一种气体吸收池及气体检测系统的制作方法

本发明涉及检测仪器领域，特别是涉及一种气体吸收池。

背景技术：

随着科技不断的进步以及工业化的发展，有毒有害气体现在已经成为我们在工作生产以及日常生活中不得不面对的危险来源。例如在石化，化工等企业排放废料、危险品储运、垃圾填埋、污水处理等等环节上，人们都可能收到危险气体的威胁。因此对于气体检测的研究也越来越收到人们的重视。

在气体检测过程中，使用可调节半导体激光吸收光谱技术来检测气体的成分是现阶段常用的一种气体检测技术。其中气体吸收池是可调节半导体激光吸收光谱技术中必不可少的一个器件，也是激光与被检测气体直接作用的器件。

在气体检测的过程中，待检测气体会充斥在气体吸收池内，从外接照射到气体吸收池内部的激光会在反光镜的作用下在气体吸收池内部进行多次反射，激光在被发射的过程中会被带检测气体吸收掉某一频率的光波，使得气体吸收池内的激光所携带的信息发生变化。最终当气体吸收池内的光信号照射出气体吸收池后，可以通过检测光信号中被吸收的激光的频率得知被检测气体中气体分子的组成，同时可以通过激光被衰减吸收的程度得知带检测气体的浓度。

为了改变气体吸收池的精度，最直接有效的方法是改变气体吸收池内的激光的光程。通常情况下，会通过调整气体吸收池内反光镜的角度来调整气体吸收池内激光的光程。但是由于反光镜是设置在气体吸收池内部，同时由于为了保障测量结果的准确度，整个气体检测过程需要在密闭环境中进行，这就使得在密闭空间中很难对气体吸收池内的光程进行调整。

所以在现阶段，如何实现在气体吸收池外侧调整气体吸收池内激光的光程是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种气体吸收池，可以在气体吸收池外侧调整气体吸收池内激光的光程；本领域还提供一种气体监测系统，可以气体吸收池外侧调整气体吸收池内激光的光程。

为解决上述技术问题，本发明提供一种气体吸收池，所述气体吸收池包括吸收池壳体和光程调节杆；

所述吸收池壳体表面设置有使光线照射入所述吸收池壳体中内腔的入射口和使所述光线照射出所述内腔的出射口，所述内腔中设置有相对的第一反光镜与第二反光镜，所述内腔中设置有用于反射所述光线至所述第一反光镜的第三反光镜，所述光线在所述第一反光镜与所述第二反光镜之间经过至少一次反射后从所述出射口照射出所述内腔；所述第三反光镜可旋转的安装于所述内腔；

所述光程调节杆可升降的穿过所述吸收池壳体任一表面至所述内腔，所述光程调节杆与所述吸收池壳体相接触的位置设置有用于固定所述光程调节杆的定位件，所述光程调节杆连接有反光镜调节杆，所述反光镜调节杆可旋转的连接所述第三反光镜。

可选的，所述第三反光镜的一端通过铰链固定于所述内腔的内壁；所述第三反光镜的另一端可旋转的与所述反光镜调节杆的一端相连接。

可选的，所述反光镜调节杆的一端通过圆环与所述第三反光镜的另一端相连接；其中，所述反光镜调节杆的一端和所述第三反光镜的另一端均设置有与所述圆环相配合的通孔。

可选的，所述反光镜调节杆为肘型杆，所述肘型杆包括第一反光镜调节杆和与所述第一反光镜调节杆固定连接的第二反光镜调节杆；其中，所述第一反光镜调节杆与所述光程调节杆相连接且相互垂直，所述第二反光镜调节杆的一端与所述第三反光镜的另一端可旋转的连接。

