一種可調(diào)光程的吸收氣室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖氣體濃度監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是一種可調(diào)光程的吸收氣室。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)境污染已成為現(xiàn)代社會(huì)面臨的重大問(wèn)題之一。光纖氣體濃度檢測(cè)儀作為本質(zhì)安全的傳感器，其具有精度高、選擇性好、可靠性高、不中毒、受環(huán)境干擾因素較小、壽命長(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍更加廣闊，尤其在煤礦采空區(qū)、化工廠、油田和可燃?xì)怏w儲(chǔ)存罐等環(huán)境。光纖氣體濃度檢測(cè)儀的基本原理是傳感器光源經(jīng)過(guò)耦合進(jìn)入吸收氣室，氣室內(nèi)氣體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)光程吸收，對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制，攜帶氣體信息的光經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換，噪聲去除和信號(hào)解調(diào)等處理，可提取出氣體成分和濃度信息。
[0003]作為光纖氣體濃度檢測(cè)儀的關(guān)鍵器件，氣體吸收氣室的小型化、檢測(cè)靈敏度等方面指標(biāo)有著嚴(yán)格的要求。為了提高氣體吸收室有限空間內(nèi)的吸光度，人們發(fā)明了懷特氣體吸收室，利用三個(gè)曲率相同的凹面鏡(一面主反射鏡、兩面次反射鏡)相向安裝的方式，達(dá)到了光線在氣體吸收室內(nèi)多次反射增長(zhǎng)光程的目的。中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN102809534A公開(kāi)了一種可調(diào)多次反射光學(xué)吸收的方法及裝置，通過(guò)增長(zhǎng)其內(nèi)光學(xué)系統(tǒng)反射光程、增多反射次數(shù)的方式，最終實(shí)現(xiàn)提高測(cè)汞儀檢測(cè)靈敏度和降低其檢測(cè)極限的目的。
[0004]由于污染環(huán)境的不同，如大氣環(huán)境中氣體濃度較低和工業(yè)排放污染氣體濃度較高等特點(diǎn)，對(duì)光纖氣體濃度傳感器提出了更高的要求，要求傳感器靈敏度高，可應(yīng)用于低濃度氣體探測(cè)，同時(shí)，又要求傳感器的量程可調(diào)節(jié)，適用于不同環(huán)境氣體的探測(cè)，這就要求吸收氣室實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)光程吸收且吸收光程可根據(jù)不同量程的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN1699971A公開(kāi)的可調(diào)多次反射光學(xué)吸收的方法及裝置，通過(guò)次反射鏡的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，落在主反射鏡上的光點(diǎn)數(shù)量會(huì)不斷增加或減少，從而不斷的調(diào)整吸收氣室內(nèi)的光程。此種調(diào)節(jié)方式，由于要實(shí)現(xiàn)鏡座的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其反射鏡鏡座中心通過(guò)螺釘連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)球面上，鏡座水平方向和上下方向安裝頂絲和彈簧，實(shí)現(xiàn)其功能的裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不利于工程實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于工程實(shí)現(xiàn)的可調(diào)節(jié)吸收光程的吸收氣室。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是:
[0007]一種可調(diào)光程的吸收氣室，包括焦距相同的一塊凹面場(chǎng)鏡和兩塊凹面物鏡、兩塊氣室端板和物鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)，場(chǎng)鏡安裝于吸收氣室一側(cè)的氣室端板，上下布置的兩塊物鏡均安裝于吸收氣室另一側(cè)的氣室端板，其中一塊物鏡通過(guò)物鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)活動(dòng)安裝于氣室端板，物鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)包括:
[0008]物鏡底座，與物鏡固定連接；
