一種氣室結(jié)構(gòu)、氣體檢測(cè)箱及氣體檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及氣體分析設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種氣室結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)利用二極管激光器波長(zhǎng)調(diào)諧特性，獲得被測(cè)氣體的特征吸收光譜范圍內(nèi)的吸收光譜，從而對(duì)污染氣體進(jìn)行定性或者定量分析，這種方法不僅精度較高，選擇性強(qiáng)而且響應(yīng)速度快，已經(jīng)被用于大氣痕量氣體監(jiān)測(cè)以及工業(yè)控制。在對(duì)空氣中的痕量氣體進(jìn)行檢測(cè)中，由于被測(cè)氣體的含量多為ppm(Part permill1n)級(jí)別，通常使用多次反射樣氣室來(lái)增加吸收光程，以提高激光氣體分析儀的檢測(cè)靈敏度。
[0003]常見(jiàn)的多次反射樣氣室由兩個(gè)凹面反射鏡組成，光學(xué)發(fā)射端發(fā)出的激光光束通過(guò)近端凹面反射鏡上的開(kāi)孔，以特定的角度射入樣氣室，然后打到遠(yuǎn)端凹面反射鏡上，進(jìn)而在兩個(gè)凹面反射鏡中進(jìn)行多反射，并最終由近端凹面反射鏡的開(kāi)孔處射出，從而完成檢測(cè)。此過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)對(duì)光路的精確控制，這就對(duì)氣室機(jī)械結(jié)構(gòu)的加工精度和安裝要求提出了非常嚴(yán)格的要求。
[0004]另外，光學(xué)發(fā)射端中常見(jiàn)的蝶型封裝激光器，其封裝成本高居不下，極大了限制了光電通信的發(fā)展。
[0005]為此，需要提供一種便于封裝，又能對(duì)光路進(jìn)行精確調(diào)節(jié)的氣室結(jié)構(gòu)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為此，本實(shí)用新型提供一種新的方案以力圖解決或者至少緩解上面存在的問(wèn)題。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種氣室結(jié)構(gòu)，適于安裝在氣體檢測(cè)箱中，該氣室機(jī)構(gòu)包括基座以及設(shè)置于基座上的光學(xué)發(fā)射端、光學(xué)接收端和樣氣室。
[0008]樣氣室的側(cè)壁上設(shè)有通氣口，在靠近光學(xué)發(fā)射端的一端設(shè)有第一凹面反射鏡，遠(yuǎn)離光學(xué)發(fā)射端的另一端設(shè)有第二凹面反射鏡。其中，第一凹面反射鏡上設(shè)有光孔，供光學(xué)發(fā)射端發(fā)出光束入射樣氣室以及供經(jīng)過(guò)第一凹面反射鏡和第二凹面反射鏡多次反射后的光束返回光學(xué)接收端。
[0009]光學(xué)發(fā)射端包括同軸封裝激光器和獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)。其中，同軸封裝激光器適于向樣氣室發(fā)射光束，獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)適于自動(dòng)調(diào)節(jié)同軸封裝激光器的溫度。
[0010]可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的氣室結(jié)構(gòu)中，獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)包括控制電路以及依次軸向連接的溫度傳感器、半導(dǎo)體致冷器和散熱片。其中，溫度傳感器連接于同軸封裝激光器的一側(cè)，適于測(cè)量所述同軸封裝激光器的溫度。半導(dǎo)體致冷器的一側(cè)連接于同軸封裝激光器的另一側(cè)，適于對(duì)所述同軸封裝激光器致冷或加熱。
[0011]散熱片連接于所述半導(dǎo)體致冷器的另一側(cè)，適于為所述半導(dǎo)體致冷器散熱?？刂齐娐愤m于根據(jù)所述溫度傳感器的溫度參數(shù)向所述半導(dǎo)體致冷器發(fā)送致冷指令或加熱指令。
[0012]可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的氣室結(jié)構(gòu)，光學(xué)發(fā)射端還包括固定于基座上的發(fā)射端可調(diào)安裝座，適于調(diào)節(jié)光學(xué)發(fā)射端相對(duì)于所述光孔的位置和角度。光學(xué)接收端包括固定于基座上的接收端可調(diào)安裝座，適于調(diào)節(jié)光學(xué)接收端相對(duì)于所述光孔的位置和角度。
[0013]可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的氣室結(jié)構(gòu)，光學(xué)發(fā)射端的控制電路適于當(dāng)溫度參數(shù)高于第一閾值時(shí)發(fā)出致冷指令，以及當(dāng)溫度參數(shù)低于第二閾值時(shí)發(fā)出加熱指令。
