一种高温的长光程气室结构的制作方法

1.本实用新型涉及基于tdlas可调谐半导体激光吸收光谱的气体分析技术领域，尤其涉及一种高温的长光程气室结构。


背景技术：

2.基于气体吸收光谱的气体成分分析技术已经在生产、生活的各个领域得到广泛应用，其工作原理是采用特定波长的光束穿过被测气体，光强度的衰减与气体的浓度满足朗伯.比尔定理，因此可以通过检测光强度的衰减信息分析获得被测气体的浓度，包括紫外差分吸收光谱气体分析技术、非分光红外气体分析技术、可调谐半导体激光吸收光谱气体分析技术(tdlas)等。其中tdlas可调谐半导体激光吸收光谱气体分析技术与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于，传统非色散红外光谱吸收技术采用的光源谱带很宽，其谱宽范围内除了被测气体的吸收谱线外，还有很多其他背景气体的吸收谱线，光源发出的光除了被待测气体的多条谱线吸收外还被一些背景气体的吸收，从而导致测量的不准确性。而tdlas可调谐半导体激光吸收光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽，采用半导体激光吸收光谱技术的激光气体分析仪可从原理上抗背景气体的干扰，十分适用于ppm级微量气体的测量。
3.根据朗伯.比尔定理，气体吸收强度与光程成正比，为了获得更低的检测限，tdlas技术往往需要与长光程气室配合使用，赫里奥特池作为一种典型的长光程气室，由于其结构简单，光路稳定可靠而得到大量使用。但在使用过程中也出现了一些实际的问题，比如，在现场应用中气室中安装的反射镜片一段时间后难免出现污染，清理装在气室中的镜片时往往影响到光路结构，清理完成后需要重新调整光路，这给现场的维护造成了困难；在许多气体的测量中为了防止吸附、冷凝的发生需要对气室进行加热，但是加热后气室会发生膨胀产生形变，影响到原赫里奥特池光路的稳定性，进而对测量的稳定性造成影响，使仪表测量误差增大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于：提出一种高温的长光程气室结构，在对气室内部反射镜片进行维护时不需要拆卸光路结构组件，从而避免影响光路，使现场镜片维护变得切实可行；在对气室进行加热后，气室管组件的膨胀不会影响到光路组件，光路组件在允许范围内自由伸缩，从而避免影响应用中的稳定性。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种高温的长光程气室结构，包括入射端组件、光路组件、气室管组件、加热组件；所述入射端组件包括防护罩、光电传感器及其pcb、光电传感器pcb安装板、光源准直镜、三爪s形弹性调整板，所述光路组件包括聚焦透镜、楔镜框、楔镜、密封圈、入射端凹面镜、入射端垫圈、入射端压紧螺母、光路管、反射端凹面镜、反射端压紧螺母、反射端垫圈、反射镜安装座。所述气室管组件包括气室管、气室管隔热垫片、反射端支架，所述加热组件包括电热管、发射端支撑座、电热圈。
6.作为上述技术方案的进一步描述：光电传感器固定于传感器pcb安装板上，传感器
pcb安装板固定于光电传感器安装板上，光电传感器安装板固定于三爪s形弹性调整板上，三爪s形弹性调整板固定于发射端支撑座上。
7.作为上述技术方案的进一步描述：窗口镜片和镜框组成窗口镜框，窗口镜框固定于发射端支撑座上。
8.作为上述技术方案的进一步描述：入射端凹面镜通过入射端垫圈和入射端压紧螺母安装于发射端支撑座上。
9.作为上述技术方案的进一步描述：光路管通过螺纹安装发射端支撑座上，一体式的光路管一端固定，另一端自由，起到光路稳定作用。剖开的方式，使镜片清洁维护切实可行。
10.作为上述技术方案的进一步描述：反射端凹面镜通过反射端压紧螺母、反射端垫圈安装于反射镜安装座上，反射镜安装座固定于光路管上。
11.气室管组件通过螺纹安装于发射端支撑座上，连接密封采用o形圈轴向密封方式，另一端采用弹性挡圈安装于反射端支架上，并预留伸缩空间，减少整体热膨胀对光路的影响。
12.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
13.1、在调整光路的时候，可通过调整光电传感器pcb安装板与三爪s形弹性调整板连接的三颗螺钉，通过三爪s形弹性调整板上三个s形支撑点的弹性变形来调整入射光的入射角度，达到目的。
14.2、在对气室内部反射镜片进行维护时不需要拆卸两端与光路有关的光路组件，而只需将气室管组件从发射端支撑座上拆除即可，并且由于气室管组件与光路组件相护隔离，连接时不产生应力，不会因为拆卸时的装配误差和产生应力变化而影响原光路，从而使现场镜片维护变得切实可行。
