[实用新型]一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置

说明书

本实用新型公开了一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，涉及多组分气体检测分析技术领域。本实用新型包括气体检测设备、竖井和现场测试探头，气体检测设备包括有多波长光源模块、光纤接线端、光电探测器、数据采集卡和信号处理显示控制单元，竖井的内部设置有现场测试探头，现场测试探头包括有光纤接线端、微结构透镜组和精密采样气室，微结构透镜组的输入端通过光纤与光纤接线端的输出端耦合。本实用新型通过借助微结构透镜组，将传输不同波长光源的光耦合汇聚到同一纤芯中，省去了光开关的控制逻辑和不稳定因素，同时将微结构透镜组和精密采样时组合现场测试探头，实现垂直环境的分布式测试，同时整体结构简单，实用性强。

技术领域

本实用新型属于多组分气体检测分析技术领域，特别是涉及一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置。

背景技术

现有的气体浓度检测技术种类很多，传统的电化学气体浓度测量方法存在寿命短、精度低、响应慢、稳定性差、调校困难、对气体选择性差等缺点，而且传感器本身需要供电，在易燃易爆等工业环境中应用时存在安全隐患；

可调谐激光吸收光谱技术是目前应用最为广泛的一种光谱吸收型气体检测技术，其实利用半导体激光器可调谐和窄线宽的特性，使激光器波长扫描通过目标气体的吸收峰，由探测得到的气体高分辨吸收谱线并利用Beer-Lambert定律推算出待测气体浓度。与传统传感器相比，可调谐激光吸收谱技术结合光纤传感技术可使无源检测探测头与分析装置分离实现远端测量，具有灵敏度高、鉴别能力强、抗电磁干扰、本证安全等优点，可实现多组分气体的测量，代表了气体检测技术发展的方向；

由于不同的气体只对特定波长的激光产生响应，这就需要在测试不同气体时，在采样气室内输入不同的特定波长光源，然后将不同波长光源通过光开关分时耦合进待测光纤，但光开关的引入需要额外的控制逻辑，机械式光开关环境适应性较差，非机械性光开关价格昂贵，并且光开关通道损耗也会随时间劣化，不利于装置的长期稳定检测，且它在实际使用中仍存在以下弊端：

现有的气体检测装置中所实用的光开关响应速度慢，损害大，且长期运行会产生气体检测装置稳定性差的问题，从而导致多组分气体测量的数据不准确，会影响到最终的测量数据。

因此，现有的基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，无法满足实际使用中的需求，所以市面上迫切需要能改进的技术，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，通过借助微结构透镜组，将传输不同波长光源的光耦合汇聚到同一纤芯中，省去了光开关的控制逻辑和不稳定因素，同时将微结构透镜组和精密采样时组合现场测试探头，实现垂直环境的分布式测试，同时整体结构简单，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型为一种基于微结构耦合透镜组多组分气体检测装置，包括气体检测设备、竖井和现场测试探头，所述气体检测设备包括有多波长光源模块、光纤接线端、光电探测器、数据采集卡和信号处理显示控制单元，所述竖井的内部设置有现场测试探头，所述现场测试探头包括有光纤接线端、微结构透镜组和精密采样气室。

进一步地，两个所述光纤接线端之间连接有拉远传输光缆，所述精密采样气室的端口与微结构透镜组的输出光接口接通，所述微结构透镜组的输入端通过光纤与光纤接线端的输出端耦合，因此微结构透镜组所透射的光源会射进精密采样气室内，且光源在精密采样气室内与待测气体反应。

进一步地，所述光电探测器的输出端与数据采集卡的输入端电性连接，所述数据采集卡的输出端与信号处理显示控制单元的输入端电性连接，所述信号处理显示控制单元的输出端与多波长光源模块的输入端电性连接。

进一步地，所述拉远传输光缆采用多芯拖拽铠装光缆，在使用多芯拖拽铠装光缆后，因此提高拉远传输光缆的重量承载能力，因此在使用拉远传输光缆对竖井内的现场测试探头拖拽时，能够实现垂直方向向上的分布测试。