[发明专利]一种新型气体流量和浓度测量仪

说明书

本发明公开了一种新型气体流量和浓度测量仪，包括激光器、激光准直透镜、分光镜、第一反射棱镜、第二反射棱镜、第三反射棱镜、第一聚焦透镜、气体管道、第二聚焦透镜、光子探测器；激光器发出的光路主线经激光准直透镜传递到分光镜后，一部分传递至第三反射棱镜，另一部分依次传递至第一反射棱镜和第二反射棱镜，从第三反射棱镜和第二反射棱镜出来的光路相互平行，经第一聚焦透镜折转后在气体管道内形成干涉条纹区，气体分子垂直穿过干涉条纹区形成的散射光经第二聚焦透镜聚焦，并由光子探测器探测。本发明可同时对气体的流量和浓度进行测量，显著提高检测效率，保证气体流量和浓度检测的一致性，且检测过程简单方便，可有效降低成本。

技术领域

本发明属于光学测试技术领域，具体涉及一种新型气体流量和浓度测量仪。

背景技术

气体流量是工业检测中的重要参数，测量天然气、蒸汽、油气和煤气等工业用气体流体介质的流量和浓度具有重要的实用意义。气体流量测量仪和浓度测量仪在化学化工、石油天然气输送、民用水气输送等各行各业均具有极其广泛的应用。

常用的气体流量计有超声波流量计、压差式流量计、涡轮流量计、转子流量计和热式流量计等。其中差压式流量计是国内应用最广泛的气体计量仪表，但是存在重复性差、精度水平不高、量程比较小、现场安装要求高、压力损失较大等缺点。超声波气体流量计是基于超声波多普勒原理，可以实现非接触测量，不会产生压力损失，测量范围大，但是抗干扰能力差，易受结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰，测量精度不高等缺点。传统的测量方法已经很难满足现代管道气体检测发展的新要求。

市场上对气体流量和浓度的检测是独立的，往往需要两台仪器才能完成检测目的，一种可以同时测量气体流量和浓度的测量仪，能够有效的提高检测效率、简化测量过程，保证气体流量和浓度的一致性。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有气体流量和浓度独立检测存在检测效率低、检测过程复杂、以及无法保证气体流量和浓度一致性的问题，本发明提供一种新型气体流量和浓度测量仪。

本发明采用的技术方案如下：

一种新型气体流量和浓度测量仪，包括激光器、激光准直透镜、分光镜、第一反射棱镜、第二反射棱镜、第三反射棱镜、第一聚焦透镜、气体管道、第二聚焦透镜、光子探测器；所述激光器发出的光路主线经激光准直透镜传递到分光镜后，一部分传递至第三反射棱镜，另一部分依次传递至第一反射棱镜和第二反射棱镜，从第三反射棱镜和第二反射棱镜出来的光路相互平行，经第一聚焦透镜折转后进入气体管道，并在气体管道内形成干涉条纹区，气体分子垂直穿过干涉条纹区形成的散射光经第二聚焦透镜聚焦，并由光子探测器探测。

进一步地，第二反射棱镜和第三反射棱镜到光路主线的垂直距离相等。

进一步地，气体管道设有用于光路进入的第一透光窗口和用于光路出射的第二透光窗口。

进一步地，第二聚焦透镜的焦点位于干涉条纹区。

进一步地，分光镜由两块45°直角三棱镜拼合而成。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明基于激光多普勒测速原理和激光吸收光谱技术同时对气体的流量和浓度进行测量，显著提高检测效率，保证气体流量和浓度检测的一致性，且检测过程简单方便，使用一台设备可以完成以往需要两台仪器才能做完的工作，可以有效的降低成本；

2.本发明基于激光多普勒测速原理，频响特性好、测速精度高、检测范围广，最高可以实现100m/s的测量，并且基于激光吸收光谱技术来实现气体浓度的测量，具有选择性好和抗干扰性强的优势，本发明可实现非接触测量，对流场无干扰。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是干涉条纹区的放大图；