[发明专利]激光气体浓度测量设备的探头装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光气体浓度测量设备的探头装置，具体涉及一种利用激光气体光谱吸收原理制成的，对电力行业、化学工业、水泥工业、钢铁工业、垃圾焚烧工业、危险废弃物焚烧、各种工业锅炉、窑炉及其它工业过程中产生的固定排放源所排放气体的浓度进行在线连续测量设备的探头装置，属于气体浓度测量技术领域。

背景技术

对于电力行业、化学工业、水泥工业、钢铁工业、垃圾焚烧工业等行业，为了烟气污染物达标排放、安全生产控制、优化生产工艺等方面的需要，对生产过程中产生的气体提出了在线监测、在线分析的要求，本发明采用半导体激光吸收光谱技术研制了激光气体浓度测量装置。现有的在线气体监测和分析系统普遍采用抽取技术，经复杂的预处理后，再利用光学方法或者电化学方法进行测量分析其中的气体组分浓度，这种气体浓度测量方法多是利用红外光源的气体光谱吸收原理，但因在测量过程中，有很多因素影响着气体组分的变化，从而影响到测量的准确度，如外界环境及温度的变化、样本气体偏离原始环境状态而导致组分变化，电源线路干扰等都会影响光源光强度的变化和光敏器件的接收。虽然采取一定措施，如对样本气体进行伴热保温传送，高温分析测量，但因室外环境和使用条件恶劣，气体浓度的测量总会受烟气和工业过程气体中的各种微粒、采样机构的缺陷，特别是水组分的影响，使测量不准确，影响了测量的准确度。为此，必须考虑采用其他方法才能保证测量的准确度。

发明内容

本发明克服现有技术存在的缺陷，所要解决的问题是：提供一种激光气体浓度测量设备的探头装置，能够自动校准、稳定可靠、准确测量气体浓度。

为了解决上述问题，本发明采用的方案为：激光气体浓度测量设备的探头装置，主要包括：激光源、聚光镜、目镜、红外光敏管、物镜、半透明分光板，激光源设置在最左端，在激光源的同轴水平向右依次设置有聚光镜、目镜和物镜，半透明分光板固定在目镜和物镜之间，在半透明分光板的上方位置设置有红外光敏管，在所述半透明分光板和物镜之间设置有挡光装置，所述的挡光装置能够选择性的开通或者遮挡通过物镜反射到半透明分光板的信号光。

在所述红外光敏管与半透明分光板中心的反向延长线上自上而下设置有所述的挡光装置、封闭的标准气室和聚光反光镜，挡光装置能够选择性的开通或者遮挡通过聚光反光镜和标准气室反射到半透明分光板的参考光。

所述挡光装置只能单独通过物镜反射到半透明分光板的信号光或者单独通过聚光反光镜和标准气室反射到半透明分光板的参考光。

所述挡光装置主要包括旋转装置和弧形遮光板，所述的旋转装置位于探头壳体中间位置的前方；所述弧形遮光板固定在旋转装置的右下方，且位于半透明分光板和物镜以及半透明分光板和标准气室之间。

所述半透明分光板与聚光镜和物镜的中心轴线成30°～150°的夹角，红外光敏管和半透明分光板中心的轴线与聚光镜和物镜的中心轴线成30°～150°的夹角。

所述半透明分光板与聚光镜和物镜的中心轴线成45°或135°的夹角，红外光敏管和半透明分光板中心的轴线与聚光镜和物镜的中心轴线成90°的夹角。

本发明激光气体浓度测量设备的探头装置与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明在半透明分光板和物镜之间设置有挡光装置，所述的挡光装置能够选择性的开通或者遮挡通过物镜反射到半透明分光板的信号光，红外光敏管与半透明分光板中心的反向延长线上自上而下设置有所述的挡光装置、封闭的标准气室和聚光反光镜，挡光装置能够选择性的开通或者遮挡通过聚光反光镜和标准气室反射到半透明分光板的参考光；挡光装置还可以只能单独通过物镜反射到半透明分光板的信号光或者单独通过聚光反光镜和标准气室反射到半透明分光板的参考光，这样可以无需采样，只需在封闭的标准气室内盛装待测气体的标准气体，即可实现现场气体浓度的测量，加设可挡住光线的挡光装置和封闭的标准气室和聚光反光镜，还可对测量装置零点、光源的发光管的老化哀减引起的误差进行校正。本发明利用可调谐的激光器和调谐模块，可以实现被测气体的吸收光谱和不吸收光谱的光束的发射和接收，从而克服了环境气体、颗粒物、以及窗口的不透明度变化对测量准确度的影响，从而能够自动校准、稳定可靠、准确测量气体浓度。

附图说明

下面结合附图对本发明激光气体浓度测量设备的探头装置做进一步描述：

图1为本发明激光气体浓度测量设备的探头装置的测量状态原理示意图；

图2为本发明激光气体浓度测量设备的探头装置的校准状态原理示意图；

图3为图1所示激光气体浓度测量设备的探头装置的结构示意图；

图4为图3的左视图；