[0014]可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的氣室結(jié)構(gòu)，獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)還包括適于作為導(dǎo)熱媒介的激光器壓板和激光器導(dǎo)熱片。其中，激光器壓板設(shè)于同軸封裝激光器和溫度傳感器之間；激光器導(dǎo)熱片設(shè)于同軸封裝激光器和半導(dǎo)體致冷器之間。
[0015]可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的氣室結(jié)構(gòu)，獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括具有空腔的固定部件，其底部設(shè)有環(huán)形底片，散熱片設(shè)置于空腔中并與環(huán)形底片緊密接觸。
[0016]可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的氣室結(jié)構(gòu)，獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)進(jìn)一步還包括中空的激光器焊接電路板，其一側(cè)連接半導(dǎo)體致冷器，另一側(cè)連接所述固定部件的環(huán)形底片，徑向方向設(shè)有通槽。
[0017]可選地，在根據(jù)本實(shí)用新型的氣室結(jié)構(gòu)，獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)還包括固定溫度傳感器的溫度傳感器焊接電路板。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，提供一種氣體檢測(cè)箱，包括根據(jù)本實(shí)用新型的氣室結(jié)構(gòu)。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的又一個(gè)方面，提供一種氣體檢測(cè)系統(tǒng)，包括根據(jù)本實(shí)用新型的氣體檢測(cè)箱。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的氣室結(jié)構(gòu)，采用低成本高速的同軸封裝激光器，并設(shè)計(jì)了獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)，有效的保證了激光器工作的穩(wěn)定性及發(fā)光波長(zhǎng)的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步，通過(guò)接收端可調(diào)安裝座和發(fā)射端可調(diào)安裝座上的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)射端發(fā)射光線和接收端接收光線的獨(dú)立調(diào)節(jié)，以便對(duì)光線的入射和出射更加準(zhǔn)確。進(jìn)一步，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置對(duì)第二凹面反射鏡進(jìn)行微調(diào)，極大提高了對(duì)氣室結(jié)構(gòu)中凹面反射鏡調(diào)節(jié)的方便性。
【附圖說(shuō)明】
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本文結(jié)合下面的描述和附圖來(lái)描述某些說(shuō)明性方面，這些方面指示了可以實(shí)踐本文所公開(kāi)的原理的各種方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)。通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。遍及本公開(kāi)，相同的附圖標(biāo)記通常指代相同的部件或元素。
[0022]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的氣室結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0023]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的激光發(fā)生器I的示意圖；
[0024]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的激光發(fā)生器I的拆解示意圖；
[0025]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的激光器組件的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0027]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的氣室結(jié)構(gòu)的示意圖，根據(jù)本實(shí)用新型的應(yīng)用在氣體檢測(cè)箱(未示出)中的氣室結(jié)構(gòu)包括光學(xué)發(fā)射端、光學(xué)接收端、樣氣室5和基座6。
