專利名稱：一種光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置。
背景技術(shù)：
隨著光電測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，光電測(cè)量?jī)x器儀表，如半導(dǎo)體激光氣體分析儀、半導(dǎo)體激光粉塵分析儀等，在工業(yè)過程監(jiān)控、環(huán)保、科研、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。它們主要由一個(gè)光發(fā)射裝置、一個(gè)光接收裝置和一個(gè)中央分析單元組成。光發(fā)射裝置一般包含一個(gè)安裝有光準(zhǔn)直元件的光準(zhǔn)直元件夾具和一個(gè)安裝有光源的光源夾具，光接收裝置一般包含一個(gè)安裝有光束會(huì)聚元件的光束會(huì)聚元件夾具和一個(gè)安裝有光電傳感器的光電傳感器夾具。光發(fā)射裝置和光接收裝置安裝固定在被測(cè)量環(huán)境腔室或管道(例如冶金行業(yè)煙氣管道)上，從光發(fā)射裝置中光源發(fā)出的光束由準(zhǔn)直元件(比如光學(xué)透鏡)準(zhǔn)直為平行光后射出，穿過被測(cè)量環(huán)境后其透射光、散射光或反射光由光接收裝置中的光束會(huì)聚元件(比如光學(xué)透鏡)會(huì)聚到光電傳感器上被檢測(cè)，獲得的電信號(hào)則被送到中央分析單元進(jìn)行處理分析給出被測(cè)量環(huán)境中過程介質(zhì)的參數(shù)如過程氣體的濃度。為了完成光信號(hào)從發(fā)射端到接收端的順利傳輸，通常必須做到以下幾點(diǎn)1、光發(fā)射裝置中的光源放置在光準(zhǔn)直元件的焦平面上或允許誤差范圍內(nèi)(保證良好的準(zhǔn)直特性)；2、光接收裝置中的光電傳感器放置在光束會(huì)聚元件的焦平面附近，從而使得準(zhǔn)直入射的光束能被準(zhǔn)確地會(huì)聚到傳感器上(保證良好的匯聚接收特性)；3、光發(fā)射裝置射出光束的光軸(即射出光束的中心線，由光源和光準(zhǔn)直元件的相對(duì)位置決定)與光發(fā)射裝置的安裝定位軸(光發(fā)射裝置及光接收裝置可采用法蘭式、活扣式、絲扣式、或鎖箍式等不同安裝方式，所說的安裝定位軸即為相應(yīng)的法蘭、活扣、螺紋、或鎖箍等的機(jī)械中心軸線)重合(共軸)，光接收裝置的光軸(類似地由光電傳感器和光準(zhǔn)直元件的相對(duì)位置決定)與光接收裝置的安裝定位軸重合(共軸)，即光發(fā)射裝置、光接收裝置要分別保證良好的準(zhǔn)直特性、匯聚特性和共軸特性。這樣在儀器現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，只需通過其他常用的工程手段實(shí)現(xiàn)兩裝置的安裝定位軸重合，即可確保光信號(hào)的順利傳送和接收。
現(xiàn)有光電測(cè)量裝置中的光發(fā)射裝置，光準(zhǔn)直元件安裝在光準(zhǔn)直元件夾具上，光源固定在光源夾具上，光源夾具固定在光準(zhǔn)直元件夾具上，不能在垂直于光發(fā)射裝置內(nèi)光源處的光軸方向作移動(dòng)調(diào)整。通過把光準(zhǔn)直元件沿光準(zhǔn)直元件夾具的機(jī)械軸線方向移動(dòng)可以調(diào)節(jié)光源到光準(zhǔn)直元件的距離，使光源位于光準(zhǔn)直元件的焦平面上，但光發(fā)射裝置射出光束的光軸與光發(fā)射裝置安裝定位軸的共軸是靠很高的機(jī)械加工精度、穩(wěn)定的器件特性、精密的工裝設(shè)備和嚴(yán)格的操作工序來保證。這樣做不僅加工成本高，安裝難度大，容易受各種人為因素的影響，而且往往由于機(jī)械加工偏差、光源器件特性偏差和裝配誤差，會(huì)導(dǎo)致光發(fā)射裝置射出光束的光軸與安裝定位軸不重合，直接影響光電測(cè)量?jī)x器的測(cè)量精度，甚至無法順利實(shí)現(xiàn)光信號(hào)從光發(fā)射裝置到光接收裝置的傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可根據(jù)需要在垂直于光發(fā)射裝置內(nèi)光源處的光軸方向調(diào)節(jié)光源位置，以確保光發(fā)射裝置的射出光束的光軸與光發(fā)射裝置的安裝定位軸共軸的用于光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置。
