[实用新型]便携式吸收光谱气体检测仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种便携式吸收光谱气体检测仪，具体涉及一种利用可调谐半导体激光吸收光谱技术进行气体浓度探测的便携式气体传感器，属于气体检测技术领域。

背景技术

随着现代科技的进步和工业的快速发展，以二氧化硫为主的硫氧化物、二氧化氮为主的氮氧化物、二氧化碳为主的碳氧化物以及碳氢化合物如甲醛等大气污染物的排放逐年增加，城市大气污染问题日益严重，对人类健康造成威胁。因此，对这些气体污染物进行检测、提高空气质量是非常有必要的。

目前，用于检测气体的传感器主要有以下种类：半导体式气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导池式气体传感器和光谱式气体传感器等。半导体式气体传感器，其工作原理是利用半导体材料表面吸附、脱附气体分子引起的半导体电导率的变化来检测气体。这种传感器成本低廉，但是对气体的选择性差，使得误报率相对于其它方法较大，此外该类传感器如果长时间没有遇到探测气体，将会因氧化而进入休眠状态从而对气体泄漏不再作出反应。催化燃烧式气体传感器是在白金电阻的表面制备耐高温的催化剂层，在一定温度下，可燃性气体在其表面催化燃烧，燃烧使白金电阻温度升高，电阻发生变化，其变化值是可燃性气体浓度的函数。该类传感器选择性地检测可燃性气体，计量准确、响应快速、寿命较长，但是对于不能燃烧的气体，传感器都没有任何响应，暗火工作时，有引燃爆炸的危险，而且元件表面的催化剂接触到一些非可燃性气体时会产生反应容易发生催化剂中毒。热导池式气体传感器，每一种气体都有自己特定的热导率，当两个或多个气体的热导率差别较大时，可以利用热导元件分辨其中一个组分的含量。该类传感器已经用于氢气、二氧化碳和高浓度甲烷的检测，但是其可应用范围较窄，限制因素较多。光谱式气体传感器是目前用来检测空气质量的一种常用仪器，利用目标气体对于特定频率处光波辐射的吸收来达到气体检出的目的，并通过对吸收强度的测量实现定量分析，具有测量精确、灵敏度高和完全非接触测量等优点。但是通常使用的光谱式气体传感器存在结构复杂、原位式测量和不便于携带等缺点。总结目前几种气体检测仪，存在选择性差、误报率大、应用范围窄和不便于携带等缺陷。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种体积小、结构简化的便携式吸收光谱气体检测仪。

本实用新型的技术方案是：一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的便携式气体检测仪，组成部分包括激光器，光纤，介质折射率棱镜，汇聚式球面柱，激光器控制，汇聚透镜，手持柄，光电探测器，DSP数字信号处理器及外接显示器。激光器作为光源，激光通过光纤进入介质折射率棱镜准直出射向外传播，凸透镜和汇聚球面柱将探测目标的反射光束聚焦至光电探测器，然后对信号进行分析，最终将检测结果在外接显示器呈现。

进一步的，所述激光器为可调谐半导体激光器，发出的激光通过光纤传输至介质折射率棱镜。

进一步的，所述介质折射率棱镜位于汇聚式球面柱中心处，将光束准直后传输至所述汇聚透镜向外发射。

进一步的，所述汇聚透镜将经外界气体分子后向散射光束传输至汇聚球面柱的反射凹球面上。

进一步的，所述汇聚球面柱的反射凹球面将后向散射光聚焦于光电探测器。

进一步的，所述光电探测器将光信号转换为电信号传输至DSP数字信号处理器进行信号处理及分析。

进一步的，所述DSP数字信号处理器将检测结果传输至外接显示器进行显示。

进一步的，所述气体探测仪有一个手持柄便于携带操作。

上述光谱式便携气体检测仪采用TDLAS技术可以有效准确测定气体浓度，汇聚式球面柱和介质折射率棱镜不仅确保测量的准确性，而且简化了仪器结构，使光路结构紧凑，减小了仪器的体积。本实用新型便于携带，可操作性强。

附图说明

附图为本实用新型的结构示意图。

其中：激光器1，光纤2，介质折射率棱镜3，汇聚式球面柱4，激光器控制5，汇聚聚透镜6，外接显示器7，手持柄8，光电探测器9，DSP数字信号处理器10。

具体实施方式