[发明专利]光学气体分析仪

说明书

技术领域

本发明有关量测技术，且特别有关于控制大气中出现的碳氢化合物的设定装置。这些装置代表量测组件，主要为可携式，借由量测与分析建议设备中来自环境的气体的方式，透过分子扩散，即不建立强制性的气体流动，设定用来持续控制工业场所或矿坑中例如甲烷的爆炸浓度程度。

背景技术

已知一种红外线吸收气体分析仪发明(俄罗斯专利2292039号，国际分类号G01N21/61，公开日期2005年2月18日)，以下简称气体分析仪，其含有一控制组件、一光学气体室、红外线辐射(以下称为IR)源及侦测器。IR辐射源安装在室入口处，同时IR辐射侦测器则装置在室出口处。装设可处理IR辐射的控制组件，并由侦测器接收，以展示其结果。在该发明中，IR辐射源具有一球状镜面反射器。光学气体室由操作性(operational)及参照性腔室(reference chambers)所形成，其中操作腔室装设成如具有内球状镜反射器的一中空扁平锥形体，被安装于参照腔室内的IR辐射源的一光轴上，而作为对焦装置的IR辐射侦测器则沿着与第一道光轴垂直的光轴安装。这些轴体的交叉点含有一分光镜(mirrow splitter)及具有一配置窗口(profile window)的一旋转盘体。

此气体分析仪具有严重缺点：

由于镜面反射板处IR辐射源出现大量能量耗失，以及因具有配置窗口的盘体造成的IR辐射干扰，因仅用到IR辐射源的宽谱内的小区域，导致高能量消耗；

因例如具配置窗口的旋转盘体及一旋转光学滤波器等多重机构零件，导致运作可靠度降低；

尺寸较大，主要是因有许多消耗空间的机械零件和球形镜面反射器，需相互分配。

已知一气体分析仪(欧盟专利2169384号，国际分类号G01N21/35，公开日期2010年3月31日)。其设计成建构出一多组件装置，用于固定设施内或在可移动医疗站台之中，以根据辐射路径轨道来弥补外部影响的方式，充分精确地监控人类呼吸气体。其中，以施用一红外线辐射源、一气体室、二色分光器、分析滤波器、参照侦测器和量测侦测器的方式，来解决此作业。其中，根据所分析的气体，装设能够改变光束角度的二色光束分光器。二色光束分光器以正对光侦测器法线45度角的角度进行安装，位于彼此垂直(呈90度角)的位置处。

此已知分析仪的缺点包括体积大且需消耗高能量。

已知一红外线气体分析仪(美国专利6114700号，国际分类号G01N21/05，公开日期2000年9月5日)，其中以光压侦测器作为红外线辐射侦测器。

但在已知气体分析仪中使用光压侦测器，并未提供结合快速反应性的高侦测能力。

已知基于浸没式二极管光学双星的光学气体传感器(俄罗斯专利75885号，国际分类号G01N21/35，公开日期2000年8月27日)，包含一气体室、形成用于产生探针幅射波束的光学机制的反射面、发光二极管(LED)形态的一探针红外线辐射源以及光电二极管形态的一光侦测器，其气体室主体呈机械性连接。气体室包含机械调整组件，设置发光二极管及光电二极管用以量测光学仪器(浸没式二极管)，并紧固地连接调整组件。

浸没式二极管应用是已知装置的缺点，其有光学仪器系统与图表出现无法控制轴向错误对齐的问题。使用浸没式二极管造成气体分析仪复杂化，因为需调整装置且会增加尺寸。

已知一红外线波段气体分析仪(俄罗斯专利2287803号，国际分类号G01N21/35，公开日期2006年11月20日)，包含具发光二极管矩阵外形的一电磁发射器，其散发参照和操作波长，以及沿着辐射座落的气体室、安装在室出口处以接收具有参照和操作波长的辐射的主要光侦测器，还有一信号处理组件，包含模拟数字编码器(ADC)，借由一指示装置而以一出口和微处理器连接。室入口处安装有一额外光侦测器，其中焦电光侦测器被当成二个光侦测器使用。

此已知气体分析仪的发光二极管矩阵内的每一发光二极管应具快速反应，以在脉波电流供应下保持总功率固定。

使用此矩阵时，无法针对单一光侦测器上矩阵内的发光二极管，促进同时性波束集中(beaming concentration)且同时将光学组件的尺寸最小化，此外在已知发明中，红外线辐射源与焦热型式光侦测器一同使用。