本實(shí)用新型的用于光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，包括光準(zhǔn)直元件、光準(zhǔn)直元件夾具和光源夾具，光準(zhǔn)直元件夾具的一端安裝有光準(zhǔn)直元件，其特征是所說的光源夾具是由可在垂直于光發(fā)射裝置內(nèi)光源處的光軸方向移動(dòng)的光源調(diào)節(jié)座和固定在光源調(diào)節(jié)座上的光源組成，光源調(diào)節(jié)座被調(diào)節(jié)固定于使光發(fā)射裝置射出光束的光軸與光發(fā)射裝置的安裝定位軸重合時(shí)的光準(zhǔn)直元件夾具的另一端。
作為優(yōu)選，所述的光電測(cè)量?jī)x器是半導(dǎo)體激光氣體分析儀或半導(dǎo)體激光粉塵分析儀。
為了便于對(duì)光源調(diào)節(jié)座進(jìn)行調(diào)節(jié)和固定，光準(zhǔn)直元件夾具可選擇為一端帶底的筒體，底部端面開一通孔，光源調(diào)節(jié)座調(diào)節(jié)固定在底部端面上通孔一側(cè)。光源調(diào)節(jié)座可以采用不同形狀的結(jié)構(gòu)，而固定在光源調(diào)節(jié)座上的光源既可位于光源調(diào)節(jié)座的筒體一側(cè)，也可以位于通孔之中或者穿過通孔伸入到光準(zhǔn)直元件夾具中。
作為優(yōu)選，光源調(diào)節(jié)座是具有凸環(huán)平面的中空柱體，如常用的光纖適配器，光源固定在中空柱體中，光源調(diào)節(jié)座柱體的一頭伸入通孔中，其周壁與通孔的孔壁之間留有一定的空隙使得光源調(diào)節(jié)座可在通孔中上下左右移動(dòng)。
本實(shí)用新型光發(fā)射裝置中的光源調(diào)節(jié)座由于可在垂直于光發(fā)射裝置內(nèi)光源處的光軸方向移動(dòng)調(diào)節(jié)，因此可方便地將光源調(diào)節(jié)座調(diào)節(jié)到光發(fā)射裝置射出光束光軸與安裝定位軸共軸時(shí)的位置后加以固定?？朔爽F(xiàn)有光發(fā)射裝置中的光源夾具位置不可調(diào)節(jié)，全靠很高的機(jī)械加工精度、穩(wěn)定的器件特性、精密的工裝設(shè)備和嚴(yán)格的操作工序來保證光發(fā)射裝置射出光束的光軸與安裝定位軸共軸的缺點(diǎn)。可以降低對(duì)機(jī)械加工、裝配、光電器件特性的要求，從而大大降低了成本，并提高了儀器的性能。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例4的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是光發(fā)射裝置射出光束光軸與光發(fā)射裝置的安裝定位軸共軸調(diào)節(jié)的示意圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4，光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置包括光準(zhǔn)直元件5、光準(zhǔn)直元件夾具4和光源夾具2。圖1、圖2、圖3、圖4所示具體實(shí)例中，光準(zhǔn)直元件夾具4為帶底的圓筒，底部端面上設(shè)置有通孔3。光準(zhǔn)直元件5是由筒狀透鏡座7和固定在透鏡座7上的透鏡6組成，光準(zhǔn)直元件5通過螺紋擰接在圓筒前端。光源夾具2由光源調(diào)節(jié)座9和固定在光源調(diào)節(jié)座9上的光源1組成，光源1可以是半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管，也可以是光纖頭，光源調(diào)節(jié)座9上具有用于與光準(zhǔn)直元件夾具4底部端面固定的調(diào)節(jié)孔10，調(diào)節(jié)孔10的孔徑大于底部端面上螺紋孔的孔徑。
