[发明专利]一种光谱吸收型气体测量气室及其提高气体扩散速度的方法

说明书

技术领域：

本发明属于气体测量领域，涉及一种光谱吸收型气体测量气室。

背景技术：

测量气室是光谱吸收型光纤气体传感器的敏感元件，目前主要采用的方法主要有两种。

(1)单程气室：气室的两侧各安装一个光纤准直器。入射端光纤准直器将光纤中传输的光转换成近似平行光射入气室，出射端光纤准直器将经过气体吸收之后的光耦合进入光纤继续传输。光纤准直器的工作距离一般只有几十厘米，所以单程气室的气体吸收光程短，由此组建的气体检测系统灵敏度低。

(2)多次反射气室：多次反射气室是利用表面镀有高反射率反射膜的反射镜，使入射光在气室内部多次反射，延长气体吸收光程。多次反射气室气体吸收光程长，系统灵敏度高，但是多次反射气室耦合效率低，传输损耗大。同时其结构复杂，调试困难，且受环境的影响非常大(光程越长，影响程度越大)，实际应用难度较大。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种光谱吸收型气体测量气室，包括单模光纤1、多模光纤2、第一微型密闭腔3、第二微型密闭腔4、第一段空芯光纤5、第二段空芯光纤6和微型真空泵7；在第一微型密闭腔3顶部设置第一出气口17，在第二微型密闭腔4顶部设置第二出气口18，第一出气口17和第二出气口18连接微型真空泵7，单模光纤1和第一段空芯光纤5在第一微型密闭腔3中连接，多模光纤2和第二段空芯光纤6在第二微型密闭腔4中连接，第一段空芯光纤5和第二段空芯光纤6连接，探测光源经单模光纤1进入第一段空芯光纤5后、经第二段空芯光纤6进入多模光纤2中，再由多模光纤2输出至光电探测器。

所述第一微型密闭腔3内部两端设置有密封活塞、单模光纤1的第四光纤接头13插入第二活动接头11的左端，第一段空芯光纤5的第三光纤接头12插入第二活动接头11的右端，通过第一移动推柄19控制第三光纤接头12和第四光纤接头13的连接或者断开。

所述第二微型密闭腔4内部两端设置有密封活塞、多模光纤2的第四光纤接头16插入第三活动接头14的左端，第二段空芯光纤6的第三光纤接头15插入第三活动接头14的右端，通过第二移动推柄20控制第三光纤接头15和第四光纤接头16的连接或者断开。

所述第一段空芯光纤5的第二光纤接头10插入第一活动接头8的左端，第二段空芯光纤6插入第一活动接头8的右端。

所述第一活动接头8、第二活动接头11和第三活动接头14都是开缝直套管。

一种光谱吸收型气体测量气室提高气体扩散速度的方法，包括如下步骤：

(1)打开第一活动接头8、第二活动接头11和第三活动接头14；

(2)使第一出气口17和第二出气口18同时与微型真空泵7连接，打开微型真空泵7抽气，使第一段空芯光纤5和第二段空芯光纤6的两端均产生压力差，使气体快速扩散进入第一段空芯光纤5和第二段空芯光纤6；

(3)第一段空芯光纤5和第二段空芯光纤6内部气体扩散均匀之后，关闭微型真空泵7、第一活动接头8、第二活动接头11和第三活动接头14，使探测光源经单模光纤1进入第一段空芯光纤5后、经第二段空芯光纤6进入多模光纤2中，再由多模光纤2输出至光电探测器。

本发明提供一种用于光谱吸收型气体测量气室。该气体测量气室具有体积小、易弯曲、耦合效率高、且可以通过增加光纤的长度来增加气体吸收光程等优点，提高环境气体在气体腔内的扩散、逃逸速度。

当连接头闭合时，光可以以较低传输损耗在腔内传输。打开时，连接头上的开缝可以使气体能够扩散进入空芯光纤。为加快气体在空芯光纤内的扩散、逃逸速度，在空芯光纤的中部断开，同样用活动接头将两端对接。

空芯光纤与单模光纤、多模光纤的接口部分分别放置在两个微型密闭腔内。通过微型真空泵抽取密闭腔内的空气，在两部分空芯光纤的两端均形成一定的压力差，从而加快待测气体向腔内的扩散速度。

附图说明：

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明的活动接头示意图；

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：