本实用新型专利技术涉及气体探测技术领域的一种调频激光吸收光谱气体探测装置，包括导热壳体，导热壳体内固定有互相配合连接的调频激光器、反射镜、光电探测器、发射光学透镜、接收光学透镜、信号处理电路及激光驱动电路；本实用新型专利技术利用发射光学透镜与反射镜、接收光学透镜相互配合，将调频激光器发射的波长特殊、光路较长的光变为直线距离较短的折返光路，同时进一步的将调频激光器、反射镜、光电探测器、发射光学透镜、接收光学透镜、信号处理电路及激光驱动电路等器件一体化集成设计，整体尺寸紧凑、成本低廉、适合大规模生产，散热效果好，检测可靠性及精度高，降低了批量生产的难度和成本，对工作环境要求低，有利于广泛应用。有利于广泛应用。有利于广泛应用。
【技术实现步骤摘要】
一种调频激光吸收光谱气体探测装置
[0001]本技术涉及气体探测
，具体地，涉及一种调频激光吸收光谱气体探测装置。
技术介绍
[0002]TDLAS通过测量调频激光扫描经过被测气体时吸收谱线时发生的变化来测量被测气体浓度，具有气体选择性和抗干扰能力极强、灵敏度极高，且寿命长、无需校准等突出优点，由于该方法所需的调频激光器波长特殊、光路较长等原因，一般TDLAS测量装置成本较高，相对体积较大，主要应用于实验室和大气分析等科学研究和一些关键工艺过程中痕量小分子气体的精确分析，而无法代替传统探测器得到更为广泛的应用。
技术实现思路
[0003]针对现有技术存在的上述缺陷本技术提供了结构紧凑、成本低廉、易于批量生产的一种调频激光吸收光谱气体探测装置，包括导热壳体，所述导热壳体内固定有调频激光器、激光驱动电路、光电探测器、信号处理电路、发射光学透镜、接收光学透镜及反射镜；
[0004]所述调频激光器与激光驱动电路连接，所述光电探测器与信号处理电路连接；所述发射光学透镜设置在调频激光器的发射端，所述接收光学透镜设置在光电探测器的光敏面处，所述发射光学透镜与接收光学透镜之间设置至少一面反射镜，所述调频激光器发射的激光经过发射光学透镜准直后到达反射镜，在被测气体环境下被反射镜反射形成折返光路最后到达接收光学透镜，被接收光学透镜汇聚在光电探测器的光敏面上；激光驱动电路控制调频激光器发射激光，发射光学透镜用于对调频激光器发射的光进行准直，反射镜用于在被测气体环境下对发射光学透镜准直后的光进行反射形成多段折返光路后到达接收光学透镜，接收光学透镜用于将接收的光汇聚到光电探测器的光敏面处，光电探测器用于将汇聚到光电探测器的光敏面上的光信号转化为光电流，信号处理电路对光电探测器的光电流进行采样、放大和处理。
[0005]调频激光器在激光驱动电路的驱动下发射发散激光信号，该激光信号通过发射光学透镜准直，形成准直或近准直光束；光束经过反射镜的反射，将光电探测器所需要的较长光束，折返成数段探测光路，使之占用较小的空间，配合散热外壳形成紧凑小巧的装置整体，且通过空间复用减小探测光路的体积，进而缩短被测气体充满该探测光路空间的时间；经过反射往复折返的探测光束通过接收光学透镜，汇聚在光电探测器的光敏面上，并由该光电探测器转换成光电流，光电流被信号处理电路放大和处理；当调频激光器频率跨越被测气体吸收频谱峰时，通过探测光电流的变化，信号处理电路探测光电流的变化进行采样处理，得到被测气体浓度。
[0006]优选的，所述导热壳体内设有相互分隔的电子元件仓及光路仓，并实施高等级防水防尘保护，可确保在恶劣环境下的正常工作；所述信号处理电路及激光驱动电路均设置
在电子元件仓内，所述调频激光器、反射镜、光电探测器、发射光学透镜及接收光学透镜均设置在光路仓内，所述光路仓上设有进气端，所述进气端设有气体过滤器，气体过滤器对进入光路仓的气室内的气体进行过滤，过滤掉尘埃等有害物质，使装置适应更加恶劣的使用环境。
[0007]优选的，所述调频激光器与制冷器、温度探测器及发射光学透镜封装为一体后固定在散热底座上，调频激光器与散热底座紧密接触，实现良好的热传导，制冷器与温度探测器电连接对温度进行调节，实现在最小功耗下对调频激光器的有效温度控制；封装后的调频激光器上设有法拉第隔离器，消除光路中反射表面形成的法波里
‑
波罗谐振腔影响，减小该噪声引入的噪声，在较短的光路下，实现较高的测量精度；所述光电探测器与接收光学透镜封装为一体，所述发射光学透镜与接收光学透镜之间设置有至少一面反射镜，发射光学透镜准直后的光经反射镜反射后到达接收光学透镜。
