[发明专利]一种非成像光学传感器及气体探测装置

权利要求书

1.一种非成像光学传感器，其特征在于，包括：

一个封装有待测气体的气室；

光纤阵列，包括中心光纤以及围绕中心光纤的圆周排布的若干圆周光纤，所述圆周光纤的远端连接光源；

一个色散准直聚焦透镜，设置于所述气室的一侧，所述色散准直聚焦透镜具有第一焦平面和第二焦平面，所述第一焦平面位于所述光纤阵列的近端；

一个回溯反射镜，设置于所述气室；

所述光源发出的光信号经所述圆周光纤传输至所述色散准直聚焦透镜，经所述色散准直聚焦透镜准直后在所述气室内的待测气体中传输，再经所述回溯发射镜反射回所述气室内，并再次在待测气体中传输，得到带有待测气体的吸收光谱信息的光信号，所述带有待测气体的吸收光谱信息的光信号中特定波长的光信号经所述色散准直聚焦透镜聚焦至所述圆周光纤，所述带有待测气体的吸收光谱信息的光信号中非特定波长的光信号经所述色散准直聚焦透镜离焦至所述中心光纤、从所述中心光纤输出。

2.如权利要求1所述的非成像光学传感器，其特征在于，所述回溯反射镜为凹面反射镜或平凸反射镜，所述回溯反射镜设置于所述气室的另一侧且所述回溯反射镜的反射面朝向所述色散准直聚焦透镜。

3.如权利要求2所述的非成像光学传感器，其特征在于，所述色散准直聚焦透镜与所述回溯反射镜之间的距离为f1+L2±误差；

其中，f1为所述色散准直聚焦透镜的焦距，所述焦距等于所述色散准直聚焦透镜到所述第二焦平面的距离，L2为所述回溯反射镜的回溯距离，所述回溯距离等于所述回溯反射镜到所述第二焦平面的距离；

所述回溯反射镜为凹面反射镜时，所述回溯距离等于所述凹面反射镜的曲率半径R；

所述回溯反射镜为平凸反射镜时，所述回溯距离等于所述平凸反射镜的焦距f2。

4.如权利要求1所述的非成像光学传感器，其特征在于，所述非成像光学传感器还包括次反射镜，所述次反射镜设置于所述气室的另一侧且所述次反射镜的反射面朝向所述色散准直聚焦透镜；

所述回溯反射镜的中心开设有通孔，所述回溯反射镜和所述色散准直聚焦透镜设置于所述气室的同一侧且所述回溯反射镜的反射面朝向所述次反射镜的反射面。

5.如权利要求4所述的非成像光学传感器，其特征在于，所述回溯反射镜为凹面反射镜或平凸反射镜，所述次反射镜为平面反射镜。

6.如权利要求5所述的非成像光学传感器，其特征在于，所述色散准直聚焦透镜与所述次反射镜之间的距离为f1+L2±误差；

其中，f1为所述色散准直聚焦透镜的焦距，所述焦距等于所述色散准直聚焦透镜到所述第二焦平面的距离，L2为所述次反射镜到所述第二焦平面的距离，所述回溯反射镜的回溯距离等于f1+2L2；

所述回溯反射镜为凹面反射镜时，所述回溯距离等于所述凹面反射镜的曲率半径R；

所述回溯反射镜为平凸反射镜时，所述回溯距离等于所述平凸反射镜的焦距f2。

7.如权利要求3或6所述的非成像光学传感器，其特征在于，所述误差＝(f1+L2)*A；

其中，A的取值范围为-10％～+10％。

8.如权利要求1～6任一项所述的非成像光学传感器，其特征在于，所述特定波长的光信号为中紫外光信号、波长小于深紫外光信号的光信号或波长大于浅紫外光信号的光信号。

9.如权利要求1～6任一项所述的非成像光学传感器，其特征在于，从所述中心光纤输出的非特定波长的光信号的光强度与所述圆周光纤的数量成正比。

10.一种气体探测装置，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的非成像光学传感器、与所述圆周光纤的远端连接的光源以及与所述中心光纤的远端连接的光探测器或光谱仪。