專利名稱：激光氣體濃度測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種激光氣體濃度測量儀，具體涉及一種利用激光氣體光譜吸收原理制 成的，對電力行業(yè)、化學工業(yè)、水泥工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、垃圾焚燒工業(yè)、危險廢棄物焚燒、各 種工業(yè)鍋爐、窯爐及其它工業(yè)過程中產生的固定排放源所排放氣體的濃度進行在線連續(xù)測量 設備，屬于氣體濃度測量技術領域。
背景技術：
對于電力行業(yè)、化學工業(yè)、水泥工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、垃圾焚燒工業(yè)等行業(yè)，為了煙氣污染 物達標排放、安全生產控制、優(yōu)化生產工藝等方面的需要，對生產過程中產生的氣體提出了 在線監(jiān)測、在線分析的要求，本實用新型采用半導體吸收光譜技術研制了激光氣體濃度測量 裝置?，F有的在線氣體監(jiān)測和分析系統(tǒng)普遍采用抽取技術，經復雜的預處理后，再利用光學 方法或者電化學方法進行測量分析其中的氣體組分濃度，這種氣體濃度測量方法多是利用紅 外光源的氣體光譜吸收原理，但因在測量過程中，有很多因素影響著氣體組分的變化，從而 影響到測量的準確度，如外界環(huán)境及溫度的變化、樣本氣體偏離原始環(huán)境狀態(tài)而導致組分變 化，電源線路干擾等都會影響光源光強度的變化和光敏器件的接收。雖然采取一定措施，如 對樣本氣體進行伴熱保溫傳送，高溫分析測量，但因室外環(huán)境和使用條件惡劣，氣體濃度的 測量總會受煙氣和工業(yè)過程氣體中的各種微粒、采樣機構的缺陷，特別是水組分的影響，使 測量不準確，影響了測量的準確度。為此，必須考慮采用其他方法才能保證測量的準確度。
實用新型內容
本實用新型克服現有技術存在的缺陷，所要解決的問題是提供一種激光氣體濃度測量 儀，能夠自動校準、穩(wěn)定可靠、準確測量氣體濃度。
為了解決上述問題，本實用新型采用的方案為激光氣體濃度測量儀，主要包括探頭裝 置和測量電路構成，所述測量電路結構為預處理及功率控制器通過導線連接有紅外激光源、 紅外光敏管和信號調制電路，信號調制電路通過導線依次與信號放大電路、信號解調電路、 V/I轉換電路和終端處理設備相連；所述的探頭裝置主要包括紅外激光源、聚光鏡、目鏡、 紅外光敏管、空心的探頭殼體、物鏡、半透明分光板，其結構為在探頭殼體的左側自右向 左依次同軸設置有目鏡、聚光鏡和紅外激光源，探頭殼體的內腔為橫向通光孔，在目鏡的同 軸右側固定有半透明分光板，在半透明分光板的右側設置有物鏡，在橫向通光孔中，且在半透明分光板的正上方設置有紅外光敏管，在探頭殼體的右側設置有弧形凹槽，弧形凹槽內設
置有可沿著弧形凹槽轉動的擋光裝置的擋光板。
在上述橫向通光孔24中，且在半透明分光板的正下方設置有封閉的標準氣室、聚光反光
鏡和調節(jié)壓閥；所述的弧形凹槽還可以延伸到探頭殼體的下方，擋光裝置的擋光板也可以延
伸到探頭殼體下方的弧形凹槽內。