[0028]樣氣室的內(nèi)部在靠近光學(xué)發(fā)射端的一端設(shè)有凹面反射鏡5a，遠(yuǎn)離光學(xué)發(fā)射端的另一端設(shè)有凹面反射鏡5b ο進(jìn)一步地，在凹面反射鏡5a上設(shè)有光孔，供光學(xué)發(fā)射端發(fā)出光束入射樣氣室以及供經(jīng)過(guò)凹面反射鏡5a和凹面反射鏡5b多次反射后的光束返回光學(xué)接收端。為了便于待檢測(cè)的氣體充滿兩個(gè)凹面反射鏡間的空腔，樣氣室上還可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口。另外，樣氣室的側(cè)壁上通常設(shè)有通氣口(圖中未示出)，且該樣氣室的結(jié)構(gòu)可根據(jù)具體需要進(jìn)行多種變形與調(diào)整，如棱柱狀外形或圓筒形，而這些多種變形應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0029]光學(xué)發(fā)射端包括激光發(fā)生器I，該激光發(fā)生器包括同軸封裝激光器和獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)，其中同軸封裝激光器適于向樣氣室發(fā)射光束，而獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)適于自動(dòng)調(diào)節(jié)同軸封裝激光器的溫度。光學(xué)接收端包括激光接收器3，適于接收樣氣室發(fā)射來(lái)的光束。
[0030]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)發(fā)射端還包括發(fā)射端可調(diào)安裝座2，適于調(diào)節(jié)光學(xué)發(fā)射端相對(duì)于該光孔的位置和角度。進(jìn)一步地，光學(xué)接收端還包括接收端可調(diào)安裝座4，適于調(diào)節(jié)光學(xué)接收端相對(duì)于該光孔的位置和角度?？梢岳斫猓烧{(diào)安裝座可以有多種方式固定在基座上，如平行固定或垂直固定。平行固定時(shí)激光發(fā)生器和激光接收器分別固定在對(duì)應(yīng)可調(diào)安裝座的正上方。垂直固定時(shí)，激光發(fā)生器和激光接收器分別固定可調(diào)安裝座面向樣氣室的一面上。這樣，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)調(diào)節(jié)發(fā)射光和接收光的角度和位置，方便了實(shí)際操作的光線調(diào)節(jié)，節(jié)省了氣體測(cè)量時(shí)間。
[0031]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方式，在凹面反射鏡5b的非反射鏡面上還可以設(shè)置軸向的調(diào)節(jié)裝置5c，可以是任意形式，如調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)滑塊等，相應(yīng)的樣氣室設(shè)置有供該調(diào)節(jié)桿裝置通過(guò)的調(diào)節(jié)孔。這樣可以輕松調(diào)節(jié)第一凹面反射鏡和第二凹面反射鏡之間的距離。
[0032]根據(jù)本實(shí)用新型的氣室機(jī)構(gòu)，光學(xué)發(fā)射端包括激光發(fā)生器I，圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的激光發(fā)生器I的示意圖，圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的激光發(fā)生器I的拆解示意圖。如圖3所示，激光發(fā)生器I包括激光器組件和散熱片lh。其中激光器組件的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要包括控制電路(圖中未示出)，以及依次軸向連接的溫度傳感器la、同軸封裝激光器Ic和半導(dǎo)體致冷器le。具體地，溫度傳感器Ia連接于同軸封裝激光器的一側(cè)，適于測(cè)量該同軸封裝激光器的溫度。半導(dǎo)體致冷器Ie的一側(cè)連接于同軸封裝激光器的另一側(cè)，適于對(duì)同軸封裝激光器致冷或加熱?？刂齐娐愤m于根據(jù)溫度傳感器的溫度參數(shù)向半導(dǎo)體致冷器發(fā)送致冷指令或加熱指令。另外，半導(dǎo)體致冷器的另一側(cè)連接散熱片Ih，該散熱片適于為半導(dǎo)體致冷器散熱。
[0033]結(jié)合圖3和圖4，需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型的激光發(fā)生器采用同軸封裝激光器，并設(shè)置了獨(dú)立溫度控制系統(tǒng);其中，獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)主要包括控制電路、溫度傳感器la、半導(dǎo)體致冷器Ie和散熱片lh。
[0034]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，溫度傳感器Ia適于監(jiān)測(cè)同軸封裝激光器的溫度，控制電路適于當(dāng)溫度參數(shù)高于第一閾值時(shí)向半導(dǎo)體致冷器發(fā)出致冷指令，此時(shí)半導(dǎo)體致冷器接近同軸封裝激光