光源調(diào)節(jié)座9可以采用多種結(jié)構(gòu)形狀，可以是中間具有凸環(huán)平面的中空柱體如供光纖接頭插置的光纖適配器(見圖1示意實(shí)例)，可以是具有凸環(huán)端面的中空柱體(見圖2示意實(shí)例)，也可以是中空柱體(見圖3、圖4示意實(shí)例)。光源1固定在柱體中。對(duì)于圖1示意實(shí)例，柱體的一頭伸入到通孔3和光準(zhǔn)直元件夾具4圓筒內(nèi)，其周壁與通孔3的孔壁之間留有空隙。
對(duì)于圖1、圖2、圖3、圖4所示四種具體實(shí)例，可方便地使光源夾具2在垂直于光發(fā)射裝置內(nèi)光源處的光軸方向(對(duì)于所列舉的具體實(shí)施例，也即光準(zhǔn)直元件夾具4的機(jī)械軸線方向)移動(dòng)。推敲光源調(diào)節(jié)座9使之上下左右移動(dòng)，直至光發(fā)射裝置出射光束的光軸與光發(fā)射裝置的安裝定位軸共軸時(shí)，穿過調(diào)節(jié)孔10擰緊螺釘將光源調(diào)節(jié)座9緊固在準(zhǔn)直元件夾具4通孔3一側(cè)的底部端面上。
為了對(duì)發(fā)射裝置腔體實(shí)現(xiàn)密封使之與外界環(huán)境隔離，可在光準(zhǔn)直元件5的外壁與光準(zhǔn)直元件夾具4的內(nèi)壁之間設(shè)置密封件8，如O型橡膠圈或石墨墊等。
為了防止光源調(diào)節(jié)座9在長(zhǎng)時(shí)間震動(dòng)環(huán)境中移動(dòng)，可在光源調(diào)節(jié)座9凸環(huán)平面與光準(zhǔn)直元件夾具4底部端面固定接觸面上上膠水。
本實(shí)用新型的用于光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，其射出光束光軸與安裝定位軸共軸的調(diào)節(jié)過程，以圖1的光發(fā)射裝置為例，參照?qǐng)D5，光發(fā)射裝置的光準(zhǔn)直元件夾具4圓筒的前端外側(cè)加工有用于以絲扣的方式安裝緊固光發(fā)射裝置的螺紋，本光發(fā)射裝置的安裝定位軸就是螺紋的中心軸線，對(duì)本具體實(shí)例，也即光準(zhǔn)直元件夾具4圓筒的機(jī)械軸。以光纖頭光源為例，光源調(diào)節(jié)座9可以是供光纖接頭插置的光纖適配器，把通光的光纖接頭插置在光纖適配器中，并用一感光板或其它工具檢測(cè)光準(zhǔn)直元件夾具4近處和遠(yuǎn)處光斑的大小，通過調(diào)節(jié)透鏡座7在光準(zhǔn)直元件夾具4內(nèi)的位置使得近處和遠(yuǎn)處光斑的大小一樣，這樣就保證了光源在光準(zhǔn)直元件透鏡6的焦平面上，確保了準(zhǔn)直性。然后在離透鏡6一定距離處放置一光靶11，記下光斑的位置A，將光發(fā)射裝置繞著安裝定位軸旋轉(zhuǎn)180°，記下光斑的新位置B，上下左右調(diào)節(jié)光源調(diào)節(jié)座9的位置，把激光光斑移到A、B連線的中點(diǎn)位置C，重復(fù)以上步驟，直至光斑與旋轉(zhuǎn)180°后光斑的位置重合，此時(shí)激光器光源與C點(diǎn)的連線方向即為光發(fā)射裝置射出光束的光軸與光發(fā)射裝置的安裝定位軸重合的方向12，實(shí)現(xiàn)使光發(fā)射裝置射出光束的光軸與光發(fā)射裝置的安裝定位軸重合的光發(fā)射裝置。該光發(fā)射裝置可廣泛應(yīng)用于各種對(duì)共軸要求較高的測(cè)量環(huán)境，尤其是測(cè)量距離較長(zhǎng)的場(chǎng)合。
