反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及光學(xué)和環(huán)保儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種反射式的激光在線氣 體分析儀光路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光在線氣體分析儀采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TunableDiode LaserAbsorptionSpectroscopy，簡稱TDLAS)，通過分析激光被氣體的選擇性吸收來獲得 氣體的濃度。
[0003] 調(diào)制光譜檢測技術(shù)是一種被最廣泛應(yīng)用的可以獲得較高檢測靈敏度的半導(dǎo)體激 光吸收光譜技術(shù)，它通過快速調(diào)制激光頻率使其掃過被測氣體吸收譜線的頻率范圍，然后 采用相敏檢測技術(shù)測量被氣體吸收后透射譜線中的諧波分量來分析氣體的吸收情況。光導(dǎo) 體激光的頻率一般有兩種方法來調(diào)諧：一是通過改變半導(dǎo)體激光器的工作溫度；另一種是 通過改變激光器的工作電流。由于第二種能獲得較快的光頻率調(diào)諧速度，因此半導(dǎo)體激光 吸收光譜技術(shù)普遍采用給半導(dǎo)體激光器注入一定頻率的正弦波電流使激光頻率掃描過整 條吸收譜線來獲得完整的吸收光譜數(shù)據(jù)。
[0004] IDLAS技術(shù)是一種高分辨率的光譜吸收技術(shù)，半導(dǎo)體激光穿過被測氣體的光強(qiáng)衰 減可用朗伯-比爾（Lambert-Beer)定律來表達(dá)：
[0005] Iv=Iv,〇T(v) =Iv；〇exp[-S(T)g(v-v0)PXL]
[0006] 式中，UP17分別表示頻率為V的激光入射時和經(jīng)過壓力P，濃度X和光程L后 的光強(qiáng)；S(T)表示氣體吸收譜線的強(qiáng)度；線性函數(shù)g(v-V(l)表征該吸收譜線的形狀。
[0007] 使用較高頻率的正弦波來調(diào)制激光器的工作電流調(diào)制激光的光頻率，對調(diào)制后的 氣體透過率作諧波分解，各諧波分量均反映了氣體吸收譜線的透過率信息?；诎雽?dǎo)體激 光吸收光譜技術(shù)的儀器一般通過測量二次諧波信號來檢測氣體濃度：如下式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，包括依次連接的激光發(fā) 射接收單元、去背景單元、在線監(jiān)測單元和激光反射單元； 所述激光發(fā)射接收單元包括，可調(diào)諧激光器、楔形鏡一、參比池、探測器一、探測器二和 探測器三，所述參比池及所述探測器一的主光軸方向與所述可調(diào)諧激光器發(fā)出激光的方向 關(guān)于所述楔形鏡一的第一表面的法線對稱，所述激光經(jīng)所述楔形鏡一的第一表面反射形成 第一路反射光，所述第一路反射光經(jīng)過所述參比池進(jìn)入所述探測器一，所述激光經(jīng)過所述 楔形鏡的第一表面折射后的激光經(jīng)所述楔形鏡的第二表面反射形成第二路反射光，所述第 二路反射光通過所述楔形鏡的第一表面折射進(jìn)入所述探測器二； 所述去背景單元包括楔形鏡二，經(jīng)過所述楔形鏡一的第二表面折射后的激光經(jīng)過所述 去背景單元穿過所述楔形鏡二； 穿過所述楔形鏡二的激光經(jīng)過所述在線監(jiān)測單元； 所述激光反射單元包括楔形鏡三和角反射鏡，經(jīng)過所述在線監(jiān)測單元的激光穿過所述 楔形鏡三后入射到所述角反射鏡，被所述角反射鏡反射的激光依次穿過所述楔形鏡三、所 述楔形鏡二和所述楔形鏡一進(jìn)入所述探測器三。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 楔形鏡一傾斜地安裝在所述激光發(fā)射接收單元內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 第一路反射光穿過所述參比池進(jìn)入所述探測器一，用于確定氣體濃度吸收系數(shù)K。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 第二路反射光進(jìn)入探測器二用于實(shí)時監(jiān)測半導(dǎo)體激光的強(qiáng)度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 角反射鏡米用玻璃材料制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 角反射鏡為由鍍金屬膜的平面鏡粘合而成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 可調(diào)諧激光器上安裝有準(zhǔn)直透鏡。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 楔形鏡一與所述楔形鏡二將所述去背景單元兩端密封，使所述去背景單元內(nèi)部形成密封腔 體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 楔形鏡三位于所述激光反射單元左側(cè)且密封所述激光反射單元。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 角反射鏡位于所述激光反射單元的密封腔體內(nèi)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，包括：依次連接的激光發(fā)射接收單元、去背景單元、在線監(jiān)測單元和激光反射單元；激光發(fā)射接收單元包括，可調(diào)諧激光器、楔形鏡一、參比池、探測器一、探測器二和探測器三，參比池及探測器一的主光軸方向與可調(diào)諧激光器發(fā)出激光的方向關(guān)于楔形鏡一的第一表面的法線對稱；去背景單元包括楔形鏡二；激光反射單元包括楔形鏡三和角反射鏡。本實(shí)用新型通過被測氣體的光程翻倍，大大提高了分析儀的靈敏度和檢出限；安裝調(diào)試簡單方便；可實(shí)時在線測量；光學(xué)元器件少，結(jié)構(gòu)簡單，非專業(yè)人員亦可以完成光路調(diào)試和安裝。
【IPC分類】G01N21-39, G01N21-01
【公開號】CN204514794
【申請?zhí)枴緾N201520236633
【發(fā)明人】應(yīng)剛, 王立峰, 黃沖, 方衛(wèi)龍, 劉海紅, 吳升海
【申請人】江蘇天瑞儀器股份有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月17日