[实用新型]一种气体光谱吸收型传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气体光谱吸收型传感装置，尤其涉及到以窄线宽光谱吸收为核心技术检测气体浓度的传感装置。

背景技术

在工业生产领域中，实时、准确地对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测预报和自动控制已成为当前煤炭、石油、化工、电力等行业函待解决的重要问题之一。同样在生态环境领域中，人类对生态环境保护与净化的意识越来越高，迫切要求监测、监控有毒、有害气体以，减少环境污染，确保身心健康。因此，针对气体传感监测系统的研制势在必行，成为当今传感技术研发的一个重要课题。

目前市场上气体检测方式主要有：光学式，半导体式，固体电解质式，接触燃烧式，电化学式等。其中光学式以其灵敏度高、动态扫描范围大，响应速度高、防电磁干扰等。而光学式气体传感根据检测原理又可分为：吸收光谱型、荧光型与干涉型等。其中吸收光谱型因其灵敏度高，可靠性高与寿命长等优势，而具有广泛的市场应用前景。与此同时，随着光纤传感技术和光纤通信网络技术的飞速发展，利用光纤带宽大、易于成网的特点，发展新一代免维护、抗干扰、高灵敏度的气体检测系统，是目前国际上最新的研究动向。利用波分复用技术，使多个传感器共用一根传输光纤和一个光源可以大大降低整个系统的成本，而且系统网络化方便了系统的维护管理，为光纤气体传感系统走向实用开辟了崭新的道路。

具体而言，光谱吸收型气体检测方法，尤其是近红外吸收光谱定量检测技术实现原理原理是，物质对不同频率的电磁波有不同的吸收，因此对不同气体特定的吸收谱线进行分析，根据吸收谱线的位置和强度确定分子的成分和浓度。由于多数有机和无机污染成分在可见和红外波段都具有吸收线，利用这些吸收线可以定量分析各种污染成分。通常DFB激光器因其具有很高的光谱分辨率，而作为气体探测的光源使用，利用其对待测气体分子在该光谱范围内的一条振转线的光谱吸收进行测量，从而实现气体浓度的探测。

根据比尔-朗伯特定律，出射光强I与入射光强I0和气体体积分数之间的关系为:I(v)=I0(v)EXP[-a(v)CL]，式中，v是激光中心频率，I(v)为光通过介质吸收后的透射光强，I0(v)为入射到介质的光强，a(v)为气体吸收系数，C是介质的浓度，L是吸收路径的长度。光源的光谱覆盖了气体的吸收谱线，光通过气体后发生了谱线吸收。但当气体浓度很小时，气体的吸收峰也很小，输出光强的变化也很小，测量效果比较差。

发明内容

本实用新型克服现有技术的不足，提供一种气体光谱吸收型传感装置，体积小，灵敏度高，结构简单。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种气体光谱吸收型传感装置，其不同之处在于：其包括外壳、DFB激光器、准直透镜、反射镜组、探测器、锁相放大器、激光器驱动和温度控制单元、微处理器、液晶显示单元，所述准直透镜与反射镜组固定在所述外壳上，外壳底部留有气孔，准直透镜与反射镜组之间留有间隙，各个射镜之间均留有间隙。

按以上技术方案，所述DFB激光器为半导体激光二极管。

按以上技术方案，所述准直透镜连接DFB激光器作为气室的入射端。

按以上技术方案，所述反射镜组是由三个反射镜组合来控制光程。

按以上技术方案，所述探测器为光电二极管。

按以上技术方案，所述锁相放大器、激光器驱动和温度控制单元、微处理器、液晶显示单元集成在一个电路板上。

本实用新型与现有技术相比具有以下优势：

1）、该气体光谱吸收型传感装置的信号处理单元、电源单元以及显示单元集成在一个电路板上，易于装配，便于操作；

2）、该气体光谱吸收型传感装置采用反射镜组进行往返传递，极大的节省了装置的空间资源而且提高了气体检测的灵敏度与准确性。

附图说明

图1是本实用新型系统总框架图；

图2是本实用新型实施例中气室结构示意图；

其中：1-微处理器、2-锁相放大器、3-PD探测器、4-气室、5-DFB LD、6-激光器驱动和温度控制单元、7-液晶显示单元、8-外壳、9-DFB激光器、10-光纤、11-准直透镜、12-第一反射镜、13-第二反射镜、14-第三反射镜、15-第一气孔、16-第二气孔、17-探测器。

具体实施方式