專利名稱：紅外線氣體濃度分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體濃度檢測(cè)裝置，尤其是一種紅外線氣體濃度分析儀，主要用來(lái)測(cè)量氣體中某種或幾種分子的濃度。
背景技術(shù)：
紅外氣體分析儀是利用光能量被氣體分子選擇特定頻率吸收的吸收光譜原理，來(lái)測(cè)量氣體的濃度。紅外氣體分析儀由光發(fā)射單元、氣室、光接收單元、數(shù)據(jù)處理單元以及其它輔助單元組成。光發(fā)射單元包括各種紅外光源，其發(fā)射的紅外光射入氣室，被氣室中的氣體吸收衰減后，照射到接收單元。接收單元一般包括紅外探測(cè)器，它將紅外光的吸收衰減變化量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變化量，該電信號(hào)被數(shù)據(jù)處理單元處理后，即可得到被測(cè)氣體中某些分子的濃度值。具體來(lái)說(shuō)，光源發(fā)射出的特定波長(zhǎng)的紅外光穿過(guò)被測(cè)氣體時(shí)，被測(cè)氣體吸收，導(dǎo)致特定頻率光的強(qiáng)度產(chǎn)生衰減，光強(qiáng)度的衰減與被測(cè)氣體濃度相關(guān)。因此，通過(guò)測(cè)量光強(qiáng)度衰減信息就可以分析獲得被測(cè)氣體的濃度。例如專利號(hào)為CN85104270、CN85104309、CN92112896.7、CN94194491.3、CN00803825.2、CN00238371.3、CN95206150.3的專利所公開(kāi)的技術(shù)內(nèi)容。通常氣室是含有被測(cè)氣體的較大尺寸的封閉部件或者是一段開(kāi)放的空間，紅外光在其中是以近似直線傳播或者是經(jīng)過(guò)多次反射的折線傳播的。因而氣室需要有一定的傳播長(zhǎng)度產(chǎn)生足夠的光損耗，這使紅外線式氣體分析儀體積較大、笨重，并且需要對(duì)光發(fā)射單元、接收單元進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)，這對(duì)分析儀的維護(hù)也產(chǎn)生重要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的，適合便攜和廉價(jià)的紅外線氣體濃度分析儀。
本發(fā)明包括光發(fā)射單元、光接收單元、數(shù)據(jù)處理單元。中空的光子晶體光纖一端和光發(fā)射單元的紅外光源均連接在進(jìn)氣連接單元上，并且光子晶體光纖的端口與光發(fā)射單元的紅外光源位置對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光耦合。所述的進(jìn)氣連接單元為中空，設(shè)有進(jìn)氣口，待測(cè)氣體可以通過(guò)進(jìn)氣口通入中空的光子晶體光纖。光子晶體光纖另一端和光接收單元的紅外探測(cè)器連接在出氣連接單元上，并且光子晶體光纖的端口與光接收單元的紅外探測(cè)器位置對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光耦合。所述的出氣連接單元為中空，設(shè)有出氣口，光子晶體光纖中的待測(cè)氣體可以通過(guò)出氣口排出。光發(fā)射單元的控制信號(hào)輸入端和光接收單元的信號(hào)輸出端均與數(shù)據(jù)處理單元電連接。
所述的光發(fā)射單元的紅外光源可以通過(guò)連接光纖與進(jìn)氣連接單元連接，連接光纖的端口與光子晶體光纖的端口位置對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光耦合。所述的光接收單元的紅外探測(cè)器可以通過(guò)連接光纖與出氣連接單元連接，連接光纖的端口與光子晶體光纖的端口位置對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光耦合。
所述的光發(fā)射單元的紅外光源或光接收單元的紅外探測(cè)器可以通過(guò)光濾波器與進(jìn)氣連接單元或出氣連接單元連接。
所述的光發(fā)射單元的紅外光源或光接收單元的紅外探測(cè)器與連接光纖之間可以設(shè)有光濾波器。
所述的連接光纖的中部可以設(shè)有光濾波器。
本發(fā)明中的光發(fā)射單元、光接收單元和數(shù)據(jù)處理單元采用現(xiàn)有紅外氣體分析儀相應(yīng)的裝置，為成熟技術(shù)。