15.3、在通过加热组件对气室组件进行加热后，气室管会在轴向上产生膨胀伸长，但因为气室管可沿轴向自由伸缩，所以其伸缩产生的结构应力不会作用在赫里奥特池光路相关组件上，从而避免了影响光路的稳定性。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：提出一种高温的长光程气室结构，结构简单，光路与气室管分离，光路调整时简单便捷，在对气室内部反射镜片进行维护时不需要拆卸光路结构组件，从而避免影响光路，使现场镜片维护变得切实可行；在对气室进行加热后，气室组件的膨胀不会使光路结构件受力，从而避免影响光路的稳定性。
附图说明
17.图1示出了根据本实用新型实施例提供的结构示意图。
18.图例说明：
19.1、防护罩；2、光电传感器及其pcb；3、光电传感器pcb安装板；4、光源准直镜；5、三爪s形弹性调整板；6、聚焦透镜；7、楔镜框；8、楔镜；9、密封圈；10、入射端凹面镜；11、入射端垫圈；12、入射端压紧螺母；13、光路管；14、反射端凹面镜；15、反射端压紧螺母；16、反射端垫圈；17、反射镜安装座；18、气室管；19、气室管隔热垫片；20、反射端支架；21、电热管；22、发射端支撑座；23、电热管。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种高温的长光程气室结构，包括入射端组件a、气室管组件b、反射端组件c、加热组件d、底部安装板。
22.具体的，入射端组件a包括防护罩1、光电传感器及其pcb2、光电传感器pcb安装板3、光源准直镜4、三爪s形弹性调整板5。防护罩1固定于光电传感器pcb安装板3上，光电传感器焊接于传感器pcb上组成光电传感器及其pcb2，光电传感器及其pcb2固定于光电传感器安装板3上，光电传感器安装板3固定于三爪s形弹性调整板5上。
23.具体的，光路组件b包括聚焦透镜6、楔镜框7、楔镜8、密封圈9、入射端凹面镜10、入射端垫圈11、入射端压紧螺母12、光路管13、反射端凹面镜14、反射端压紧螺母15、反射端垫圈16、反射镜安装座17。透镜6通过特种粘接剂粘接于光电传感器安装板3上，楔镜8通过特种粘接剂粘接于楔镜框7上，通过螺钉固定于发射端支撑座22上，通过密封圈9与发射端支撑座22密封。入射端凹面镜10通过入射端垫圈11和入射端压紧螺母12安装于发射端支撑座22上。光路管13固定于发射端支撑座22上。反射端凹面镜14通过反射端压紧螺母15、反射端垫圈16安装于反射镜安装座17上。反射镜安装座17固定于光路管13上。
24.具体的，气室管组件c包括气室管18、气室管隔热垫片19、反射端支架20。气室管隔热垫片19通过螺钉固定于发射端支架20上，气室管18通过弹性挡圈安装于放射端支架20上。
25.具体的，加热组件d包括电热管21、发射端支撑座22、电热圈23。电热管21涂抹导热硅胶后安装于发射端支撑座22上，电热圈23通过自身弹性套在气室管18上。
26.优选地，光电传感器焊接于传感器pcb上组成光电传感器及其pcb2，光电传感器及其pcb2固定于光电传感器安装板3上，光电传感器安装板3固定于三爪s形弹性调整板5上，在调整光路的时候，可通过调整光电传感器pcb安装板与三爪s形弹性调整板连接的三颗螺钉，通过三爪s形弹性调整板上三个s形支撑点的弹性变形来调整入射光的入射角度。
27.优选地，气室管组件通过螺纹安装于发射端支撑座22上，连接密封采用o形圈轴向密封方式，另一端采用弹性挡圈安装于反射端支架20上。预留伸缩空间，减少整体热膨胀对光路的影响
28.优选地，光路管13通过螺纹安装发射端支撑座22上，一体式的光路管13一端固定，另一端自由，并预留伸缩空间，减少整体热膨胀对光路的影响。
29.优选地，电热管21涂抹导热硅胶后安装于发射端支撑座22上，电热圈23通过自身弹性套在气室管18上。分段式的加热方式，使整体温度均匀分布。
30.工作原理：经调制的激光光束由准直镜4准直后，由楔镜8入射，经入射端凹面镜10上的通孔进入光池内部，光线在经光池内部多次反射后，再次经由入射端凹面镜10上的通孔、楔镜8出射，出射光打在光电传感器上，光电传感器将光信号转换为电信号输出。在对气室内部反射镜片进行维护时，不需要拆卸光路组件，而只需将气室管组件c发射端支撑座22上拆除即可，并且由于气室管组件与光路组件为无应力连接，不会因为拆卸时产生应力变
化而影响原光路，从而使现场镜片维护变得切实可行。在通过加热组件对气室组件进行加热后，气室管会在轴向上产生膨胀伸长，但因为气室管可沿轴向自由伸缩，所以其伸缩产生的结构应力不会作用在光路相关组件上，从而避免了影响光路的稳定性。
31.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。