所述擋光裝置主要包括所述擋光裝置主要包括旋轉裝置和弧形遮光板，所述的旋轉裝 置位于探頭殼體ll中間位置的前方；所述弧形遮光板固定在旋轉裝置的右下方，且位于半透 明分光板和物鏡以及半透明分光板和標準氣室之間，擋光板的右側設置有第一通光？L，其左 下部設置有第二通光孔；所述旋轉裝置結構為遮光板通過與其相垂直的平板與軸孔座，控 光板通過螺釘固定在軸孔座上，軸孔座的軸孔內套裝有支軸，支軸的左端為螺紋桿，螺紋桿 擰在其左側的探頭殼體的螺孔內，控光片中間設置有一U形口， U形口的內側左右各安裝著l 個磁性座，磁性座上安裝著永磁體，U形口設置在鐵芯的兩端并與鐵芯的兩端相對應，鐵芯 固定在探頭殼體中間位置的前方。
上述半透明分光板與聚光鏡和物鏡的中心軸線成45。的夾角；紅外光敏管和半透明分光 板中心的軸線與聚光鏡和物鏡的中心軸線成90。的夾角。
本實用新型激光氣體濃度測量儀與現有技術相比具有以下有益效果
本實用新型在半透明分光板和物鏡之間設置有擋光裝置，所述的擋光裝置能夠選擇性的 開通或者遮擋通過物鏡反射到半透明分光板的信號光，紅外光敏管與半透明分光板中心的反 向延長線上自上而下設置有所述的擋光裝置、封閉的標準氣室和聚光反光鏡，擋光裝置能夠 選擇性的開通或者遮擋通過聚光反光鏡和標準氣室反射到半透明分光板的參考光；擋光裝置 還可以只能單獨通過物鏡反射到半透明分光板的信號光或者單獨通過聚光反光f和標準氣 室反射到半透明分光板的參考光，這樣可以無需采樣，只需在封閉的標準氣室內盛裝待測氣 體的標準氣體，即可實現現場氣體濃度的測量，加設可擋住光線的擋光裝置和封閉的標準氣 室和聚光反光鏡，還可對測量裝置零點、光源的發(fā)光管的老化衰減引起的誤差進行校正。本 實用新型利用可調諧的激光器和調諧模塊，可以實現被測氣體的吸收光譜和不吸收光譜的光 束的發(fā)射和接收，從而克服了環(huán)境氣體、顆粒物、以及窗口的不透明度變化對測量準確度的 影響，從而能夠自動校準、穩(wěn)定可靠、準確測量氣體濃度。以下結合附圖對本實用新型激光氣體濃度測量儀做進一步描述 圖l為本實用新型激光氣體濃度測量儀的結構示意圖； 圖2為

圖1的左視圖； 圖3為圖2的右視圖。
圖中，l一紅外激光源、2 —聚光鏡、3—目鏡筒、4一目鏡、5—目鏡連接座、6 —反光鏡 安裝圈、7 —紅外光敏管、8 —光敏管安裝座、9一管蓋、IO —上通光孔、ll一探頭殼體、12 一弧形擋光板、13 —第一通光孔、14一物鏡筒、15 —物鏡、16 —弧形凹槽、17 —垂軸光管、 18 —密封玻璃、19一標準氣室、20 —聚光反光鏡座、21 —調節(jié)壓圈、22 —聚光反光鏡、23 一第二通光孔、24 —橫向通光孔、25 —半透明分光板、26 —光纖固定座、27 —煙氣流、28 一反光鏡座、29 —反光鏡、30 —密封圈、31—保護玻璃、32 —控光板、33 —鐵芯、34 —通電 線包、35 —螺紋桿、36 —螺孔、37 —支軸、38 —軸孔座、39 —螺釘、40 —永磁體、41一磁性 座、42—U形口、 43 —擋光裝置、44一旋轉裝置、45 —預處理及功率控制器、47 —信號調制 電路、48 —信號放人電路、49一信號解調電路、50—V/I轉換電路、51 —終端處理設備。
具體實施方式

