專利名稱：便攜式吸收光譜氣體檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種便攜式吸收光譜氣體檢測(cè)儀，具體涉及ー種利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)進(jìn)行氣體濃度探測(cè)的便攜式氣體傳感器，屬于氣體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步和エ業(yè)的快速發(fā)展，以ニ氧化硫?yàn)橹鞯牧蜓趸铩ⅴ搜趸獮橹鞯牡趸?、ニ氧化碳為主的碳氧化物以及碳?xì)浠衔锶缂兹┑却髿馕廴疚锏呐欧胖?br> 年増加，城市大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，對(duì)人類健康造成威脅。因此，對(duì)這些氣體污染物進(jìn)行檢測(cè)、提高空氣質(zhì)量是非常有必要的。目前，用于檢測(cè)氣體的傳感器主要有以下種類半導(dǎo)體式氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、熱導(dǎo)池式氣體傳感器和光譜式氣體傳感器等。半導(dǎo)體式氣體傳感器，其工作原理是利用半導(dǎo)體材料表面吸附、脫附氣體分子引起的半導(dǎo)體電導(dǎo)率的變化來(lái)檢測(cè)氣體。這種傳感器成本低廉，但是對(duì)氣體的選擇性差，使得誤報(bào)率相對(duì)于其它方法較大，此外該類傳感器如果長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有遇到探測(cè)氣體，將會(huì)因氧化而進(jìn)入休眠狀態(tài)從而對(duì)氣體泄漏不再作出反應(yīng)。催化燃燒式氣體傳感器是在白金電阻的表面制備耐高溫的催化劑層，在一定溫度下，可燃性氣體在其表面催化燃燒，燃燒使白金電阻溫度升高，電阻發(fā)生變化，其變化值是可燃性氣體濃度的函數(shù)。該類傳感器選擇性地檢測(cè)可燃性氣體，計(jì)量準(zhǔn)確、響應(yīng)快速、壽命較長(zhǎng)，但是對(duì)于不能燃燒的氣體，傳感器都沒(méi)有任何響應(yīng)，暗火工作時(shí)，有引燃爆炸的危險(xiǎn)，而且元件表面的催化劑接觸到ー些非可燃性氣體時(shí)會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)容易發(fā)生催化劑中毒。熱導(dǎo)池式氣體傳感器，每ー種氣體都有自己特定的熱導(dǎo)率，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)氣體的熱導(dǎo)率差別較大吋，可以利用熱導(dǎo)元件分辨其中一個(gè)組分的含量。該類傳感器已經(jīng)用于氫氣、ニ氧化碳和高濃度甲烷的檢測(cè)，但是其可應(yīng)用范圍較窄，限制因素較多。光譜式氣體傳感器是目前用來(lái)檢測(cè)空氣質(zhì)量的ー種常用儀器，利用目標(biāo)氣體對(duì)于特定頻率處光波輻射的吸收來(lái)達(dá)到氣體檢出的目的，并通過(guò)對(duì)吸收強(qiáng)度的測(cè)量實(shí)現(xiàn)定量分析，具有測(cè)量精確、靈敏度高和完全非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。但是通常使用的光譜式氣體傳感器存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、原位式測(cè)量和不便于攜帶等缺點(diǎn)?？偨Y(jié)目前幾種氣體檢測(cè)儀，存在選擇性差、誤報(bào)率大、應(yīng)用范圍窄和不便于攜帶等缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的便攜式吸收光譜氣體檢測(cè)儀。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)的便攜式氣體檢測(cè)儀，組成部分包括激光器，光纖，介質(zhì)折射率棱鏡，匯聚式球面柱，激光器控制，匯聚透鏡，手持柄，光電探測(cè)器，DSP數(shù)字信號(hào)處理器及外接顯示器。激光器作為光源，激光通過(guò)光纖進(jìn)入介質(zhì)折射率棱鏡準(zhǔn)直出射向外傳播，凸透鏡和匯聚球面柱將探測(cè)目標(biāo)的反射光束聚焦至光電探測(cè)器，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，最終將檢測(cè)結(jié)果在外接顯示器呈現(xiàn)。[0006]進(jìn)ー步的，所述激光器為可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，發(fā)出的激光通過(guò)光纖傳輸至介質(zhì)折射率棱鏡。進(jìn)ー步的，所述介質(zhì)折射率棱鏡位于匯聚式球面柱中心處，將光束準(zhǔn)直后傳輸至所述匯聚透鏡向外發(fā)射。進(jìn)ー步的，所述匯聚透鏡將經(jīng)外界氣體分子后向散射光束傳輸至匯聚球面柱的反射凹球面上。進(jìn)ー步的，所述匯聚球面柱的反射凹球面將后向散射光聚焦于光電探測(cè)器。 