便携式吸收光谱气体检测仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种气体浓度检测仪器，即便携式吸收光谱气体检测仪，具体为一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器，包括激光器、激光器控制、光纤、汇聚式球面柱、介质折射率棱镜、汇聚透镜、光电探测器、DSP数字信号处理器、外接显示器及手持柄。介质折射率棱镜用于接收激光光源并将光束平行出射，汇聚式球面柱将后向散射光束聚焦到探测器上，最大限度的接收后向散射光束提高测量的灵敏度。本实用新型专利技术光路结构简化，紧凑，体积小，便于携带，可用于移动工作状态，对大气污染进行准确快速的检测。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种便携式吸收光谱气体检测仪，具体涉及ー种利用可调谐半导体激光吸收光谱技术进行气体浓度探測的便携式气体传感器，属于气体检测

技术介绍
随着现代科技的进步和エ业的快速发展，以ニ氧化硫为主的硫氧化物、ニ氧化氮为主的氮氧化物、ニ氧化碳为主的碳氧化物以及碳氢化合物如甲醛等大气污染物的排放逐年増加，城市大气污染问题日益严重，对人类健康造成威胁。因此，对这些气体污染物进行检测、提高空气质量是非常有必要的。目前，用于检测气体的传感器主要有以下种类半导体式气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导池式气体传感器和光谱式气体传感器等。半导体式气体传感器，其工作原理是利用半导体材料表面吸附、脱附气体分子引起的半导体电导率的变化来检测气体。这种传感器成本低廉，但是对气体的选择性差，使得误报率相对于其它方法较大，此外该类传感器如果长时间没有遇到探测气体，将会因氧化而进入休眠状态从而对气体泄漏不再作出反应。催化燃烧式气体传感器是在白金电阻的表面制备耐高温的催化剂层，在一定温度下，可燃性气体在其表面催化燃烧，燃烧使白金电阻温度升高，电阻发生变化，其变化值是可燃性气体浓度的函数。该类传感器选择性地检测可燃性气体，计量准确、响应快速、寿命较长，但是对于不能燃烧的气体，传感器都没有任何响应，暗火工作时，有引燃爆炸的危险，而且元件表面的催化剂接触到ー些非可燃性气体时会产生反应容易发生催化剂中毒。热导池式气体传感器，每ー种气体都有自己特定的热导率，当两个或多个气体的热导率差别较大吋，可以利用热导元件分辨其中一个组分的含量。该类传感器已经用于氢气、ニ氧化碳和高浓度甲烷的检测，但是其可应用范围较窄，限制因素较多。光谱式气体传感器是目前用来检测空气质量的ー种常用仪器，利用目标气体对于特定频率处光波辐射的吸收来达到气体检出的目的，并通过对吸收強度的測量实现定量分析，具有測量精确、灵敏度高和完全非接触测量等优点。但是通常使用的光谱式气体传感器存在结构复杂、原位式測量和不便于携带等缺点。总结目前几种气体检测仪，存在选择性差、误报率大、应用范围窄和不便于携带等缺陷。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本技术提供一种体积小、结构简化的便携式吸收光谱气体检测仪。本技术的技术方案是一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的便携式气体检测仪，组成部分包括激光器，光纤，介质折射率棱镜，汇聚式球面柱，激光器控制，汇聚透镜，手持柄，光电探测器，DSP数字信号处理器及外接显示器。激光器作为光源，激光通过光纤进入介质折射率棱镜准直出射向外传播，凸透镜和汇聚球面柱将探测目标的反射光束聚焦至光电探测器，然后对信号进行分析，最終将检测结果在外接显示器呈现。进ー步的，所述激光器为可调谐半导体激光器，发出的激光通过光纤传输至介质折射率棱镜。进ー步的，所述介质折射率棱镜位于汇聚式球面柱中心处，将光束准直后传输至所述汇聚透镜向外发射。进ー步的，所述汇聚透镜将经外界气体分子后向散射光束传输至汇聚球面柱的反射凹球面上。进ー步的，所述汇聚球面柱的反射凹球面将后向散射光聚焦于光电探测器。 进ー步的，所述光电探测器将光信号转换为电信号传输至DSP数字信号处理器进行信号处理及分析。进ー步的，所述DSP数字信号处理器将检测结果传输至外接显示器进行显示。进ー步的，所述气体探测仪有一个手持柄便于携带操作。上述光谱式便携气体检测仪采用TDLAS技术可以有效准确測定气体浓度，汇聚式球面柱和介质折射率棱镜不仅确保测量的准确性，而且简化了仪器结构，使光路结构紧凑，减小了仪器的体积。本技术便于携带，可操作性強。附图说明附图为本技术的结构示意图。其中激光器1，光纤2，介质折射率棱镜3，汇聚式球面柱4，激光器控制5，汇聚聚透镜6，外接显示器7，手持柄8，光电探测器9，DSP数字信号处理器10。具体实施方式參阅附图，使用光谱式气体检测仪进行气体检测时，首先由激光器1(激光器I由激光器控制5调制)发出探測光束，探測光束通过光纤2传输至汇聚式球面柱4的中心处，并经过位于汇聚式球面柱4中心的介质折射率棱镜3，利用介质折射率棱镜3将探测光束进行准直，准直后的光束继续向外传播，出射光束照射到被探測区域，经过被探測区域的后向散射，部分散射光束返回到汇聚透镜6，经过汇聚透镜6传递至汇聚式球面柱4的反射凹球面上，由汇聚式球面柱4的反射凹球面将光束聚焦至光电探测器9，光电探测器9将接收到的光信号转化为电信号，转化后的电信号传输至DSP数字信号处理器10，再由DSP数字信号处理器10进行信号分析，最后将检测结果传递至外接显示器7进行显示，手持柄8可以进行便携式移动操作。以上所述仅为本技术的具体实施例，但本技术的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本技术的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本技术的专利范围之中。权利要求1.一种便携式吸收光谱气体检测仪，其特征在于所述便携式吸收光谱气体检测仪包括激光器(I)，光纤(2)，介质折射率棱镜(3)，汇聚式球面柱(4)，激光器控制(5)，汇聚透镜(6)，手持柄(8)，光电探测器(9)，DSP数字信号处理器(10)及外接显示器(7)。2.如权利要求I所述的便携式吸收光谱气体检测仪，其特征在于所述介质折射率棱镜位于汇聚式球面柱中心处，将光束准直后传输至所述汇聚透镜向外发射。3.如权利要求I所述的便携式吸收光谱气体检测仪，其特征在于所述汇聚式球面柱的反射凹球面将后向散射光聚焦于光电探测器。专利摘要本技术涉及一种气体浓度检测仪器，即便携式吸收光谱气体检测仪，具体为一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体传感器，包括激光器、激光器控制、光纤、汇聚式球面柱、介质折射率棱镜、汇聚透镜、光电探测器、DSP数字信号处理器、外接显示器及手持柄。介质折射率棱镜用于接收激光光源并将光束平行出射，汇聚式球面柱将后向散射光束聚焦到探测器上，最大限度的接收后向散射光束提高测量的灵敏度。本技术光路结构简化，紧凑，体积小，便于携带，可用于移动工作状态，对大气污染进行准确快速的检测。文档编号G01N21/39GK202404023SQ201120579390公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日专利技术者王喜世, 邵杰, 郑倩瑛, 韩叶星 申请人:浙江师范大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王喜世，韩叶星，郑倩瑛，邵杰，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：实用新型
国别省市：