專利名稱：一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電及微機電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣室結(jié)構(gòu)，特別涉及一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對于常見有毒氣體的檢測，特別是無機毒氣，一般采用專用的氣體分析儀進行檢測，而基于光譜吸收原理的氣體分析儀在這里稱為光譜法氣體分析儀，就是一種具有較大發(fā)展前途的氣體分析儀。以光譜法為基礎(chǔ)的有毒有害氣體分析儀氣體分析儀目前主要配套應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、智能建筑、分析儀器等行業(yè)用于氣體濃度的高精度測，如配套應(yīng)用于污染物監(jiān)測、汽車尾氣分析、瓦斯及可燃氣檢測、煤氣成分分析、醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備、空氣品質(zhì)分析、元素分析儀器等領(lǐng)域?；诠庾V吸收原理的非色散型氣體分析儀的工作原理可描述如下有毒有害氣體對其特征譜段光譜能量的吸收在低濃度范圍內(nèi)遵循比爾-朗伯定律P=P0Exp (-kcl)其中Pci為光源所產(chǎn)生的能量，P為光源所產(chǎn)生的能量通過存在有毒有害氣體的環(huán)境后所剩余的能量，k為有毒有害氣體的光譜吸收系數(shù)，I為光源距光譜探測器的距離，c為有毒有害氣體的濃度。根據(jù)比爾-朗伯定律，在實際中就能檢測出有毒有害氣體的濃度?；诠庾V吸收原理的非色散型氣體分析儀在硬件上一般由氣室、外殼、主控板、聲光報警器及遙控器等五部分組成，而氣室則起到負責(zé)能量輻射、傳輸、接收，并將待測氣體濃度信號轉(zhuǎn)化為可處理的電信號的作用，是整機的核心部件，它的性能好壞將直接影響整機的性能。為了獲得較大的光吸收量，根據(jù)朗伯-比爾定律所表述的氣體對光的吸收程度取決于光程和氣體濃度這一基本原理，現(xiàn)有技術(shù)通過在微小空間內(nèi)制造具有高反射率的槽型光學(xué)通道來延長光程，即橢球狀氣室結(jié)構(gòu)，其缺點在于如下幾點I、工藝復(fù)雜、成本高工藝制造上較為復(fù)雜，需高精度的磨削、拋光和涂鍍對光譜波長具有較高反射率的貴重金屬一鉬、金等金屬內(nèi)壁的鍍膜工藝過程，導(dǎo)致成本上升。2、測量精度容易受環(huán)境影響在某些特殊應(yīng)用環(huán)境中，儀器長時間工作后在技術(shù)上一則因反射面被微米級尺度的微塵污染后，反射率急劇下降，使氣體分析儀的氣體濃度計算經(jīng)驗方程式發(fā)生改變，導(dǎo)致濃度測量不準；二則因朗伯-比爾定律所表述的經(jīng)驗方程是針對光源發(fā)出的平行光，而經(jīng)過多次方射后就會偏離朗伯-比爾定律，特別是在氣體濃度較高時其偏離情況就顯得更為嚴重，所以通過在微小空間內(nèi)制造具有高反射率的槽型光學(xué)通道來延長光程的氣室設(shè)計方案將給氣體濃度的定量算法帶來麻煩。3、防塵防潮與響應(yīng)時間的矛盾問題難于解決
防塵防潮與傳感器響應(yīng)速度是一對矛盾，特別是用于煤礦井下的礦用非色散型氣體分析儀，如不能解決防塵防潮問題，它的優(yōu)勢就會被煤礦井下環(huán)境所導(dǎo)致的劣勢所取代。現(xiàn)有防塵防潮技術(shù)措施是覆蓋在氣室進氣口處及光譜探測器前放電路板微小透氣窗口上的防塵防潮疏水性過濾薄膜，

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有基于光譜吸收原理的非色散型氣體分析儀制備技術(shù)中存在的，由于采用橢球狀氣室結(jié)構(gòu)所引起的工藝復(fù)雜、成本高、氣體分析儀測量精度容易受環(huán)境影響、防塵防潮與響應(yīng)時間的矛盾問題難于解決等的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)，以期在基于光譜吸收原理的非色散型氣體分析儀的設(shè)計及制作中，進而在有毒有害氣體的在線監(jiān)測領(lǐng)域得到應(yīng)用。