本發(fā)明利用光子晶體光纖能束縛傳導(dǎo)光的特性以及其芯層可以是空心的特點(diǎn)，直接將光子晶體光纖的中空芯層作為氣室，光在其中以導(dǎo)波的形式傳播的。其主要優(yōu)點(diǎn)是，由于光子晶體光纖具有柔韌性、可以卷曲起來(lái)，光在其中傳播也以導(dǎo)波的方式沿著光纖彎曲傳播，因而氣室的尺寸可以很?。辉黾庸庾泳w光纖的長(zhǎng)度可以增加光傳播的路徑長(zhǎng)度，從而增加氣體對(duì)光吸收的幅度，提高紅外線式氣體分析儀的性能；光子晶體光纖的重量很輕，能大幅減輕分析儀的重量。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1所示，中空的光子晶體光纖6一端連接在進(jìn)氣連接單元4上并與進(jìn)氣連接單元4相通，另一端連接在出氣連接單元8上并與出氣連接單元8相通。進(jìn)氣連接單元4為中空，設(shè)有進(jìn)氣口5；出氣連接單元8為中空，設(shè)有出氣口7。待測(cè)氣體可以通過(guò)進(jìn)氣連接單元4的進(jìn)氣口5通入光子晶體光纖6，經(jīng)過(guò)光子晶體光纖6通過(guò)出氣連接單元8的出氣口7排出，這樣光子晶體光纖6內(nèi)充滿了待測(cè)氣體。光發(fā)射單元2的紅外光源3連接在進(jìn)氣連接單元4上，控制信號(hào)輸入端與數(shù)據(jù)處理單元1電連接。光接收單元10的紅外探測(cè)器9連接在出氣連接單元8上，信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)處理單元1電連接。光子晶體光纖6的一個(gè)端口與光發(fā)射單元1的紅外光源3位置對(duì)應(yīng)，另一個(gè)端口與光接收單元10的紅外探測(cè)器9位置對(duì)應(yīng)，均實(shí)現(xiàn)光耦合。數(shù)據(jù)處理單元1控制的光發(fā)射單元2發(fā)射的紅外光射入光子晶體光纖6，被光子晶體光纖6中的氣體吸收衰減后，照射到光接收單元10，它將光強(qiáng)衰減變化量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變化量，該電信號(hào)被數(shù)據(jù)處理單元1處理后，即可得到被測(cè)氣體中某些分子的濃度值。
實(shí)施例2如圖2所示，中空的光子晶體光纖6一端連接在進(jìn)氣連接單元4上并與進(jìn)氣連接單元4相通，另一端連接在出氣連接單元8上并與出氣連接單元8相通。進(jìn)氣連接單元4為中空，設(shè)有進(jìn)氣口5；出氣連接單元8為中空，設(shè)有出氣口7。待測(cè)氣體可以通過(guò)進(jìn)氣連接單元4的進(jìn)氣口5通入光子晶體光纖6，經(jīng)過(guò)光子晶體光纖6通過(guò)出氣連接單元8的出氣口7排出，這樣光子晶體光纖6內(nèi)充滿了待測(cè)氣體。光發(fā)射單元2的紅外光源3通過(guò)連接光纖11連接在進(jìn)氣連接單元4上，控制信號(hào)輸入端與數(shù)據(jù)處理單元1電連接。光接收單元10的紅外探測(cè)器9通過(guò)連接光纖12連接在出氣連接單元8上，信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)處理單元1電連接。光接收單元10的紅外探測(cè)器9和連接光纖12之間設(shè)有光濾波器13。與紅外光源3及與紅外探測(cè)器9連接的連接光纖11和12與光子晶體光纖6的兩個(gè)端口分別位置對(duì)應(yīng)，均實(shí)現(xiàn)光耦合。數(shù)據(jù)處理單元1控制的光發(fā)射單元2發(fā)射的紅外光射入光子晶體光纖6，被光子晶體光纖6中的氣體吸收衰減后，照射到光接收單元10，它將光強(qiáng)衰減變化量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變化量，該電信號(hào)被數(shù)據(jù)處理單元1處理后，即可得到被測(cè)氣體中某些分子的濃度值。光濾波器13可以濾除不需要頻率的紅外光。
實(shí)施例3如圖3所示，中空的光子晶體光纖6一端連接在進(jìn)氣連接單元4上并與進(jìn)氣連接單元4相通，另一端連接在出氣連接單元8上并與出氣連接單元8相通。進(jìn)氣連接單元4為中空，設(shè)有進(jìn)氣口5；出氣連接單元8為中空，設(shè)有出氣口7。待測(cè)氣體可以通過(guò)進(jìn)氣連接單元4的進(jìn)氣口5通入光子晶體光纖6，經(jīng)過(guò)光子晶體光纖6通過(guò)出氣連接單元8的出氣口7排出，這樣光子晶體光纖6內(nèi)充滿了待測(cè)氣體。光發(fā)射單元2的紅外光源3通過(guò)連接光纖11連接在進(jìn)氣連接單元4上，控制信號(hào)輸入端與數(shù)據(jù)處理單元1電連接。