專利名稱：塵埃粒子計數(shù)器光學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)傳感器，特別是一種用于塵埃粒子計數(shù)器中的光學(xué)傳感器。
目前，激光塵埃粒子計數(shù)器用的光學(xué)傳感器，如1992年6月24日公開了CN062209A專利申請，題為“激光塵埃粒子計數(shù)器光學(xué)探頭”，它主要由He－Ne激光器、擴(kuò)束鏡組、集光拋物面反射鏡、樣氣通道、后向反射鏡或光陷阱、聚光透鏡、消雜光光欄和光電倍增管構(gòu)成。其工作原理是He－Ne激光器發(fā)出激光經(jīng)擴(kuò)束后，由拋物面反射鏡的光通道進(jìn)入光敏區(qū)，照射樣氣通道中的待測塵埃粒子，使塵埃粒子產(chǎn)生散射光，再由拋物面反射鏡集光后，以平行光經(jīng)過透鏡會聚以及消雜光，最后由光電倍增管接收變?yōu)殡娦盘枺M(jìn)入處理系統(tǒng)處理測出結(jié)果。這種光學(xué)系統(tǒng)存在的不足之是(1)待測粒子的散射光經(jīng)拋物面反射鏡收集后，為一束平行光，必須要再由聚焦透鏡會聚后才能被光電倍增管接收，所以光學(xué)系統(tǒng)比較復(fù)雜，光能量損耗也大；(2)采用后向反射鏡，使系統(tǒng)產(chǎn)生兩束相向的激光束，對樣氣形成準(zhǔn)對稱照明，雖然能增強(qiáng)光敏區(qū)的光能量，提高測試范圍，但帶來的新問題是，使系統(tǒng)的安裝調(diào)試?yán)щy，而且雜光增多，不利于信噪比的提高，僅管申請中已采用一個長筒光欄來處理雜光，但還是難以避免雜光對測試的影響，另外，按其申請中公開的將后向反射鏡換成光陷阱，則測試范圍就要受限，且由于其它結(jié)構(gòu)不變，光能量的損耗問題還是未能解決。
本實(shí)用新型的目的是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單且有利于信噪比提高的塵埃粒子計數(shù)器光學(xué)傳感器。
根據(jù)本實(shí)用新型所述的塵埃粒子計數(shù)器光學(xué)傳感器，它包括激光光源、擴(kuò)束系統(tǒng)、樣氣通道、光陷阱、消雜光光欄和光電倍增管，擴(kuò)束系統(tǒng)沿光路設(shè)置，光電倍增管位于消雜光光欄之后，其特征是，在擴(kuò)束系統(tǒng)之后的光路上設(shè)有一個半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡，樣氣通道與激光束縱向垂直，它們相交區(qū)域?yàn)楣饷魠^(qū)，位于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡的一個焦點(diǎn)處，光陷阱位于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡的出光通道外，消雜光光欄位于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡的另一焦點(diǎn)處。本實(shí)用新型的具體工作過程是由激光光源發(fā)出的激光束經(jīng)擴(kuò)束系統(tǒng)的棱鏡擴(kuò)束和光欄截取后，變?yōu)楣鈴?qiáng)分布接近均勻的矩形截面光束，再由半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡的進(jìn)光通道進(jìn)入光敏區(qū)，即穿過經(jīng)樣氣通道進(jìn)入系統(tǒng)的樣氣，最后被位于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡出光通道外的光陷阱吸收，樣氣中的塵埃粒子被激光照射后，在半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡內(nèi)產(chǎn)生光散射，一定立體角范圍的粒子散射光經(jīng)半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡收集后不需任何措施，直接會聚于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡的另一個焦點(diǎn)上，再經(jīng)消雜光光欄后被光電倍增管吸收，光電倍增管產(chǎn)生的塵埃粒子散射光電訊號，再由處理系統(tǒng)處理得出測量結(jié)果。
本實(shí)用新型與前面所述的現(xiàn)有技術(shù)相比，不但保持了原有特性，還具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。用半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡取代現(xiàn)有的拋物面反射鏡，省去了散射光的會聚透鏡，還能使光能量充分利用，體積也相對減??；(2)由于減少了系統(tǒng)的光學(xué)元件，且主要采用光陷阱對主光束進(jìn)行吸收，所以減少了雜光對系統(tǒng)的影響，信噪比至少比所述現(xiàn)有技術(shù)提高一倍。本實(shí)用新型中的光陷阱如換用全反鏡，可加強(qiáng)光敏區(qū)光能量，能進(jìn)一步擴(kuò)大測試范圍，但系統(tǒng)安裝調(diào)試較為困難，這屬于本技術(shù)領(lǐng)域的顯而易見的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖
