一種煙氣監(jiān)測(cè)儀的光學(xué)系統(tǒng)及檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙氣檢測(cè)裝置，具體涉及一種利用光譜技術(shù)的煙氣監(jiān)測(cè)儀的光學(xué)系統(tǒng)和檢測(cè)裝置；屬于氣體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類生活的不斷改善和科技的不斷進(jìn)步，我們對(duì)自身生存的環(huán)境也越來(lái)越重視，各種燃料燃燒所排放的大量有害物質(zhì)已成為當(dāng)今世界主要的大氣污染源。為了保護(hù)環(huán)境，必須限制各種污染物的排放，因此對(duì)排放煙氣的監(jiān)測(cè)尤為重要，煙氣主要由so2、co、co2、碳?xì)浠衔镆约暗趸衔锏冉M成，由于不同的氣體成分在不同的波長(zhǎng)處有不同的吸收，所以，可以利用光譜分光法來(lái)檢測(cè)氣體的吸收光譜，再根據(jù)朗伯比爾定律確定煙氣中各個(gè)氣體的濃度。
[0003]近些年來(lái)，隨著光散射技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)吸收光譜技術(shù)為基礎(chǔ)的檢測(cè)方法儀器的研宄越來(lái)越深入，也越來(lái)越多地采用插入式的檢測(cè)設(shè)備，該檢測(cè)設(shè)備可直接安裝在煙道上進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，所以其安裝及維護(hù)方便快捷。但目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的在線煙道氣體分析儀的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)大多采用普通反射鏡來(lái)傳遞采集接收光信號(hào)，安裝精度要求很高或者需要極其復(fù)雜的接收光路，存在光學(xué)校準(zhǔn)難、機(jī)械安裝過程復(fù)雜、價(jià)格昂貴等缺陷，亟需改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種透鏡與角錐棱鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)以及應(yīng)用了該光學(xué)系統(tǒng)的檢測(cè)裝置，對(duì)于安裝的精度要求不高也不需要復(fù)雜的接收光路，且不影響光路的反射效果，檢測(cè)裝置具有易校準(zhǔn)、精度高、結(jié)構(gòu)新穎、制造成本低、便于拆卸和安裝等眾多優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]一種煙氣監(jiān)測(cè)儀的光學(xué)系統(tǒng)，包括:紅外光源、第一凸透鏡、角錐棱鏡、第二凸透鏡和光電探測(cè)器；第一凸透鏡、第二凸透鏡和角錐棱鏡之間構(gòu)成檢測(cè)區(qū)域；紅外光源發(fā)出的紅外光經(jīng)第一凸透鏡產(chǎn)生紅外平行光束射入檢測(cè)區(qū)域中，射入角錐棱鏡的底面后再經(jīng)角錐棱鏡反射至第二凸透鏡并聚焦至光電探測(cè)器。
[0007]進(jìn)一步地，前述紅外光源位于第一凸透鏡的焦點(diǎn)處，所述光電探測(cè)器位于第二凸透鏡的焦點(diǎn)處。
[0008]優(yōu)選地，前述紅外光源為可調(diào)諧DFB激光器。
[0009]再優(yōu)選地，前述第一凸透鏡和第二凸透鏡均為平凸透鏡。
[0010]此外，本發(fā)明還公開了一種煙氣監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)裝置，除了包括前述的光學(xué)系統(tǒng)外，還包括:允許煙道氣體擴(kuò)散至其內(nèi)腔中的檢測(cè)探管、定標(biāo)氣室及隔氣系統(tǒng)；紅外光源、第一凸透鏡、第二凸透鏡及光電探測(cè)器安裝于一防水盒內(nèi)，所述角錐棱鏡安裝于檢測(cè)探管內(nèi)遠(yuǎn)離防水盒的一端；定標(biāo)氣室位于檢測(cè)探管和防水盒之間，所述定標(biāo)氣室包括:溫度傳感器、壓力傳感器、標(biāo)準(zhǔn)氣體入口和反吹氣體入口 ；所述隔氣系統(tǒng)位于檢測(cè)探管和定標(biāo)氣室之間以防止紅外光直接反射并隔開定標(biāo)氣室和檢測(cè)探管。
[0011]進(jìn)一步地，前述防水盒內(nèi)還設(shè)有用于調(diào)節(jié)第一凸透鏡和第二凸透鏡位置角度的微調(diào)機(jī)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選地，前述檢測(cè)探管的壁體上設(shè)有多個(gè)不銹鋼燒結(jié)過濾器。
[0013]更進(jìn)一步地，前述檢測(cè)探管的外壁上還纏繞有參考?xì)怏w通道，所述參考?xì)怏w通道與標(biāo)準(zhǔn)氣體入口連通。
