[实用新型]一种全空间耦合的高低浓度激光气体测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体测量领域，具体地涉及一种全空间耦合的高低浓度激光气体测量装置。

背景技术

在激光气体测量应用中，通常选择使用光纤作为光能量传输介质，而通讯光纤的工作波长范围通常不超过1.1um-2.0um，红外和紫外以及可见光波长在无法在光纤中有效的传输。另外，通常气体对于光谱的吸收强弱范围较大，而选择强吸收的波长来测量高浓度的气体会导致吸收出现饱和或者严重的非线性，而选择弱吸收的波长来测量低浓度的气体又会导致灵敏度不足的情况。通常的解决办法是使用不同光程的气体吸收池，使得同一个激光器发出的激光经过长、短两种空间路径后分别到达两个光电探测器来实现高、低浓度的分别测量，这种方式一是工艺复杂，二是两种路径差异较大导致本身的两个通道光能量损失差异较大，不能进行互相补偿。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种无须通过光纤传输的全空间路径，并且可以同时测量高、低浓度的激光气体测量装置。主要是通过两个工作波长分别对应气体强、弱吸收线的激光器，通过由斜面镀有反射率50％反射膜的直角棱镜构建了使得两个两个激光器可经过完全相同的测量通光路径和参考通光路径，不但可以进行通光路径导致光能量损耗的补偿，还可以分别在高浓度和低浓度时选择对应的激光器工作来保证全量程范围的测量准确性。并且该装置可用于不限于光纤工作波长的全波长工作范围，从紫外到红外包括可见光都能适用本设计。

本实用新型是这样实现的：

具体地，本实用新型提供一种全空间耦合的高低浓度激光气体测量装置，其包括底板，所述底板上设置有密封气体容器、第一激光器、第二激光器、直角棱镜、主光电探测器以及辅助光电探测器，所述密封气体容器的上部及下部分别开设有窗片，所述直角棱镜与所述辅助光电探测器分别设置在所述密封气体容器的上部及下部，所述第一激光器与所述第二激光器在所述直角棱镜周围呈直角设置，所述主光电探测器与所述直角棱镜处于同一水平面。

优选地，所述底板为石英玻璃底板。

优选地，所述窗片为石英玻璃片。

优选地，所述密封气体容器中充有已知浓度的被测气体。

优选地，所述第一激光器的轴线与所述主光电探测器的轴线位于同一条直线上。

优选地，所述第二激光器的轴线与所述辅助光电探测器的轴线位于同一条直线上。

优选地，所述第一激光器发出的光沿所述直角棱镜的一个直角面入射。

优选地，所述第一激光器发出的光沿所述直角棱镜的斜面成45°角入射。

优选地，所述第一激光器为对于被测气体有强光谱吸收的激光器，所述第二激光器为对于被测气体有弱光谱吸收的激光器，当被测气体浓度较低时，第一激光器处于工作状态，第二激光器处于非工作状态，当被测气体浓度较高时，第一激光器处于非工作状态，第二激光器处于工作状态。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)避免了使用通过光纤耦合出光的激光器，采用了直接空间耦合的结构，避免了光纤通光波段只能在近红外的波段的限制，大大提高了系统工作的波长适用范围，甚至可用于红外和紫外范围。

(2)使用对应气体吸收强弱不同的两个激光器经完全相同的空间路径达到两个光电探测器，不但可以完全抵消由于不同的通光路径的差异导致的测量误差，还可以在高浓度和低浓度时通过选择合适的激光器工作保证测量结果的线性范围。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型的结构及工作原理做进一步解释：

如图1所示，具体地，本实用新型提供一种全空间耦合的高低浓度激光气体测量装置，其包括底板8，所述底板8上设置有密封气体容器4、第一激光器1、第二激光器2、直角棱镜3、主光电探测器6以及辅助光电探测器5，所述密封气体容器4的上部及下部分别开设有窗片7，所述直角棱镜3与所述辅助光电探测器5分别设置在所述密封气体容器的上部及下部并且处于同一轴线，所述第一激光器1与所述第二激光器2在所述直角棱镜3周围呈直角设置，所述主光电探测器6与所述直角棱镜3处于同一水平面。主光电探测器6与直角棱镜的斜面相对。