[0009]底座固定桿，分別穿過(guò)物鏡底座和氣室端板上設(shè)有的通孔；底座固定桿靠近物鏡底座一側(cè)端部的第一桿帽與物鏡底座通孔徑向向內(nèi)伸出的第一環(huán)狀突緣將套裝于底座固定桿上的第一拉簧夾住，底座固定桿靠近氣室端板一側(cè)端部的第二桿帽與氣室端板通孔徑向向內(nèi)伸出的第二環(huán)狀突緣將套裝于底座固定桿上的第二拉簧夾?。?br>[0010]位于底座固定桿的上側(cè)或下側(cè)的第一調(diào)節(jié)螺桿，其一端與氣室端板進(jìn)行螺紋連接，另一端的端部頂于物鏡底座上；調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)螺桿，可使其軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物鏡底座繞水平方向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0011]位于底座固定桿的水平側(cè)的第二調(diào)節(jié)螺桿，其一端與氣室端板進(jìn)行螺紋連接，另一端的端部頂于物鏡底座上；調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)螺桿，可使其軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物鏡底座繞上下方向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0012]這里，水平方向?yàn)榇怪庇谏舷路较蜉S和底座固定桿軸的方向。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，底座固定桿、第一調(diào)節(jié)螺桿和第二調(diào)節(jié)螺桿的軸向相互平行。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第一調(diào)節(jié)螺桿和第二調(diào)節(jié)螺桿均內(nèi)嵌安裝于所述氣室端板上，第一調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺桿和第二調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺桿靠近固定端板一端的端部外側(cè)均裝有全氟醚橡膠O型密封圈。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，場(chǎng)鏡和物鏡的鏡面均設(shè)置有高反射鋁膜，高反射鋁膜上鍍有二氧化硅保護(hù)膜。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0017]1.物調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)螺桿對(duì)物鏡進(jìn)行兩維方向調(diào)節(jié)，可改變物鏡曲率中心在場(chǎng)鏡上的相對(duì)位置，以改變光斑在場(chǎng)鏡上的分布，實(shí)現(xiàn)吸收光程可調(diào)節(jié)。
[0018]2.物調(diào)整機(jī)構(gòu)采用3點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，僅由物鏡底座、底座固定桿、第一拉簧、第二拉簧、垂直調(diào)節(jié)螺桿和水平調(diào)節(jié)螺桿組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)。
[0019]3.在鏡面高反射鋁膜上另鍍二氧化硅保護(hù)膜，防止鋁膜氧化變質(zhì)和腐蝕性氣體對(duì)鋁膜的損壞，對(duì)高反射鋁膜進(jìn)行了有效的保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為氣室折萱式光路不意圖；
[0021]圖2為可調(diào)光程的吸收氣室的主剖視圖；
[0022]圖3為物鏡調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為圖3中A-A向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]這里首先對(duì)可調(diào)光路的基本原理進(jìn)行說(shuō)明:
[0025]吸收氣室采用折疊式光路設(shè)計(jì)，其光學(xué)元件結(jié)構(gòu)緊湊，在有限的體積和尺寸情況下，可大大增加吸收光程。如圖1所示是氣室折疊式光路示意圖，物鏡A和A’并排放置在一側(cè)，場(chǎng)鏡B放在另一側(cè)，它們近共焦放置，A和A’的曲率中心F和F’落在B上。光線從源點(diǎn)的光窗入射，經(jīng)過(guò)A的反射，在B上形成光斑，光斑經(jīng)B反射后，落在A’上，光線經(jīng)過(guò)A’反射，從氣室光窗出口進(jìn)入探測(cè)器，光束經(jīng)過(guò)多次反射以后，以折疊式光路的方式實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)光程吸收。光束入射光窗中心距場(chǎng)鏡B中心線距離為a，物鏡A和A’的曲率中心F和F’在場(chǎng)鏡B上距其中心線距離為d，則光束在場(chǎng)鏡B上形成的光斑數(shù)N為:
[0026]N = a/d -1(I)
[0027]因此，光束在氣室中單次反射次數(shù)η為:
[0028]η = 2Ν+2(2)
[0029]所以，氣室吸收光程S為:
[0030]S = η X L = 2 (N+l) X L(3)
[0031]其中，N為物鏡B上光斑的個(gè)數(shù)，L為氣室的基長(zhǎng)。
[0032]從公式(I)可知，a是固定不變的，只要改變d的值，即改變物鏡A和Α’的曲率中心F和F’在場(chǎng)鏡B上的相對(duì)距離就可改變B上形成的光斑數(shù)N，再通過(guò)公式(3)可知，氣室基長(zhǎng)L固定不變，只要改變光斑數(shù)N，就可改變氣室吸收光程S，從而實(shí)現(xiàn)吸收光程可調(diào)節(jié)。
[0033]為使對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，現(xiàn)以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說(shuō)明:
[0034]如圖2所示，可調(diào)光程的吸收氣室，包括底座1、氣室端板21、22、吸收氣室腔體3和多次反射鏡。位于氣室腔體3兩端的氣室端板21、22與氣室腔體3固定密封連接，氣室端板21、22均安裝于底座I上。多次反射鏡包括