[实用新型]一种串联式气体光谱分析双气室

说明书

技术领域

本实用新型属于气体分析仪器领域，具体涉及一种串联式气体光谱分析双气室。

背景技术

近年来，各种光学气体分析技术在石油化工、环境监测、生物医学等领域得到广泛应用。光学气体分析技术基于分子光谱学，普遍需要对气体分子的吸收光谱、散射光谱或荧光光谱等光谱线型进行定量分析计算。这些测量方法往往受到光谱线型变化的影响，对激光器本身的性能要求较高，在使用过程中需要对激光器的电流和温度进行严格控制；此外气体本身的性质会受到温度和压力的影响，这些外界因素的变化都会改变气体的光谱曲线，从而直接影响到浓度测量结果。

目前市场上的光学气体分析仪所使用的激光器对谱线宽度和稳定性都有较高要求，这种激光器价格较为昂贵。此外，光谱分析技术普遍需要对待测气体进行恒温伴热处理，加上吸收谱线定位和温度修正等算法减少不稳定因素的影响，但这些方法的使用会大大提高设备的成本、增加设备体积，各种修正参数的确定需要大量标定数据积累，从长期来看不能完全保证测量浓度的准确性。各种修正算法的根本问题在于只能实现定参数运算，没有能够随不稳定因素变化的参考信号，不能适应温度或激光器波长漂移对不同浓度气体的影响。

实用新型内容

针对现有技术中存在的激光器波长漂移或环境温度变化容易对气体浓度的测量产生影响的问题，本实用新型提供一种串联式气体光谱分析气室。

本实用新型提供的技术方案具体如下：

一种串联式气体光谱分析双气室，串联式气体光谱分析双气室，包括制冷基板1和垂直于制冷基板1的气室；制冷基板1朝向气室的一面上设有光电探测器一2、光电探测器二4和激光器3；所述气室由互不连通的参考气室5和测量气室6沿垂直于制冷基板1的方向串联组成，气室靠近制冷基板1的一端设有光学窗口7，参考气室5和测量气室6之间设有楔形分光镜8；气室远离制冷基板1的一端设有平行于制冷基板1的反射镜9，参考气室5侧壁两端分别设有标准气体进口10和标准气体出口11，测量气室6侧壁两端分别设有待测气体进口12和待测气体出口13。

参考气室5和测量气室6之间为可拆卸连接。

光电探测器一2和光电探测器二4分别位于激光器3两侧。

气室外围设有控温装置。

光电探测器一2与光学窗口7之间设有汇聚透镜一14，激光器3与光学窗口7之间设有汇聚透镜二15，光电探测器二4与光学窗口7之间设有汇聚透镜三16。

光电探测器一2、激光器3、光电探测器二4分别通过光纤与参考气室5连接。

本实用新型具有以下优点和有益效果：

(1)本实用新型能够有效地消除温度变化和激光器波长漂移对测量结果造成的影响，实时保证测量结果的准确性。

(2)本实用新型使用过程中无需进行温度修正实验，简化了分析仪器标定过程，也避免了修正算法对测量结果造成的干扰。

(3)本实用新型无需对气室系统进行保温，也不需要性能极度稳定的激光器，降低了购置和使用成本。

(4)本实用新型可用在与TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱技术)、NDIR(非色散红外光谱分析)、DOAS(差分吸收光谱法)等技术相关的光学仪器中，应用范围广。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型利用空间光作光路时的结构示意图；

图3为本实用新型利用光纤作光路时的结构示意图；

其中，1—制冷基板，2—光电探测器一，3—激光器，4—光电探测器二，5—参考气室，6—测量气室，7—光学窗口，8—楔形分光镜，9—反射镜，10—标准气体进口，11—标准气体出口，12—待测气体进口，13—待测气体出口，14—汇聚透镜一，15—汇聚透镜二，16—汇聚透镜三。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供的串联式气体光谱分析双气室，包括制冷基板1和垂直于制冷基板1的气室；制冷基板1朝向气室的一面上设有光电探测器一2、光电探测器二4和激光器3；所述气室由互不连通的参考气室5和测量气室6沿垂直于制冷基板1的方向串联组成，气室靠近制冷基板1的一端设有光学窗口7，参考气室5和测量气室6之间设有楔形分光镜8；气室远离制冷基板1的一端设有平行于制冷基板1的反射镜9，参考气室5侧壁两端分别设有标准气体进口10和标准气体出口11，测量气室6侧壁两端分别设有待测气体进口12和待测气体出口13。

参考气室5和测量气室6之间为可拆卸连接。