本技術(shù)涉及氣體檢測(cè)，具體為一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池。

背景技術(shù)：

1、可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)（tdlas）近年發(fā)展迅速，由于tdlas技術(shù)具有檢測(cè)精度高、選擇性強(qiáng)、響應(yīng)快的特點(diǎn)，目前已被越來(lái)越多地應(yīng)用于氣體測(cè)量中。利用二極管激光器窄線寬、低功耗、可調(diào)諧的特性，通過(guò)波長(zhǎng)掃描獲得激光經(jīng)多次反射腔后的特征吸收光譜，再對(duì)氣體的吸收線型進(jìn)行擬合來(lái)反演待測(cè)氣體的濃度。

2、氣體吸收池的發(fā)展是基于在tdlas技術(shù)中的應(yīng)用而來(lái)，按照朗伯-比爾定律，即氣體對(duì)光強(qiáng)的吸收量受腔室光程和氣體濃度的影響，在腔室光程不變的情況下，通過(guò)對(duì)氣體吸收后的出射光強(qiáng)的變化進(jìn)行分析，可得到被測(cè)量氣體的濃度。氣體吸收池的類型很多，目前已經(jīng)比較成熟的有懷特池、赫里奧特池、矩陣池等幾種類型。然而無(wú)論是懷特池還是赫里奧特池，由于其大多使用圓形凹面反射鏡，在獲得了較長(zhǎng)光程的情況下，其吸收池的體積較大，使得氣體更新速率極低，這嚴(yán)重影響了整個(gè)設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間，尤其是在某些針對(duì)微量氣體的應(yīng)用中，顯得極為被動(dòng)。也有一些基于ndir原理的氣體傳感器，可以將氣體吸收部分體積做的很小，但是往往受限于光程，其檢測(cè)精度較低，無(wú)法達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，以解決在有效吸收光路長(zhǎng)度限制下，因反射鏡尺寸使得吸收池體積較大，從而影響整個(gè)設(shè)備氣體檢測(cè)響應(yīng)速度的問題。

2、為此，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，包括氣室與光路結(jié)構(gòu)。

3、光路結(jié)構(gòu)包括第一直角反射鏡、第一條形凹面反射鏡、第二條形凹面反射鏡、第二直角反射鏡、第三直角反射鏡、第三條形凹面反射鏡、第四條形凹面反射鏡、第四直角反射鏡；

4、所述第一直角反射鏡為其鏡面法線與入射激光成45°設(shè)置在第二條形凹面鏡的斜對(duì)面的直角反射鏡；

5、所述第一條形凹面反射鏡與第二條形凹面反射鏡焦距、尺寸相同，且相對(duì)平行放置，且兩鏡面中心處于同一直線；

6、所述第二直角反射鏡與第三直角反射鏡鏡面相對(duì)，且第三直角反射鏡為設(shè)置在第三條形凹面鏡的斜對(duì)面的直角反射鏡；

7、所述第三條形凹面反射鏡、第四條形凹面反射鏡焦距、尺寸相同，相對(duì)平行放置，且兩鏡面中心處于同一直線，且垂直于第一條形凹面反射鏡與第二條形凹面反射鏡；

8、所述第四直角反射鏡為其鏡面法線與出射激光成45°設(shè)置在第四條形凹面鏡的斜對(duì)面的直角反射鏡。

9、光束垂直入射，經(jīng)第一直角反射鏡反射至第二條形凹面反射鏡上，而后經(jīng)第二條形凹面反射鏡反射至第一條形凹面反射鏡上，在第一條形凹面反射鏡與第二條形凹面反射鏡間多次反射后，反射至第二直角反射鏡上，而后經(jīng)第二直角反射鏡反射至第三直角反射鏡上，又經(jīng)第三直角反射鏡反射至第三條形凹面反射鏡上，而后經(jīng)第三條形凹面反射鏡反射至第四條形凹面反射鏡上，在第三條形凹面反射鏡與第四條形凹面反射鏡間多次反射后，反射至第四直角反射鏡上，最后經(jīng)第四直角反射鏡反射出的光束即為吸收池的出射光束。