可选的，所述光程调节杆的下端面与所述反光镜调节杆的上表面相接触，所述反光镜调节杆的下表面连接有弹簧，所述弹簧处于压缩状态。

可选的，所述反光镜调节杆的上表面设置有凹槽，所述光程调节杆的下端面与所述凹槽表面相接触。

可选的，所述定位件包括所述光程调节杆表面设置的螺纹，以及所述吸收池壳体中被所述光程调节杆穿过的通孔内壁设置的与所述螺纹相配合的螺口。

可选的，所述出射口下方设置有凸面朝向所述出射口的凸透镜，或凸面背向所述出射口的凸透镜。

可选的，所述入射口与所述出射口设置在所述吸收池壳体的同一表面中同一对角线的两端。

本发明还提供了一种气体检测系统，所述系统包括激光驱动装置、激光器、信号采集与处理装置和上述任一所述的气体吸收池；

所述激光驱动装置用于驱动所述激光器产生激光照射入所述气体吸收池，所述信号采集与处理装置用于采集所述气体吸收池发出的光信号，并对所述光信号进行处理。

本发明所提供的一种气体吸收池，在吸收池壳体内设置有相对的第一反光镜与第二反光镜，同时吸收池壳体内的第三反光镜可以将从入射口照射进吸收池壳体内的光线发射至第一反光镜，此时该光线会在第一反光镜与第二反光镜之间经过至少一次反射从出射口照射出吸收池壳体；同时第三反光镜是可旋转的固定在气体吸收池壳体中内腔的内壁上，第三反光镜通过反光镜调节杆与光程调节杆相连接，而光程调节杆又是穿过吸收池壳体的，即光程调节杆的一部分位于吸收池壳体外侧。通过光程调节杆的升降可以控制第三反光镜围绕与气体吸收池壳体中内腔相连接的点顺时针或逆时针发生旋转，从而达到通过控制光程调节杆升降来控制第三反光镜的角度，进而改变气体吸收池内光线的光程的目的。

本发明还提供了一种气体检测系统，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种气体吸收池的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图。

图中：10.吸收池壳体、11.入射口、12.出射口、21.第一反光镜、22.第二反光镜、23.第三反光镜、24.圆环、31.光程调节杆、32.反光镜调节杆、33.第一反光镜调节杆、34.第二反光镜调节杆、35.弹簧、36.凹槽、37.丝杆结构、40.凸透镜。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种气体吸收池。在现有技术中，由于为了保障测量结果的准确度，整个气体检测过程需要在密闭环境中进行，即气体吸收池内的反光镜以及激光光源等等都会设置在密封空间中，这就使得在密闭空间中很难对气体吸收池内的光程进行调整。

而本发明所提供的一种气体吸收池，在吸收池壳体内设置有相对的第一反光镜与第二反光镜，同时吸收池壳体内的第三反光镜可以将从入射口照射进吸收池壳体内的光线发射至第一反光镜，此时该光线会在第一反光镜与第二反光镜之间经过至少一次反射从出射口照射出吸收池壳体；同时第三反光镜是可旋转的固定在气体吸收池壳体中内腔的内壁上，第三反光镜通过反光镜调节杆与光程调节杆相连接，而光程调节杆又是穿过吸收池壳体的，即光程调节杆的一部分位于吸收池壳体外侧。通过光程调节杆的升降可以控制第三反光镜围绕与气体吸收池壳体中内腔相连接的点顺时针或逆时针发生旋转，从而达到通过控制光程调节杆升降来控制第三反光镜的角度，进而改变气体吸收池内光线的光程的目的。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种气体吸收池的结构示意图。

参见图1，在本发明实施例中，所述气体吸收池包括吸收池壳体10和光程调节杆31。

上述吸收池壳体10通常为长方体，相应的吸收池壳体10的内腔同样为长方体，当然，吸收池壳体10以及吸收池壳体10的内腔也可以是其它形状，有关吸收池壳体10以及吸收池壳体10中内腔的具体形状在本发明实施例中并不做具体限定。

在本发明实施例中，所述吸收池壳体10表面设置有使光线照射入所述吸收池壳体10中内腔的入射口11和使所述光线照射出所述内腔的出射口12，所述内腔中设置有相对的第一反光镜21与第二反光镜22，所述内腔中设置有用于反射所述光线至所述第一反光镜21的第三反光镜23，所述光线在所述第一反光镜21与所述第二反光镜22之间经过至少一次反射后从所述出射口12照射出所述内腔；所述第三反光镜23可旋转的安装于所述内腔。