光接收單元10的紅外探測(cè)器9通過(guò)連接光纖12連接在出氣連接單元8上，信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)處理單元1電連接，連接光纖12的中部設(shè)有光濾波器13。與紅外光源3及與紅外探測(cè)器9連接的連接光纖11和12與光子晶體光纖6的兩個(gè)端口分別位置對(duì)應(yīng)，均實(shí)現(xiàn)光耦合。數(shù)據(jù)處理單元1控制的光發(fā)射單元2發(fā)射的紅外光射入光子晶體光纖6，被光子晶體光纖6中的氣體吸收衰減后，照射到光接收單元10，它將光強(qiáng)衰減變化量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變化量，該電信號(hào)被數(shù)據(jù)處理單元1處理后，即可得到被測(cè)氣體中某些分子的濃度值。光濾波器13可以濾除不需要頻率的紅外光。
權(quán)利要求
1.紅外線氣體濃度分析儀，包括光發(fā)射單元、光接收單元和數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于中空的光子晶體光纖一端和光發(fā)射單元的紅外光源均連接在進(jìn)氣連接單元上，并且光子晶體光纖的端口與光發(fā)射單元的紅外光源位置對(duì)應(yīng)，所述的進(jìn)氣連接單元為中空，設(shè)有進(jìn)氣口，待測(cè)氣體可以通過(guò)進(jìn)氣口通入中空的光子晶體光纖；光子晶體光纖另一端和光接收單元的紅外探測(cè)器連接在出氣連接單元上，并且光子晶體光纖的端口與光接收單元的紅外探測(cè)器位置對(duì)應(yīng)，所述的出氣連接單元為中空，設(shè)有出氣口，光子晶體光纖中的待測(cè)氣體可以通過(guò)出氣口排出；光發(fā)射單元的控制信號(hào)輸入端和光接收單元的信號(hào)輸出端均與數(shù)據(jù)處理單元電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光發(fā)射單元的紅外光源通過(guò)連接光纖與進(jìn)氣連接單元連接，連接光纖的端口與光子晶體光纖的端口位置對(duì)應(yīng)；所述的光接收單元的紅外探測(cè)器通過(guò)連接光纖與出氣連接單元連接，連接光纖的端口與光子晶體光纖的另一端口位置對(duì)應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光發(fā)射單元的紅外光源通過(guò)光濾波器與進(jìn)氣連接單元連接。
4.如權(quán)利要求1所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光接收單元的紅外探測(cè)器通過(guò)光濾波器與出氣連接單元連接。
5.如權(quán)利要求2所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光發(fā)射單元的紅外光源和連接光纖之間設(shè)有光濾波器。
6.如權(quán)利要求2所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光接收單元的紅外探測(cè)器和連接光纖之間設(shè)有光濾波器。
7.如權(quán)利要求2所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的連接光纖的中部設(shè)有光濾波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅外線氣體濃度分析儀。現(xiàn)有產(chǎn)品體積較大、不易維護(hù)。本發(fā)明包括光發(fā)射單元、光接收單元和數(shù)據(jù)處理單元。中空的光子晶體光纖一端和光發(fā)射單元的紅外光源均連接在進(jìn)氣連接單元上，且位置對(duì)應(yīng)。待測(cè)氣體可以通過(guò)進(jìn)氣口通入光子晶體光纖。光子晶體光纖另一端和光接收單元的紅外探測(cè)器連接在出氣連接單元上，且位置對(duì)應(yīng)。光子晶體光纖中的待測(cè)氣體可以通過(guò)出氣口排出。光發(fā)射單元的控制信號(hào)輸入端和光接收單元的信號(hào)輸出端均與數(shù)據(jù)處理單元電連接。本發(fā)明中直接將光子晶體光纖的中空芯層作為氣室，體積小、性能好。
文檔編號(hào)G01N21/35GK1800828SQ20061004913
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2006年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者盧山鷹 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)