[发明专利]用于光源、探测器与分析器的附接与对准设备，以及模块分析系统

说明书

本发明涉及用于光源、探测器与分析器的附接与对准装置，以及模块分析系统，并且提供了一种用于结合光学分析系统的两个或多个单独部件的设备，以使用跨越诸如栈、燃烧室、导管或管道的测量空间的光学测量的共同入口与出口穿孔，从而以从相应的光源到探测器的光学路径基本上相同的方式，使得在诸如温度与压力分布和背景物质浓度的等效周围环境条件的情况下能够在单个光学路径或紧密对准的光学路径上方进行多个光学测量。此设备与形成模块系统的一组相互可连接的设备是有用的，例如，在吸收光谱中，诸如用于测量在测量体积中的流体的化学组分的数量分数。

技术领域

本发明涉及用于光源、探测器和分析器的附接与对准设备，并且尤其涉及能够提供包括例如可以在吸收光谱测量中使用的光学分析器和/或源和/或探测器的多部件分析器系统的附接与对准设备。

背景技术

光学分析器一直被用于测量体积内的诸如化学成分的数量分数测量的相关参数或者用于测试介质内的相关成分或者测量体积温度的测量。测量参数也称为被测对象。这些光学测量的原理已完全建立并且将在本说明书中不进行详细讨论。这些光学测量通常涉及测量通过沿着特定光学路径长度的相关化学成分吸收在特定波长或跨越波长范围的多少光。这就是所谓的吸收光谱并且对技术人员来说是公知的。反射光学和/或折射光学可以用于成形和控制光束。

在吸收光谱中，将光源和光学探测器布置在测量体积近旁(例如，其相对侧)。从光源到探测器的光束路径可以是沿着单通道直线，或者可以涉及诸如多通道光学单元的一个或多个反射通道，以便增大吸收路径长度并由此提高吸收灵敏度。所使用的光源的可以是二极管激光器、量子级联激光器(QCL)、带间级联激光器(ICL)、外腔半导体激光器、外腔量子级联激光器、外腔带间级联激光器、发光二极管(LED)或者白热(黑体或灰体辐射)光源、或者本领域已知的其它适当的光源。基于入射光强度和波长与所需的灵敏度与时间响应，光学探测器可以是二极管、光电倍增管(PMT)、光敏电阻器或者诸如热电探测器、热电堆探测器或测辐射热计探测器的热设备，或者本领域已知的任何其它适当的探测器。

下面的描述将提供用于气体测量的典型可调谐二极管激光光谱((TDLS)布置，但是对于上述的并且用于测量任何测试介质的组分的其它光学测量方法可以设想类似的考虑与问题。此特别说明的实例涉及交叉栈气体吸收分析器，光源安装在栈的一个侧面上并且光电探测器安装在另一侧上。通常地，这将设计为在气体混合物内测量单个成分并且由此存在单个二极管激光源与单波长敏感光电探测器。源与光电探测器都必须彼此充分对准以便能够产生穿过栈的并且入射在光电探测器上的适当量级的光，以允许发生所需的吸收测量。光源与光电探测器通常安装在适当的壳体内以保护它们远离外界环境，所述壳体还可以包括用于驱动、控制与执行所需的测量算法要求相关的电子设备与软件的一部分或者全部。这些壳体通常经由连接到凸缘的管子(喷嘴)或者其它适当装置安装到栈，其用作在固定位置处的物理支撑机构并且还在栈气与周围环境之间提供密封连接。通常地，这些凸缘或附接装置将包括一些物理调节装置以便通过将整个源与光电探测器壳体移动到不同角位置处而在源与探测器之间光学共对准，从而补偿例如将喷嘴、凸缘和源以及探测器封装安装在凸缘上的机械不准确性。