一种气体吸收池、气体浓度检测装置及方法与流程

本发明涉及气体检测技术领域，尤其是涉及一种气体吸收池、气体浓度检测装置及方法。

背景技术：

目前，利用红外激光光谱吸收原理来测量气体成分和浓度的光电技术日益成熟，其核心装置是气体吸收池，目前气体吸收池主要采用怀特池和赫里奥特池，其特点是测量气室通常采用多个镜面或反射镜将光路在气室里多次反射增加光程长度，使得吸收池的光学结构变的复杂，增加了生产工艺复杂性并降低成品率，不利于大规模生产，价格高昂，且不利于调试，长期可靠性不高，同时，现有的测量气室体积大，需要的测量气体较多。

此外，现有的气体测量装置往往采用平行光束在气室内多次反射的方式，由于现有的激光器并不能输出绝对平行的激光光束，因此当光程较长时，激光光束会发生分散，从而严重影响气体测量的准确性。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种体积较小、结构简单、便于安装调试的气体吸收池以及一种能克服长光程情况下气体测量准确性不高的弊端的气体含量检测方法。

本发明提供了一种气体吸收池，包括环形反射体，

所述环形反射体具有一反射腔，所述反射腔的形状为球形或为球形的一部分，所述环形反射体上设有与所述反射腔连通的进气口和出气口，所述环形反射体上还设有与所述反射腔连通的光输入口和光接收口。

本发明还提供了一种气体浓度检测装置，包括本发明提供的气体吸收池、输入装置以及接收装置，

所述输入装置安装于所述光输入口处，所述输入装置用于向所述反射腔内输入激光光束；

所述接收装置安装于所述光接收口处，所述接收装置用于接收所述激光光束并对所述激光光束进行检测。

本发明还提供了一种气体浓度检测方法，包括如下步骤：

s1、准备一本发明提供的气体浓度检测装置，并将所述进气口及所述出气口均与待测气体源连通；

s2、通过所述输入装置向所述反射腔内输入激光光束，并使所述激光光束在所述反射腔内先聚焦到焦点再发散，其中，所述焦点位于两次反射的中点且不过所述反射腔的球心；

s3、通过所述接收装置接收经多次反射后从所述接收点射出的所述激光光束，并对所述激光光束进行检测，以得到所述待测气体的浓度。

与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：本发明提供的气体吸收池通过采用单一的环形反射体作为光学元件，稳定性高，便于安装调试，通过使激光光束在反射腔内多次反射，提高了激光光束的光程，从而有利于减小反射腔的体积和提高气体检测灵敏度，降低了对待检测气体量的需求；同时，本发明提供的气体浓度检测方法通过采用聚焦光束代替传统的平行光束，有效克服了当光程较长时传统的气体浓度检测装置的平行光束发生发散而影响气体浓度测量准确性的缺陷。

附图说明

图1是本发明提供的气体浓度检测装置的一实施例的结构示意图；

图2是图1中的气体浓度检测装置在短光程情况下反射腔内的光路图；

图3是图1中的气体浓度检测装置在长光程情况下反射腔内的光路图；

图中：1-环形反射体、11-底座、12-盖板、101-进气口、102-出气口、103-光输入口、104-光接收口、111-下螺孔、121-上螺孔、21-第一光纤、31-第二光纤。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1，本发明提供了一种气体吸收池，包括环形反射体1，所述环形反射体1具有一反射腔，所述反射腔的形状为球形或为球形的一部分，本实施例中，所述反射腔为一球形被上下两个平行的平面分割后位于中部的一部分，所述环形反射体1上设有与所述反射腔连通的进气口101和出气口102，所述环形反射体1上还设有与所述反射腔连通的光输入口103和光接收口104。

进一步地，请参照图1，所述环形反射体1包括底座11和盖板12，所述盖板12与所述底座11配套设置且可拆卸连接，所述光输入口103及所述光接收口104均位于所述底座11上，所述进气口101及所述出气口102均位于所述盖板12上。需要指出的是：在其他实施例中，所述光输入口103及所述光接收口104也可以设置在除底座11以外的其他位置上，这些实施例都落入本发明的保护范围之内。

优选地，请参照图1，所述底座11的上端面上设有若干个下螺孔111，所述盖板12上设有若干个与所述下螺孔111一一配套的上螺孔121；所述气体吸收池还包括若干个与所述上螺孔121及所述上螺孔121对应的所述下螺孔111一一配套的螺杆(未示出)，各个所述螺杆与对应的所述上螺孔121及对应的所述下螺孔111均螺纹连接。

进一步地，请参照图1，所述环形反射体1由金属材料或玻璃材料制成。本实施例中，所述环形反射体1由金属材料制成。

优选地，请参照图1，所述环形反射体1的内壁经镜面光学抛光并镀有反射膜。

本发明还提供了一种气体浓度检测装置，包括所述气体吸收池、输入装置以及接收装置，所述输入装置安装于所述光输入口103处，所述输入装置用于向所述反射腔内输入激光光束；所述接收装置安装于所述光接收口104处，所述接收装置用于接收所述激光光束并对所述激光光束进行检测，从而得到所述气体吸收池内待检测气体的浓度。

在一个实施例中，所述输入装置包括光源及透镜组件，所述光源用于发射激光光束；所述透镜组件包括若干个透镜，各个所述透镜均设置于所述光源与所述光输入口103之间。

在另一个实施例中，请参照图1，所述输入装置包括光源及第一光纤21，所述光源用于发射激光光束；所述第一光纤21的一端与所述光源耦合，所述第一光纤21的另一端与光输入口103耦合。

进一步地，所述接收装置包括探测器，所述探测器安装于所述光接收口104处，所述探测器用于对所述激光光束进行检测。

优选地，所述接收装置还包括第二光纤31，所述第二光纤31的一端与所述光接收口104耦合，所述第二光纤31的另一端与所述探测器耦合。

本发明还提供一种气体浓度检测方法，包括如下步骤：

s1、准备一上述气体浓度检测装置，并将所述进气口101及所述出气口102均与待测气体源连通；

s2、通过所述输入装置向所述反射腔内输入激光光束，并使所述激光光束在所述反射腔内先聚焦到焦点再发散，其中，所述焦点位于两次反射的中点且不过所述反射腔的球心；激光光束被反射腔内壁来回反射，每次反射的焦点同样也不会过球心，最后射入到光接收口104处；

可以通过调整输入装置的角度以改变激光光束的射入角度从而控制激光光束在反射腔内的光程。请参照图2，在短光程情况下，激光光束在反射腔的内壁上的反射次数较少，请参照图3，在长光程情况下，激光光束在反射腔的内壁上的反射次数较多。

s3、通过所述接收装置接收经多次反射后从所述接收点射出的所述激光光束，并对所述激光光束进行检测，以得到所述待测气体的浓度。

综上所述，本发明提供的气体吸收池通过采用单一的环形反射体1作为光学元件，稳定性高，便于安装调试，通过使激光光束在反射腔内多次反射，提高了激光光束的光程，从而有利于减小反射腔的体积，降低了对待检测气体量的需求；同时，本发明提供的气体浓度检测方法通过采用聚焦光束代替传统的平行光束，有效克服了当光程较长时传统的气体浓度检测装置的平行光束发生发散而影响气体浓度测量准确性的缺陷。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。