上均鍍設有高反射率膜層。
[0013]所述前反射鏡與后反射鏡同光軸設置。
[0014]所述入射通孔與出射通孔以前反射鏡的光軸為對稱軸對稱設置。
[0015]本實用新型的痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)，采用兩個凹球面相對設置的凹球面反射鏡，且前反射鏡的鏡面上設有兩個平行的通孔，入射光纖準直器發(fā)射的光束通過前反射鏡上的入射通孔射向后反射鏡，光束前后反射鏡之間經數次反射后，通過前反射鏡上的出射通孔經出射光纖準直器耦合射出；光束在前后反射鏡之間多次反射，在有限空間內達到非常大的吸收光程，滿足光纖在線檢測的要求，適用于結構緊湊、精確探測痕量氣體的光纖氣體傳感器。
[0016]本實用新型的痕量氣體傳感器氣室，在吸收腔室的前后端面上分別設置凹球面相對設置的凹球面反射鏡，且前反射鏡的鏡面上設有兩個平行的通孔，入射光纖準直器發(fā)射的光束通過前反射鏡上的入射通孔進入吸收腔室射向后反射鏡，光束在所述吸收腔室內、前后反射鏡之間經數次反射后，通過前反射鏡上的出射通孔經出射光纖準直器耦合射出；光束在前后反射鏡之間多次反射，在吸收腔室內的有限空間內達到非常大的吸收光程，使其可探測多種痕量氣體的種類和濃度；該種氣室具有較長的光程，滿足光纖在線檢測的要求，減小了光纖氣體傳感器的體積，提高了氣體檢測的靈敏度和精確度，使光纖氣體傳感器結構緊湊，能對痕量氣體實現(xiàn)精確探測；采用光纖準直器耦合出入光束，便于現(xiàn)場安裝使用，易于組網，適合推廣應用。
【附圖說明】
[0017]圖1為實施例1的痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)的結構示意圖；
[0018]圖2為實施例1的痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)中光束在前后反射鏡之間的光路不意圖；
[0019]圖3為圖2的側視圖；
[0020]圖4為實施例1的痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)的光路簡圖；
[0021]圖5為實施例2的痕量氣體傳感器氣室的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合【具體實施方式】對本實用新型作進一步的說明。
[0023]實施例1
[0024]本實施例的痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)，如圖1所不，包括入射光纖準直器1、出射光纖準直器2、前反射鏡3和后反射鏡4，所述前反射鏡3和后反射鏡4均為凹球面反射鏡，凹球面上均鍍設有高反射率膜層，且前反射鏡3與后反射鏡4的凹球面相對且同光軸設置；所述前反射鏡3的鏡面上設有兩個平行的通孔，分別為入射通孔5和出射通孔6，所述入射通孔5與出射通孔6以前反射鏡3的光軸為對稱軸對稱設置；所述入射光纖準直器1、出射光纖準直器2分別與所述入射通孔5、出射通孔6同軸，且設置在前反射鏡3遠離后反射鏡4的外側，用于使入射光纖準直器I發(fā)射的光束通過前反射鏡3上的入射通孔5射向后反射鏡4，在前后反射鏡之間經數次反射后，通過前反射鏡3上的出射通孔6經出射光纖準直器2耦合射出。
[0025]本實施例的痕量氣體傳感器光路系統(tǒng)的光路，如圖2、3、4所不，激光光束由入射光纖準直器I發(fā)射，通過前反射鏡3上的入射通孔5 (光路圖上記為1-1 (in))射入，在后反射鏡4上形成第一個光電2-1，反射后，光束7在前反射鏡3上形