和實(shí)施例給出。
附圖是根據(jù)本實(shí)用新型所述的塵埃粒子計數(shù)器光學(xué)傳感器的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
以下根據(jù)附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述。
參見附圖，塵埃粒子計數(shù)器光學(xué)傳感器由單模He－Ne激光器1、具有擴(kuò)束作用的三棱透鏡2、光欄3、半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡4、樣氣通道5、光陷阱6、消雜光光欄7和光電倍增管8組成，三棱透鏡2為一銳角為30度的直角棱角，光欄3的通光口徑為4mm×0.8mm，擴(kuò)束系統(tǒng)的擴(kuò)束比為51，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，在激光器1與三棱透鏡2之間有一全反射，半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡4由金屬或玻璃制成，本實(shí)施例選擇銅為集光鏡4的材料，橢圓腔內(nèi)需拋光并鍍有光學(xué)反射膜，半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡4的進(jìn)光通道與出光通道略大于光欄3的通光口徑，光陷阱6為金屬制成的“U型”光陷阱，其內(nèi)壁涂有光吸收材料，樣氣通道5與激光束縱向垂直相交位于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡4的一個焦點(diǎn)處，樣氣通道5以2.83升／分的速度向系統(tǒng)提供樣氣。消雜光光欄7的通光口徑為Φ5mm，位于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡4的集光反射另一焦點(diǎn)處，光電倍增管8位于光欄7的后面。
權(quán)利要求1.一種塵埃粒子計數(shù)器光學(xué)傳感器，它包括激光光源[1]、擴(kuò)束系統(tǒng)、樣氣通道[5]、光陷阱[6]、消雜光光欄[7]和光電倍增管[8]，擴(kuò)束系統(tǒng)沿光路設(shè)置，光電倍增管[8]位于光欄[7]之后，其特征是在擴(kuò)束系統(tǒng)之后的光路上設(shè)有一個半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡[4]，樣氣通道[5]與激光束縱向垂直，它們相交區(qū)域?yàn)楣饷魠^(qū)，位于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡[4]的一個焦點(diǎn)處，光陷阱[6]位于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡[4]的出光通道外，消雜光光欄[7]位于半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡[4]的另一焦點(diǎn)處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塵埃粒子計數(shù)器光學(xué)傳感器，其特征是半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡〔4〕的橢圓腔內(nèi)拋光并鍍有光學(xué)反射膜。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種塵埃粒子計數(shù)器用的光學(xué)傳感器，它包括激光器、擴(kuò)束系統(tǒng)、樣氣通道、光陷阱、光欄以及光電倍增管。其特征是在擴(kuò)束系統(tǒng)之后還有一個半旋轉(zhuǎn)橢圓集光鏡，樣氣通道與激光束縱向垂直相交位于橢圓集光鏡的一個焦點(diǎn)處。消雜光光欄位于橢圓集光鏡的另一焦點(diǎn)處。本實(shí)用新型不但保留了原有優(yōu)點(diǎn)，還減少了系統(tǒng)的光學(xué)元件和試測時的雜光影響，使光能量充分利用，信噪比提高一倍以上，特別適用于0.3～10微米塵埃粒子的測量。
文檔編號G01N15/10GK2145380SQ9224580
公開日1993年11月3日 申請日期1992年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月30日
發(fā)明者賀安之, 王海林, 張健 申請人:華東工學(xué)院