[0014]具體地，前述反吹氣體入口與檢測(cè)探管的內(nèi)腔連通。
[0015]再進(jìn)一步地，前述檢測(cè)探管長(zhǎng)度為lm，紅外光源的輸出中心波長(zhǎng)經(jīng)溫度傳感器和壓力傳感器鎖定在目標(biāo)波長(zhǎng)處，第一凸透鏡的直徑為12.7_，焦距匕為11.53_，紅外平行光束的直徑為4臟，第二凸透鏡的直徑為25mm，焦距&為46.75mm，第一凸透鏡和第二凸透鏡的邊緣距離為6.4mm，角錐棱鏡的有效口徑為45.72mm，該結(jié)構(gòu)的檢測(cè)裝置適用于對(duì)煙道氨氣濃度進(jìn)行檢測(cè)。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)主要由凸透鏡與角錐棱鏡組成，優(yōu)點(diǎn)在于反射率高同時(shí)當(dāng)光線從底面入射時(shí)，不論角錐棱鏡以頂點(diǎn)為中心向任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，出射光線始終與入射光線平行，這大大降低了安裝要求和校準(zhǔn)難度，同時(shí)也降低了在使用過程中因振動(dòng)而產(chǎn)生的誤差；應(yīng)用了該光學(xué)系統(tǒng)的檢測(cè)裝置，具有易校準(zhǔn)、精度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，本發(fā)明的檢測(cè)裝置采用插入式的檢測(cè)探管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便安裝拆卸，在氣體檢測(cè)方面具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的一種煙氣監(jiān)測(cè)儀的光學(xué)系統(tǒng)的光路圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的一種煙氣監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中附圖標(biāo)記的含義:1、第一凸透鏡，2、第二凸透鏡，3、角錐棱鏡，4、紅外光源，5、光電探測(cè)器，6、檢測(cè)探管，7、過濾器，8、隔氣斜玻璃，9、壓力傳感器，10、溫度傳感器，11、防水盒，12、微調(diào)機(jī)構(gòu)，13、標(biāo)準(zhǔn)氣體入口，14、反吹氣體入口，15、參考?xì)怏w通道。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0021]本發(fā)明的煙氣監(jiān)測(cè)儀的光學(xué)系統(tǒng)，包括:紅外光源4、第一凸透鏡1、角錐棱鏡3、第二凸透鏡2和光電探測(cè)器5。其光路如圖1所示，第一凸透鏡I和第二凸透鏡2可以并排設(shè)置，第一凸透鏡1、第二凸透鏡2和角錐棱鏡3之間構(gòu)成了檢測(cè)區(qū)域；紅外光源4發(fā)出的紅外光經(jīng)第一凸透鏡I產(chǎn)生紅外平行光束進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域中，射入角錐棱鏡3的底面后再經(jīng)角錐棱鏡3反射至第二凸透鏡2并聚焦至光電探測(cè)器5。為了獲得精確的測(cè)量結(jié)果，紅外光源4最好位于第一凸透鏡I的焦點(diǎn)處，而光電探測(cè)器5最好位于第二凸透鏡2的焦點(diǎn)處，第一凸透鏡I和第二凸透鏡2優(yōu)選為平凸透鏡，第一凸透鏡1、第二凸透鏡2和角錐棱鏡3均采用可耐高溫的K9玻璃。
[0022]為了使得本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)能夠適用于不同波長(zhǎng)的氣體檢測(cè)，紅外光源4優(yōu)選采用可調(diào)諧DFB激光器，通過調(diào)節(jié)激光器溫度改變輸出波長(zhǎng)，以掃描的方式找到吸收峰，再將激光器的輸出波長(zhǎng)鎖定在吸收峰位置。
[0023]此外，本發(fā)明還公開了一種煙氣監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)裝置，除了包括上面所述的光學(xué)系統(tǒng)外，還包括:檢測(cè)探管6、定標(biāo)氣室及隔氣系統(tǒng)。
[0024]檢測(cè)探管6插入煙道內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，而煙道內(nèi)的環(huán)境相當(dāng)惡劣，故檢測(cè)探管6最好采用耐高溫、耐點(diǎn)腐蝕的316L不銹鋼制成，檢測(cè)探管6的內(nèi)腔即為檢測(cè)區(qū)域，因而檢測(cè)探管6必須是允許煙道氣體擴(kuò)散至其內(nèi)腔中的。如圖2所示，優(yōu)選在檢測(cè)探管6的壁體上設(shè)置多個(gè)不銹鋼燒結(jié)過濾器7，煙道中的煙氣分子不間斷地通過過濾器7擴(kuò)散到檢