圖1為本實用新型激光氣體濃度測量儀的結構示意圖，圖2為圖1左視圖，圖3為圖 2的右視圖，圖l、圖2和圖3所不的激光氣體濃度測量儀，主要包括探頭裝置和測量電路構 成，所述測量電路結構為預處理及功率控制器45通過導線連接有紅外激光源1、紅外光敏管 7和信號調制電路47，信號調制電路47通過導線依次與信號放大電路48、信號解調電路49、 V/I轉換電路50和終端處理設備51相連；所述的探頭裝置主要包括紅外激光源1、聚光鏡 2、目鏡4、紅外光敏管7、空心的探頭殼體ll、物鏡15、半透明分光板25，其結構為在 探頭殼體ll的左側通過目鏡連接座5自右向左依次同軸設置有目鏡4、目鏡筒3、聚光鏡2 和紅外激光源1;探頭殼體11的內腔為橫向通光孔24，在目鏡4的同軸右側固定有反光鏡安 裝圈6，在反光鏡安裝圈6的左側固定有半透明分光板25;在半透明分光板25的右側設置有 物鏡筒14，物鏡筒14內腔的右側設置有物鏡15，半透明分光板25與聚光鏡2和物鏡15的 中心軸線成45。的夾角；在橫向通光孔24中，且在半透明分光板25的止:上方設置有上通光 孔IO，在上通光孔10的上方設置有管蓋9，管蓋9的上方設置有光敏管安裝座8，光敏管安 裝座8內設置有紅外光敏管7;在橫向通光孔24屮，且在半透明分光板25的正下方設置有 垂直光管17，垂直光管17的正下方連接有封閉的標準氣室19，在標準氣室19設置有聚光反 光鏡座20，聚光反光鏡座20內自上而下設置有聚光反光鏡22和調節(jié)壓閥21;在探頭殼體 11的右側和下部均設置有弧形凹槽16，弧形凹槽16位于半透明分光板25和物鏡15之間， 還位于標準氣室19和半透明分光板25之間；紅外光敏管7和半透明分光板25中心的軸線與 聚光鏡2和物鏡15的中心軸線成90°的夾角。
所述擋光裝置43主要包括所述擋光裝置43主要包括旋轉裝置44和弧形遮光板12，所述 的旋轉裝置44位于探頭殼體11中間位置的前方;所述弧形遮光板12固定在旋轉裝置44的右下 方，且位于半透明分光板25和物鏡15以及半透明分光板25和標準氣室19之間。擋光板12的右 側設置有第一通光孔IO，其左下部設置有第二通光孔23;所述旋轉裝置44結構為遮光板12 通過與其相垂直的平板與軸孔座38，控光板32通過螺釘39固定在軸孔座38上，軸孔座38的軸 孔內套裝有支軸37，支軸37的左端為螺紋桿35，螺紋桿35擰在其左側的探頭殼體11的螺孔36 內，控光片32中間設置有一U形口42， U形口42的內側左右各安裝著l個磁性座41，磁性座41 上安裝著永磁體40， U形口42設置在鐵芯33的兩端并與鐵芯33的兩端相對應，鐵芯33固定在 探頭殼體ll中間位置的前方。
圖3中左側的永磁體40與鐵芯33的左端相吸合時，弧形遮光板12繞著軸孔座38順時針旋 轉，弧形遮光板12的第一通光孔13與橫向通光孔24相通，第二通光孔23錯丌垂直光軸17，并 由弧形遮光板12的其它實體部分擋住垂直光軸17，此時進行氣體濃度的測量，當圖中的右側 的永磁體40與鐵芯33的右端相吸合時，弧形遮光板12繞著軸孔座38逆時針旋轉，弧形遮光板 12的第二通光孔23與垂直光軸17相通，而第一通光孔13錯開橫向通光孔24并由弧形遮光板12 的其它實體部分擋住縱向通光孔24，此時進行系統(tǒng)的校正。
權利要求1、激光氣體濃度測量儀，主要包括探頭裝置和測量電路構成，所述測量電路結構為預處理及功率控制器(45)通過導線連接有紅外激光源(1)、紅外光敏管(7)和信號調制電路(47)，信號調制電路(47)通過導線依次與信號放大電路(48)、信號解調電路(49)、V/I轉換電路(50)和終端處理設備(51)相連；其特征是所述的探頭裝置主要包括紅外激光源(1)、聚光鏡(2)、目鏡(4)、紅外光敏管(7)、空心的探頭殼體(11)、物鏡(15)、半透明分