[实用新型]一种中红外吸收式气体浓度探测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体浓度探测技术领域，具体涉及一种中红外吸收式气体浓度探测装置，适用于对在中红外波段存在吸收峰的气体浓度进行探测。

背景技术

目前，基于红外吸收式的气体浓度探测装置，大多选择近红外波段的红外光对气体浓度进行探测，而很少选择中红外波段的红外光，这是由于中红外光光源产生的光强较低，从而使得光电信号微弱易受干扰。但是，在工业领域使用的某些气体，特别是在航空航天领域使用的含氟灭火剂(例如Halon1301，HFC-125等)，这些气体的特征吸收峰仅存在于中红外波段，因此，使用红外吸收法对这些气体的探测将受到限制。

在基于红外吸收式气体浓度探测装置中，其内部光路一般都采用平面镜和多次反射气室对红外光线进行反射；由于中红外光光源产生的光强较低，如果采用现有的反射方法对中红外光线进行反射，其光强会有所损失，从而只有少部分的中红外光通过待测气体并射入测量探测器中；同时，由于光电信号微弱，直接将测量探测器输出的信号进行放大转化难以将其中的干扰信号滤除，因此降低了测量探测器的测量精度。

实用新型内容

基于背景技术存在的技术问题，本实用新型提出了一种中红外吸收式气体浓度探测装置，用于对混合气体中在中红外波段内具有吸收峰的待测气体进行浓度探测，其具有较高的测量精度。

本实用新型提出的一种中红外吸收式气体浓度探测装置，包括：红外光源、椭球面反射镜、光圈、斩波器、第一抛物面反射镜、红外气体吸收池、第二抛物面反射镜、红外滤光片、红外探测器、外壳、处理模块；

其中，红外光源、椭球面反射镜、光圈、斩波器、第一抛物面反射镜、红外气体吸收池、第二抛物面反射镜、红外滤光片、红外探测器安装在外壳中；

红外光源发射红外光并照射到椭球面反射镜上；椭球面反射镜对红外光进行反射后汇聚成第一红外光束，光圈和斩波器设在椭球面反射镜与第一抛物面反射镜之间分别对第一红外光束进行束光和调制；第一抛物面反射镜对束光和调制后的第一红外光束进行反射后形成平行的第二红外光束，红外气体吸收池设在第一抛物面反射镜和第二抛物面反射镜之间，第二红外光束通过红外气体吸收池中流经的混合气体进行红外吸收；第二抛物面反射镜对红外吸收后的第二红外光束进行反射后汇聚成第三红外光束，红外滤光片设在第二抛物面反射镜与红外探测器之间对第三红外光束进行滤波，红外探测器接收滤波后的第三红外光束；处理模块与斩波器和红外探测器连接。

在具体实施例中，红外光源的发光点位于椭球面反射镜的一个焦点位置；优选地，在椭球面反射镜的椭球内表面镀有金膜。

在具体实施例中，第一红外光束的汇聚点位于第一抛物面反射镜的焦点；优选地，第一红外光束的中心轴与第一抛物面反射镜的光轴重合；优选地，第一抛物面反射镜的离轴角为90°，在其内表面镀有金膜。

在具体实施例中，光圈和斩波器位于第一红外光束的中心轴上；优选地，光圈为光束通过大小可调的可调光圈。

在具体实施例中，第二红外光束的中心轴与第二抛物面反射镜的光轴垂直；优选地，第二抛物面反射镜的离轴角为90°，在其内表面镀有金膜。

在具体实施例中，第二红外光束沿着红外气体吸收池的中心轴通过；优选地，第二红外光束的中心轴与红外气体吸收池的中心轴重合；

优选地，红外气体吸收池包括筒体，在筒体两端分别密封设有红外窗片，在筒体内部设有供混合气体流动的进气支管和出气支管；优选地，筒体、进气支管和出气支管为有机玻璃管；优选地，红外窗片为氟化钡窗片、氟化钙窗片等。

在具体实施例中，第三红外光束的汇聚点位于红外探测器的探测窗口上；优选地，第三红外光束的中心轴与第二抛物面反射镜的光轴重合；优选地，红外探测器的探测窗口与第二抛物面反射镜的光轴垂直；优选地，红外滤光片与红外探测器的探测窗口平行安装，优选地，红外滤光片安装在红外探测器上并位于探测窗口前端。

在具体实施例中，在外壳上设有气体进口、气体出口、光源供电接口、斩波器控制接口、红外探测器控制接口，气体进口与气体出口分别与红外气体吸收池的进气支管和出气支管连接，光源供电接口与红外光源连接，斩波器控制接口与斩波器连接，红外探测器控制接口与红外探测器控制接口连接；

优选地，壳体采用长方体结构，椭球面反射镜、光圈、斩波器、第一抛物面反射镜安装在壳体的第一侧，第一抛物面反射镜、红外气体吸收池、第二抛物面反射镜安装在壳体的第二侧，第二抛物面反射镜、红外滤光片、红外探测器安装在壳体的第三侧，其中在壳体中第一侧和第三侧相对布置。