上述第一反光镜21与第二反光镜22会相对的设置，通常第一反光镜21与第二反光镜22需要平行设置，通常第一反光镜21与第二反光镜22会分别设置在吸收池壳体10中内腔中相对的两个表面，例如内腔的上表面与内腔的下表面。由于照射入气体吸收池的光线通常会在第一反光镜21与第二反光镜22之间进行多次反射，所以通常需要第一反光镜21与第二反光镜22在沿光线传播方向上具有较长的长度。

在吸收池壳体10表面设置有使光线照射入吸收池壳体10中内腔的入射口11和使光线照射出所述内腔的出射口12。在本发明实施例中，对于所述出射口12与所述入射口11的形状并不做具体限定。通常情况下，在本发明实施例中入射口11与出射口12设置在吸收池壳体10的同一表面。

作为优选的，为了气体吸收池可以具有良好的精度，即气体吸收池内光程的上限足够大，同时也保证入射口11附近有足够的空间安装激光器与激光驱动装置，以及保证出射口12附近有足够的空间安装信号采集与处理装置，上述入射口11与出射口12可以设置在所述吸收池壳体10的同一表面中同一对角线的两端。该对角线为吸收池壳体10的表面中任一条对角线。

在本发明实施例中，吸收池壳体10的内腔中还设置有第三反光镜23，通常第三反光镜23会设置在入射口11的下方，第三反光镜23会将从入射口11照射入内腔的光线反射至上述第一反光镜21，之后该光线会在第一反光镜21与第二反光镜22之间经过至少一次反射后从出射口12照射出气体吸收池的内腔。当然，上述经过第三反光镜23反射的光线通常还会在第一反光镜21与第二反光镜22之间进行多次反射。同时在本发明实施例中只是将在经过第三反光镜23反射的光线首先传播到的反光镜称为第一反光镜21，对于第一反光镜21在内腔中的位置并没有做具体限定。

在本发明实施例中，所述第三反光镜23可旋转的安装于所述内腔。通常情况下是第三反光镜23的一端通过铰链固定于所述内腔的内壁，第三反光镜23可以围绕该铰接点顺时针或逆时针旋转。而第三反光镜23的另一端会与反光镜调节杆32的一端可旋转的连接。有关反光镜调节杆32的一端于第三反光镜23的另一端之间的连接方式将在下述发明实施例中进行详细介绍，在此不再进行赘述。

在本发明实施例中，所述光程调节杆31可升降的穿过所述吸收池壳体10任一表面至所述内腔，所述光程调节杆31与所述吸收池壳体10相接触的位置设置有用于固定所述光程调节杆31的定位件。

上述光程调节杆31会穿过吸收池壳体10的任一表面，即吸收池壳体10的该表面会设置有通孔，而光程调节杆31会穿过该通孔，所述光程调节杆31的一部分会留在吸收池壳体10的外侧，而另一部分会留在气体吸收池的内腔中。所述光程调节杆31在可以在穿过的通孔位置可升降，即光程调节杆31可以沿光程调节杆31的轴向方向往复移动。

在光程调节杆31与所述吸收池壳体10相接触的位置设置有用于固定所述光程调节杆31的定位件，用于固定光程调节杆31在当前位置。有关固定件的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

在本发明实施例中，所述光程调节杆31连接有反光镜调节杆32。通常情况下，反光镜调节杆32的一端与第三反光镜23相连接，而反光镜调节杆32的另一端会与光程调节杆31相连接。有关光程调节杆31与反光镜调节杆32之间的具体的连接方式将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

作为优选的，在本发明实施例中，所述出射口12下方设置有凸面朝向所述出射口12的凸透镜40，或凸面背向所述出射口12的凸透镜40。所述凸透镜40用于汇聚所述内腔中的光线至所述出射口12，从吸收池壳体10表面的入射口11入射的光线在依次经过第三反光镜23、第一反光镜21、第二反光镜22之后，最终会经过凸透镜40从设置在吸收池壳体10表面的出射口12射出。由于凸透镜40可以起到汇聚光线的作用，通过该凸透镜40相当于把出射口12的直径变大，这便于气体吸收池内的光线从出射口12射出；同时通过设置凸透镜40可以不直接扩大出射口12的直径，从而便于对气体吸收池实现气密封。