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)，包括氣室內(nèi)殼、過濾芯、氣室外殼、前蓋、后蓋、發(fā)射端和接收端；所述氣室內(nèi)殼和氣室外殼均為圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，在所述氣室內(nèi)殼的圓周面上均布開有小孔，所述氣室外殼的內(nèi)徑大于氣室內(nèi)殼的外徑；在前蓋和后蓋上開有通孔；所述發(fā)射端由寬光譜光源、發(fā)射端殼體及光源驅(qū)動電路板組成，所述發(fā)射端殼體的內(nèi)壁為圓錐形結(jié)構(gòu)；所述接收端由接收端殼體、光譜探測器及光譜探測器前置放大電路板組成，接收端殼體中部設(shè)有卡槽；其連接關(guān)系在于所述寬光譜光源固定安裝在光源驅(qū)動電路板上，帶有寬光譜光源的光源驅(qū)動電路板整體裝入發(fā)射端殼體內(nèi)并使寬光譜光源置于發(fā)射端殼體內(nèi)壁窄口處；所述光譜探測器固定安裝在光譜探測器前置放大電路板上，帶有光譜探測器的光譜探測器前置放大電路板整體裝入接收端殼體并使光譜探測器前置放大電路板底部卡在卡槽處；所述過濾芯包裹在氣室內(nèi)殼外表面，將包裹有過濾芯的氣室內(nèi)殼安裝在氣室外殼內(nèi)并使氣室內(nèi)殼和氣室外殼之間留有間隙作為氣體傳輸通道，前蓋左端和后蓋右端與氣室外殼和氣室內(nèi)殼的兩端均固定連接，前蓋和后蓋的通孔與氣室外殼和氣室內(nèi)殼之間的氣體傳輸通道貫通，前蓋右端與發(fā)射端殼體內(nèi)壁寬口端相連，后蓋端面左端與接收端殼體開口端相連。所述過濾芯為圓環(huán)柱形折疊疏水型過濾芯。 所述前蓋與氣室外殼和氣室內(nèi)殼是通過螺栓或螺絲連接。所述后蓋與氣室外殼和氣室內(nèi)殼是通過螺栓或螺絲連接。其工作流程為由發(fā)射端的光譜電源將能量傳送至光源驅(qū)動電路，在光源驅(qū)動電路產(chǎn)生輸出電流，沿氣室內(nèi)殼體的空腔輻射到接收端的光譜探測器的光敏元上，光譜探測器的電壓輸出受氣室中氣體吸收的影響而變化，氣體濃度越高，被吸收的光越高，光譜探測器上的輸出電壓越低，氣體濃度越低，吸收的光越少，光譜探測器輸出的電壓越高。光譜探測器輸出的電壓經(jīng)前置放大器、差分放大器放大后，進入單片計算機或DSP數(shù)字信號處理器進行計算，根據(jù)數(shù)學(xué)模型和有關(guān)參數(shù)計算出濃度。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于一、本發(fā)明所涉及的一種新的氣室結(jié)構(gòu)上采取了最為簡單的直氣室結(jié)構(gòu)，不需高精度的磨削、拋光和對光譜波長具有較高反射率的貴重金屬一鉬、金等金屬內(nèi)壁的鍍膜工藝過程，具有生產(chǎn)工藝簡單、成本低的特點。二、本發(fā)明所涉及的一種新的氣室結(jié)構(gòu)在直氣室結(jié)構(gòu)上采取了雙層結(jié)構(gòu)，設(shè)置于氣室內(nèi)管與外管之間的圓環(huán)柱形折疊疏水型過濾芯具有比現(xiàn)有技術(shù)過濾膜的比表面積大的特點，在極大提高了響應(yīng)能力的同時，極大地延長了系統(tǒng)的連續(xù)工作時間。三、本發(fā)明所涉及的一種新的直氣室結(jié)構(gòu)，不僅大幅度降低了極少數(shù)粉塵污染后所帶來的對氣體濃度的計算結(jié)果的影響，而且平行光吻合朗伯-比爾定律所表述的經(jīng)驗方程，減少了氣體濃度的定量算法的難度。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I-氣室外殼；2_氣室內(nèi)殼；3_發(fā)射端；4_接收端；5_過濾芯；6-前蓋；7-后 至JHL ο
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步描述，以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。如圖I所示，本發(fā)明具體實施的技術(shù)方案是一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)，包括氣室內(nèi)殼2、過濾芯5、氣室外殼I、前蓋6、后蓋7、發(fā)射端3和接收端4 ;所述氣室內(nèi)殼2和氣室外殼I均為圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，在所述氣室內(nèi)殼2的圓周面上均布開有小孔，所述氣室外殼I的內(nèi)徑大于氣室內(nèi)殼2的外徑；在前蓋6和后蓋7上開有通孔；所述發(fā)射端3由寬光譜光源、發(fā)射端殼體及光源驅(qū)動電路板組成，所述發(fā)射端殼體的內(nèi)壁為圓錐形結(jié)構(gòu)；所述接收端4由接收端殼體、光譜探測器及光譜探測器前置放大電路板組成，接收端殼體中部設(shè)有卡槽；其連接關(guān)系在于所述寬光譜光源固定安裝在光源驅(qū)動電路板上，帶有寬光譜光源的光源驅(qū)動電路板整體裝入發(fā)射端殼體內(nèi)并使寬光譜光源置于發(fā)射端殼體內(nèi)壁窄口處；所述光譜探測器固定安裝在光譜探測器前置放大電路板上，帶有光譜探測器的光譜探測器前置放大電路板整體裝入接收端殼體并使光譜探測器前置放大電路板底部卡在卡槽處；所述過濾芯5包裹在氣室內(nèi)殼2外表面，將包裹有過濾芯5的氣室內(nèi)殼2安裝在氣室外殼I內(nèi)并使氣室內(nèi)殼2和氣室外殼I之間留有間隙作為氣體傳輸通道，前蓋6左端和后蓋7右端與氣室外殼I和氣室內(nèi)殼2的兩端均固定連接，前蓋6和后蓋7的通孔與氣室外殼I和氣室內(nèi)殼2之間的氣體傳輸通道貫通，前蓋6右端與發(fā)射端殼體內(nèi)壁寬口端相連，后蓋7端面左端與接收端殼體開口端相連。