權(quán)利要求1.一種光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，包括光準(zhǔn)直元件(5)、光準(zhǔn)直元件夾具(4)和光源夾具(2)，光準(zhǔn)直元件夾具(4)的一端安裝光準(zhǔn)直元件(5)，其特征是所說的光源夾具(2)是由可在垂直于光發(fā)射裝置內(nèi)光源(1)處的光軸方向移動(dòng)的光源調(diào)節(jié)座(9)和固定在光源調(diào)節(jié)座(9)上的光源(1)組成，光源調(diào)節(jié)座(9)被調(diào)節(jié)固定于使光發(fā)射裝置射出光束的光軸與光發(fā)射裝置的安裝定位軸重合時(shí)的光準(zhǔn)直元件夾具(4)的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，其特征是所說的光電測(cè)量?jī)x器是半導(dǎo)體激光氣體分析儀或半導(dǎo)體激光粉塵分析儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，其特征是所說的光準(zhǔn)直元件夾具(4)是一端帶底的的筒體，底部端面開有通孔(3)，所說的光源調(diào)節(jié)座(9)調(diào)節(jié)固定在底部端面上通孔(3)一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，其特征是所說的光源調(diào)節(jié)座(9)是具有凸環(huán)平面的中空柱體，光源(1)固定在中空柱體中，柱體的一頭伸入所說的通孔(3)中，其周壁與通孔(3)的孔壁之間有空隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，其特征是所述的光源(1)是光纖頭，所說的光源調(diào)節(jié)座(9)為供光纖頭插置的光纖適配器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，其特征是所說的光源調(diào)節(jié)座(9)上具有用于與所說的光準(zhǔn)直元件夾具(4)固定的調(diào)節(jié)孔(10)，光源調(diào)節(jié)座(9)通過穿過調(diào)節(jié)孔(10)的螺釘緊固在所說的光準(zhǔn)直元件夾具(4)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，其特征是所說的光源(1)是半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，其特征是所說的光準(zhǔn)直元件(5)由筒狀透鏡座(7)和固定在透鏡座(7)上的透鏡(6)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，其特征是在光準(zhǔn)直元件(5)與光準(zhǔn)直元件夾具(4)之間設(shè)有密封件(8)。
專利摘要本實(shí)用新型的光電測(cè)量?jī)x器的光發(fā)射裝置，包括光準(zhǔn)直元件、光準(zhǔn)直元件夾具和光源夾具，光準(zhǔn)直元件夾具的一端安裝有光準(zhǔn)直元件，光源夾具是由可在垂直于光發(fā)射裝置內(nèi)光源處的光軸方向移動(dòng)的光源調(diào)節(jié)座和固定在光源調(diào)節(jié)座上的光源組成，光源調(diào)節(jié)座被調(diào)節(jié)固定于使光發(fā)射裝置射出光束的光軸與光發(fā)射裝置的安裝定位軸重合時(shí)的光準(zhǔn)直元件夾具的另一端。該光發(fā)射裝置克服了現(xiàn)有光發(fā)射裝置中的光源夾具位置不可調(diào)節(jié)，全靠機(jī)械加工精度、精密的工裝設(shè)備、穩(wěn)定的器件特性、和嚴(yán)格的操作工序來保證射出光束光軸與安裝定位軸重合的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型可以降低對(duì)機(jī)械加工、裝配、光電器件特性的要求，從而大大降低了成本，并提高了儀器的性能。
文檔編號(hào)G01N21/01GK2720432SQ20042008160
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月26日
發(fā)明者楊宏, 王靜, 王健 申請(qǐng)人:聚光科技(杭州)有限公司