在本发明实施例中，当光程调节杆31向上运动时，可以通过光程调节杆31与反光镜调节杆32之间的连接点带动反光镜调节杆32向上运动，继而通过光程调节杆31与第三反光镜23之间的连接点带动第三反光镜23围绕与气体吸收池中内腔铰接的连接点做顺时针运动，从而达到调整第三反光镜23的角度，进而调整气体吸收池中光线光程的目的；反之，当光程调节杆31向下运动时，可以带动第三反光镜23围绕与气体吸收池中内腔铰接的连接点做逆时针运动，从而达到调整第三反光镜23的角度，进而调整气体吸收池中光线光程的目的。

本发明实施例所提供的一种气体吸收池，在吸收池壳体10内设置有相对的第一反光镜21与第二反光镜22，同时吸收池壳体10内的第三反光镜23可以将从入射口11照射进吸收池壳体10内的光线发射至第一反光镜21，此时该光线会在第一反光镜21与第二反光镜22之间经过至少一次反射从出射口12照射出吸收池壳体10；同时第三反光镜23是可旋转的固定在气体吸收池壳体10中内腔的内壁上，第三反光镜23通过反光镜调节杆32与光程调节杆31相连接，而光程调节杆31穿过吸收池壳体10，即光程调节杆31的一部分位于吸收池壳体10外侧。通过光程调节杆31的升降可以控制第三反光镜23围绕与气体吸收池壳体10中内腔相连接的点顺时针或逆时针发生旋转，从而达到通过控制光程调节杆31升降来控制第三反光镜23的角度，进而改变气体吸收池内光线的光程的目的。

有关上述第三反光镜23与反光镜调节杆32之间具体的连接方式、反光镜调节杆32与光程调节杆31之间的连接方式、以及上述定位件的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图2，图2为图1中A的局部放大图。

区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，详细介绍第三反光镜23与反光镜调节杆32之间具体的连接方式、反光镜调节杆32与光程调节杆31之间的连接方式、以及上述定位件的具体内容。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。

参见图2，在本发明实施例中，所述反光镜调节杆32的一端通过圆环24与所述第三反光镜23的另一端相连接；其中，所述反光镜调节杆32的一端和所述第三反光镜23的另一端均设置有与所述圆环24相配合的通孔。

上述通过圆环24连接的反光镜调节杆32与第三反光镜23可以类比于套在同一个钥匙环上的两个钥匙，其中钥匙环相当于本发明实施例中的圆环24。当反光镜调节杆32移动时，会通过圆环24带动第三反光镜23转动。当然，由于反光镜调节杆32与第三反光镜23之间是可旋转的连接，所以所述反光镜调节杆32的一端和所述第三反光镜23的另一端均会设置有与所述圆环24相配合的通孔，使得该圆环24可以沿周向转动。

在本发明实施例中，所述光程调节杆31的下端面与所述反光镜调节杆32的上表面相接触，所述反光镜调节杆32的下表面连接有弹簧35，所述弹簧35处于压缩状态。

在本发明实施例中，上述光程调节杆31的下端面仅仅与反光镜调节杆32的上表面相接触。而反光镜调节杆32的下表面连接有弹簧35，该弹簧35始终处于压缩状态，所以该弹簧35会始终对反光镜调节杆32长产生向上的推力，使得光程调节杆31的下端面与反光镜调节杆32的上表面贴合连接。

所述反光镜调节杆32的上表面是朝向光程调节杆31的表面；反之，反光镜调节杆32的下表面是背向光程调节杆31的表面。当然，通常情况下光程调节杆31会设置在反光镜调节杆32的上方。