進(jìn)ー步的，所述光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸至DSP數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)處理及分析。進(jìn)ー步的，所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器將檢測(cè)結(jié)果傳輸至外接顯示器進(jìn)行顯示。進(jìn)ー步的，所述氣體探測(cè)儀有一個(gè)手持柄便于攜帶操作。上述光譜式便攜氣體檢測(cè)儀采用TDLAS技術(shù)可以有效準(zhǔn)確測(cè)定氣體濃度，匯聚式球面柱和介質(zhì)折射率棱鏡不僅確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，而且簡(jiǎn)化了儀器結(jié)構(gòu)，使光路結(jié)構(gòu)緊湊，減小了儀器的體積。本實(shí)用新型便于攜帶，可操作性強(qiáng)。

附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中激光器1，光纖2，介質(zhì)折射率棱鏡3，匯聚式球面柱4，激光器控制5，匯聚聚透鏡6，外接顯示器7，手持柄8，光電探測(cè)器9，DSP數(shù)字信號(hào)處理器10。
具體實(shí)施方式
參閱附圖，使用光譜式氣體檢測(cè)儀進(jìn)行氣體檢測(cè)時(shí)，首先由激光器1(激光器I由激光器控制5調(diào)制)發(fā)出探測(cè)光束，探測(cè)光束通過(guò)光纖2傳輸至匯聚式球面柱4的中心處，并經(jīng)過(guò)位于匯聚式球面柱4中心的介質(zhì)折射率棱鏡3，利用介質(zhì)折射率棱鏡3將探測(cè)光束進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束繼續(xù)向外傳播，出射光束照射到被探測(cè)區(qū)域，經(jīng)過(guò)被探測(cè)區(qū)域的后向散射，部分散射光束返回到匯聚透鏡6，經(jīng)過(guò)匯聚透鏡6傳遞至匯聚式球面柱4的反射凹球面上，由匯聚式球面柱4的反射凹球面將光束聚焦至光電探測(cè)器9，光電探測(cè)器9將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，轉(zhuǎn)化后的電信號(hào)傳輸至DSP數(shù)字信號(hào)處理器10，再由DSP數(shù)字信號(hào)處理器10進(jìn)行信號(hào)分析，最后將檢測(cè)結(jié)果傳遞至外接顯示器7進(jìn)行顯示，手持柄8可以進(jìn)行便攜式移動(dòng)操作。以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，但本實(shí)用新型的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本實(shí)用新型的專利范圍之中。
權(quán)利要求1.一種便攜式吸收光譜氣體檢測(cè)儀，其特征在于所述便攜式吸收光譜氣體檢測(cè)儀包括激光器(I)，光纖(2)，介質(zhì)折射率棱鏡(3)，匯聚式球面柱(4)，激光器控制(5)，匯聚透鏡(6)，手持柄(8)，光電探測(cè)器(9)，DSP數(shù)字信號(hào)處理器(10)及外接顯示器(7)。
2.如權(quán)利要求I所述的便攜式吸收光譜氣體檢測(cè)儀，其特征在于所述介質(zhì)折射率棱鏡位于匯聚式球面柱中心處，將光束準(zhǔn)直后傳輸至所述匯聚透鏡向外發(fā)射。
3.如權(quán)利要求I所述的便攜式吸收光譜氣體檢測(cè)儀，其特征在于所述匯聚式球面柱的反射凹球面將后向散射光聚焦于光電探測(cè)器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氣體濃度檢測(cè)儀器，即便攜式吸收光譜氣體檢測(cè)儀，具體為一種基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的氣體傳感器，包括激光器、激光器控制、光纖、匯聚式球面柱、介質(zhì)折射率棱鏡、匯聚透鏡、光電探測(cè)器、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、外接顯示器及手持柄。介質(zhì)折射率棱鏡用于接收激光光源并將光束平行出射，匯聚式球面柱將后向散射光束聚焦到探測(cè)器上，最大限度的接收后向散射光束提高測(cè)量的靈敏度。本實(shí)用新型光路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，緊湊，體積小，便于攜帶，可用于移動(dòng)工作狀態(tài)，對(duì)大氣污染進(jìn)行準(zhǔn)確快速的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/39GK202404023SQ201120579390
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者王喜世, 邵杰, 鄭倩瑛, 韓葉星 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)