所述過濾芯5為圓環(huán)柱形折疊疏水型過濾芯。所述前蓋6與氣室外殼I和氣室內(nèi)殼2是通過螺栓或螺絲連接。所述后蓋7與氣室外殼I和氣室內(nèi)殼2是通過螺栓或螺絲連接。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)先實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)，其特征在于包括氣室內(nèi)殼(2)、過濾芯(5)、氣室外殼(I)、前蓋(6)、后蓋(7)、發(fā)射端(3)和接收端(4);所述氣室內(nèi)殼(2)和氣室外殼(I)均為圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，在所述氣室內(nèi)殼(2)的圓周面上均布開有小孔，所述氣室外殼(I)的內(nèi)徑大于氣室內(nèi)殼(2)的外徑；在前蓋(6)和后蓋(7)上開有通孔； 所述發(fā)射端(3 )由寬光譜光源、發(fā)射端殼體及光源驅(qū)動電路板組成，所述發(fā)射端殼體的內(nèi)壁為圓錐形結(jié)構(gòu)； 所述接收端(4)由接收端殼體、光譜探測器及光譜探測器前置放大電路板組成，接收端殼體中部設(shè)有卡槽； 其連接關(guān)系在于所述寬光譜光源固定安裝在光源驅(qū)動電路板上，帶有寬光譜光源的光源驅(qū)動電路板整體裝入發(fā)射端殼體內(nèi)并使寬光譜光源置于發(fā)射端殼體內(nèi)壁窄口處；所述光譜探測器固定安裝在光譜探測器前置放大電路板上，帶有光譜探測器的光譜探測器前置放大電路板整體裝入接收端殼體并使光譜探測器前置放大電路板底部卡在卡槽處；所述過濾芯(5 )包裹在氣室內(nèi)殼(2 )外表面，將包裹有過濾芯(5 )的氣室內(nèi)殼(2 )安裝在氣室外殼(O內(nèi)并使氣室內(nèi)殼(2)和氣室外殼(I)之間留有間隙作為氣體傳輸通道，前蓋(6)左端和后蓋(7)右端與氣室外殼(I)和氣室內(nèi)殼(2)的兩端均固定連接，前蓋(6)和后蓋(7)的通孔與氣室外殼(I)和氣室內(nèi)殼(2)之間的氣體傳輸通道貫通,前蓋(6)右端與發(fā)射端殼體內(nèi)壁寬口端相連，后蓋(7)端面左端與接收端殼體開口端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)，其特征在于所述過濾芯(5)為圓環(huán)柱形折疊疏水型過濾芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)，其特征在于所述前蓋(6)與氣室外殼(I)和氣室內(nèi)殼(2)是通過螺栓或螺絲連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)，其特征在于所述后蓋(7)與氣室外殼(I)和氣室內(nèi)殼(2)是通過螺栓或螺絲連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電及微機電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣室結(jié)構(gòu)，特別涉及一種用于非色散型光譜氣體分析儀的氣室結(jié)構(gòu)。包括氣室內(nèi)殼、過濾芯、氣室外殼、前蓋、后蓋、發(fā)射端和接收端；所述氣室內(nèi)殼和氣室外殼均為圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，在所述氣室內(nèi)殼的圓周面上均布開有小孔，所述氣室外殼的內(nèi)徑大于氣室內(nèi)殼的外徑；在前蓋和后蓋上開有通孔；本發(fā)明所涉及的一種新的直氣室結(jié)構(gòu)，不僅大幅度降低了極少數(shù)粉塵污染后所帶來的對氣體濃度的計算結(jié)果的影響，而且平行光吻合朗伯-比爾定律所表述的經(jīng)驗方程，減少了氣體濃度的定量算法的難度。
文檔編號G01N21/31GK102721659SQ20121023202
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者易宏, 李永輝, 黃家新 申請人:昆明斯派特光譜科技有限責(zé)任公司