作为优选的，在本发明实施例中，所述反光镜调节杆32的上表面设置有凹槽36，所述光程调节杆31的下端面与所述凹槽36表面相接触。

上述光程调节杆31的下端面会与设置在反光镜调节杆32上表面的凹槽36的表面相抵，即光程调节杆31的下端面与所述凹槽36的表面相互贴合连接。由于在本发明实施例中第三反光镜23会发生转动，那么可以将第三反光镜23的移动方向分为沿平行于光程调节杆31轴向方向进行移动，以及沿平行于反光镜调节杆32轴向方向进行移动。那么当移动光程调节杆31时，必然会引起光程调节杆31反光镜调节杆32之间发生相对移动，即光程调节杆31的下端面会与在反光镜调节杆32的上表面沿反光镜调节杆32的轴向方向移动。而上述凹槽36相当于光程调节杆31相对于反光镜调节杆32移动的轨道，光程调节杆31可以在凹槽36内相对反光镜调节杆32发生滑动，当然若以光程调节杆31为参照系，可以说是反光镜调节杆32沿凹槽36的轴向方向相对光程调节杆31发生滑动。在本发明实施例中，对于凹槽36的具体形状以及长度等具体参数并不做具体限定。显然，上述凹槽36的轴向方向会与反光镜调节杆32的轴向方向大体平行。

为了便于光程调节杆31与反光镜调节杆32发生相对滑动，所述光程调节杆31与所述反光镜调节杆32优选为相互垂直。但由于第三反光镜23通常会与光程调节杆31以及反光镜调节杆32存在一定的夹角，所以在本发明实施例中，所述反光镜调节杆32可以为肘型杆，所述肘型杆包括第一反光镜调节杆33和与所述第一反光镜调节杆33固定连接的第二反光镜调节杆34；其中，所述第一反光镜调节杆33与所述光程调节杆31相连接且相互垂直，所述第二反光镜调节杆34的一端与所述第三反光镜23的另一端可旋转的连接。

上述第一反光镜调节杆33与第二反光镜调节杆34固定连接，同时位于第一反光镜调节杆33的一端与光程调节杆31的下端面相互贴合连接，而位于第二反光镜调节杆34的一端与第三反光镜23可旋转的连接。由于在本发明实施例中，第三反光镜23发生旋转时会受到沿第三反光镜23法线方向的力，而上述肘型杆中第二反光镜调节杆34的轴向方向会更靠近第三反光镜23的法线方向，使得第二反光镜调节杆34在带动第三反光镜23转动时的受力更接近第二反光镜调节杆34的轴向方向，便于所述肘型杆受力。

作为优选的方案，上述肘型杆的重心位于第一反光镜调节杆33，具体的，上述肘型杆的重心位于弹簧35的轴线上。

在本发明实施例中，所述定位件包括所述光程调节杆31表面设置的螺纹，以及所述吸收池壳体10中被所述光程调节杆31穿过的通孔内壁设置的与所述螺纹相配合的螺口。即在本发明实施例中，光程调节杆31与吸收池壳体10之间通过丝杆结构37相连接。

通过设置在光程调节杆31表面的螺纹以及与该螺纹相配合的螺口，可以在光程调节杆31不沿周向转动时保持光程调节杆31固定在当前位置，而不会发生升降；而当光程调节杆31沿周向转动时，可以使得光程调节杆31上升或者下降，进而带动反光镜调节杆32调节第三反光镜23的角度，继而调节气体吸收池中光线的光程。

本发明实施例所提供的一种气体吸收池，通过圆环24可以简单的将反光镜调节杆32与第三反光镜23可旋转的连接；通过设置在光程调节杆31表面的螺纹以及相配合的螺口可以方便的调节光程调节杆31的升降；通过设置在反光镜调节杆32下表面处于压缩状态的弹簧35可以使得反光镜调节杆32的上表面与光程调节杆31的下端面贴合连接，而通过上述结构连接的光程调节杆31下端面与反光镜调节杆32上表面的摩擦力很小，便于光程调节杆31与反光镜调节杆32发生相对滑动。

本发明还提供了一种气体检测系统，具有上述发明实施例多提供的任一种气体吸收池，以及激光驱动装置、激光器、信号采集与处理装置；所述激光驱动装置用于驱动所述激光器产生激光照射入所述气体吸收池，所述信号采集与处理装置用于采集所述气体吸收池发出的光信号，并对所述光信号进行处理。其余部件及其功能请参照现有技术，在此不再进行赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种气体吸收池及气体检测系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。