10、進(jìn)一步的，所述激光入射、出射方向垂直吸收池。

11、進(jìn)一步的，所述第一條形凹面反射鏡與第二條形凹面反射鏡間距為大約兩倍其焦距，間距改變能夠改變吸收池光程。

12、氣室包括腔體上蓋與腔體下蓋。

13、所述腔體上蓋設(shè)置有激光入射孔、激光出射孔、氣體進(jìn)氣口、氣體出氣口；

14、所述腔體下蓋上設(shè)置有o型圈槽，以保證艙體密封性。

15、進(jìn)一步的，所述腔體上蓋的激光入射孔、激光出射孔可配合光學(xué)窗片使用。

16、進(jìn)一步的，所述腔體上蓋的激光入射孔、激光出射孔可配合光纖使用；

17、進(jìn)一步的，所述腔體上蓋的激光入射孔與吸收池光路結(jié)構(gòu)的第一直角反射鏡位置對(duì)應(yīng)、激光出射孔與吸收池光路結(jié)構(gòu)的第四直角反射鏡位置對(duì)應(yīng)。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：通過(guò)多個(gè)條形凹面反射鏡與直角反射鏡的配合，可以實(shí)現(xiàn)在保證較長(zhǎng)吸收光路的情況下，極大的減小氣室體積，從而提高氣體檢測(cè)響應(yīng)速度，最終設(shè)備可同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)與高精度檢測(cè)。

技術(shù)特征：

1.一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，其包含光路結(jié)構(gòu)和氣室，光路結(jié)構(gòu)包括第一直角反射鏡、第一條形凹面反射鏡、第二條形凹面反射鏡、第二直角反射鏡、第三直角反射鏡、第三條形凹面反射鏡、第四條形凹面反射鏡、第四直角反射鏡；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，其特征在于：激光入射、出射方向垂直吸收池。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，其特征在于：所述第一條形凹面反射鏡與第二條形凹面反射鏡間距為兩倍其焦距，間距改變能夠改變吸收池光程。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，其特征在于：所述條形凹面反射鏡可通過(guò)切割同焦距的圓形凹面反射鏡得到，一圓形凹面反射鏡，對(duì)稱切除相同尺寸，保留下的部分即可用作條形凹面反射鏡。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，其特征在于：所述腔體上蓋的激光入射孔、激光出射孔可配合光學(xué)窗片使用。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，其特征在于：所述腔體上蓋的激光入射孔、激光出射孔可配合光纖使用。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，其特征在于：所述腔體上蓋的激光入射孔與吸收池光路結(jié)構(gòu)的第一直角反射鏡位置對(duì)應(yīng)、激光出射孔與吸收池光路結(jié)構(gòu)的第四直角反射鏡位置對(duì)應(yīng)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及氣體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于條形凹面反射鏡的多元件小體積長(zhǎng)光程氣體吸收池，包括氣室與光路結(jié)構(gòu)，其中氣室包括腔體上蓋與腔體下蓋；光路結(jié)構(gòu)包括第一直角反射鏡、第一條形凹面反射鏡、第二條形凹面反射鏡、第二直角反射鏡、第三直角反射鏡、第三條形凹面反射鏡、第四條形凹面反射鏡、第四直角反射鏡。上述條形凹面反射鏡可通過(guò)切割同焦距的圓形凹面反射鏡得到，通過(guò)條形凹面反射鏡與直角反射鏡的配合，可以在不增加氣室體積的前提下增大光程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和高精度檢測(cè)，可以廣泛的應(yīng)用于氣體濃度的檢測(cè)。

技術(shù)研發(fā)人員：納暉,李萌,郭金家,臧梓汐,張志浩,李輝,王珂琛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)海洋大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240106
技術(shù)公布日：2024/12/30