光板(25)，其結構為在探頭殼體(11)的左側自右向左依次同軸設置有目鏡(4)、聚光鏡(2)和紅外激光源(1)，探頭殼體(11)的內腔為橫向通光孔(24)，在目鏡(4)的同軸右側固定有半透明分光板(25)，在半透明分光板(25)的右側設置有物鏡(15)，在橫向通光孔(24)中，且在半透明分光板(25)的正上方設置有紅外光敏管(7)，在探頭殼體(11)的右側設置有弧形凹槽(16)，弧形凹槽(16)內設置有可沿著弧形凹槽(16)轉動的擋光裝置(43)的擋光板(12)。
2、 根據權利要求l所述的激光氣體濃度測量儀，其特征是在橫向通光孔(24)中，且 在半透明分光板(25)的正下方設置有封閉的標準氣室(19)、聚光反光鏡(22)和調節(jié)壓 閥(21);所述的弧形凹槽(16)還可以延伸到探頭殼體(11)的下方，擋光裝置(43)的 擋光板(12)也可以延伸到探頭殼體(11)下方的弧形凹槽(16)內。
3、 根據權利要求1或2所述的激光氣體濃度測量儀，其特征是所述擋光裝置(43)主要 包括所述擋光裝置(43)主要包括旋轉裝置(44)和弧形遮光板(12)，所述的旋轉裝置(44)位于探頭殼體(11)中間位置的前方；所述弧形遮光板(12)固定在旋轉裝置(44) 的右下方，且位于半透明分光板(25)和物鏡(15)以及半透明分光板(25)和標準氣室(19) 之間，擋光板(12)的右側設置有第一通光孔(10)，其左下部設置有第二通光孔(23);所述旋轉裝置(44)結構為遮光板(12)通過與其相垂直的平板與軸孔座(38)，控 光板(32)通過螺釘(39)固定在軸孔座(38)上，軸孔座(38)的軸孔內套裝有支軸(37)， 支軸(37)的左端為螺紋桿(35)，螺紋桿(35)擰在其左側的探頭殼體(11)的螺孔(36) 內，控光片(32)中間設置有一U形口 (42)， U形口 (42)的內側左右各安裝著1個磁性座(41)， 磁性座(41)上安裝著永磁體(40)， U形口 (42)設置在鐵芯(33)的兩端并與鐵芯(33) 的兩端相對應，鐵芯(33)固定在探頭殼體(11)中間位置的前方。
4、 根據權利要求3所述的激光氣體濃度測量儀，其特征是半透明分光板(25)與聚光鏡 (2)和物鏡(15)的中心軸線成45°的夾角；紅外光敏管(7)和半透明分光板(25)中心的軸線與聚光鏡(2)和物鏡(15)的中心軸線成90。的夾角。
專利摘要本實用新型公開了一種激光氣體濃度測量儀，屬于氣體濃度測量技術領域，所要解決的問題是提供一種激光氣體濃度測量儀，能夠自動校準、穩(wěn)定可靠、準確測量氣體濃度，采用的方案為激光氣體濃度測量儀，主要包括探頭裝置和測量電路構成，所述的探頭裝置的結構為在探頭殼體的左側自右向左依次同軸設置有目鏡、聚光鏡和紅外激光源，探頭殼體的內腔為橫向通光孔，在目鏡的同軸右側固定有半透明分光板，在半透明分光板的右側設置有物鏡，在橫向通光孔中，且在半透明分光板的正上方設置有紅外光敏管，在探頭殼體的右側設置有弧形凹槽，弧形凹槽內設置有可沿著弧形凹槽轉動的擋光裝置的擋光板，本實用新型廣泛應用到各種氣體濃度測量領域中。
文檔編號G01N21/01GK201210141SQ200820077479
公開日2009年3月18日 申請日期2008年6月4日 優(yōu)先權日2008年6月4日
發(fā)明者丁相午, 吳書明, 白惠賓, 白惠峰, 閆興鈺 申請人:太原中綠環(huán)保技術有限公司