[0008]优选的，所述导热壳体包括底座及上盖，所述上盖固定在底座上并与底座之间形成容纳腔，所述调频激光器、反射镜、光电探测器、发射光学透镜、接收光学透镜均固定在容纳腔内，所述上盖的两侧对应设置有反射镜，所述上盖上设有开放的气室，所述气室对应反射镜的上盖的两侧上设有透光孔，所述发射光学透镜位于气室一侧后端的透光孔处，接收光学透镜位于气室另一侧前端的透光孔处，其余透光孔与反射镜之间形成的光路相配合；所述底座上固定有金属印刷电路板，信号处理电路及激光驱动电路均集成在金属印刷电路板上，所述调频激光器的激光器基板上安装有互相连接的温度探测器及温度控制器，提高散热效果，而且通过对温度的控制及调节，可用来补偿测量结果，进一步提高测量精度或适应更为宽泛的使用环境。
[0009]本技术还包括能够使一种调频激光吸收光谱气体探测装置正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本技术中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段，如调频激光器、反射镜、光电探测器、发射光学透镜、接收光学透镜，制冷器、温度探测器、法拉第隔离器、金属印刷电路板、气体过滤器等均为本领域常规设备。
[0010]本技术的原理为：利用发射光学透镜与反射镜、接收光学透镜相互配合，将调频激光器发射的波长特殊、光路较长的光变为直线距离较短的折返光路，同时进一步的将调频激光器、反射镜、光电探测器、发射光学透镜、接收光学透镜、信号处理电路及激光驱动电路等器件一体化集成设计，实现整体尺寸紧凑、成本低廉、适合大规模生产使用的气体探测装置；既通过光路折叠，消除噪声，充分补偿和合理散热等结构创新和信号处理电路，实现结构紧凑的短光路、低成本的气体探测。
[0011]本技术的有益效果，整体结构紧凑，成本低，散热效果好，检测可靠性及精度高，降低了批量生产的难度和成本，对工作环境要求低，有利于广泛应用。
附图说明
[0012]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0013]图1是本技术实施例1的结构示意图；
[0014]图2是本技术实施例2的外部结构示意图；
[0015]图3是本技术实施例2的内部结构示意图。
[0016]图中：1.反射镜，2、上盖，3、发射光学透镜，4、温度控制器，5、激光器基板，6、温度
探测器，7、激光器芯片，8、接收光学透镜，9、光电探测器，10、金属印刷电路板，11、透光孔，12、底座，13、气室，14、电子元件仓，15、气体过滤器，16、光路仓，17、散热底座，18、封装后的调频激光器，19、法拉第隔离器。
具体实施方式
[0017]下面结合本技术实施例中的附图以及具体实施例对本技术进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本技术，但并不作为对本技术的限定。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
[0018]实施例1
[0019]如图1所示的一种调频激光吸收光谱气体探测装置，包括导热壳体，所述导热壳体内固定有调频激光器、激光驱动电路、光电探测器9、信号处理电路、发射光学透镜3、接收光学透镜8及反射镜1；
[0020]所述调频激光器与激光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种调频激光吸收光谱气体探测装置，包括导热壳体，其特征在于：所述导热壳体内固定有调频激光器、激光驱动电路、光电探测器、信号处理电路、发射光学透镜、接收光学透镜及反射镜；所述调频激光器与激光驱动电路连接，所述光电探测器与信号处理电路连接；所述发射光学透镜设置在调频激光器的发射端，所述接收光学透镜设置在光电探测器的光敏面处，所述发射光学透镜与接收光学透镜之间设置至少一面反射镜，所述调频激光器发射的激光经过发射光学透镜准直后到达反射镜，在被测气体环境下被反射镜反射形成折返光路最后到达接收光学透镜，被接收光学透镜汇聚在光电探测器的光敏面上。2.根据权利要求1所述的一种调频激光吸收光谱气体探测装置，其特征在于：所述导热壳体内设有相互分隔的电子元件仓及光路仓；所述信号处理电路及激光驱动电路均设置在电子元件仓内，所述调频激光器、反射镜、光电探测器、发射光学透镜及接收光学透镜均设置在光路仓内，所述光路仓上设有进气端，所述进气端设有气体过滤器。3.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡波，李向阳，高永涛，刘帅强，
申请(专利权)人：河南鑫宇光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。