[发明专利]一种可变光程气体吸收气室传感系统

说明书

本发明公开一种可变光程气体吸收气室传感系统，涉及光谱法气体检测技术领域，包括封闭气室、位移调节器、准直器、环形器、信号探测采集模块、激光发射器、等腰直角全反射棱镜A、等腰直角全反射棱镜B，所述等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B设于所述封闭气室内部，所述封闭气室上设有调节口，所述位移调节器设于调节口的一侧；所述准直器水平设于位移调节器上，所述环形器通过光纤分别与准直器、激光发射器、信号探测采集模块连接，激光发射器发出的激光由准直器射入封闭气室，经过等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B反射后再由准直器射出。解决了在操作过程中不利于确定光程长度变化，调节复杂的问题。

技术领域

本发明涉及光谱法气体检测技术领域，尤其涉及一种可变光程气体吸收气室传感系统。

背景技术

相比于传统的电化学气体传感器，光纤气体传感器具有精度高，选择性好，可靠性高，本质安全，受环境影响小等显著的优点。根据对于不同的场景所需要的传感器的特性的不同，对现有的光纤气体浓度传感器提出要具有高分辨率同时兼顾较大检测范围的要求，以此来应对不同环境下，不同的检测范围。这就对现有固定光程的吸收气室提出了要求。现有的长光程吸收气室通常采用光学多次反射池的方法，常用的多次反射池主要有Herrriott型和White型。

《传感器与微系统》，2016年，35卷第6期，作者：程跃，罗晓乐，刘磊，张鹏，吴礼章，叶杨高，题为《光程可调吸收气室气体传感器研究》中介绍了一种基于white怀特池结构的可变光程吸收气室，虽然它的光程可调，但是由于采用white池结构折返光路复杂不利于确定光程长度的变化，而且调节较为复杂，因此需要一种操作简便，光程变化次数可定的吸收气室结构。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种可变光程气体吸收气室传感系统，解决了在操作过程中不利于确定光程长度变化，调节复杂的问题。

本发明解决技术问题的技术方案是：

一种可变光程气体吸收气室传感系统，包括封闭气室、位移调节器、准直器、环形器、信号探测采集模块、激光发射器、等腰直角全反射棱镜A、等腰直角全反射棱镜B，所述封闭气室上设有进气口和出气口，所述等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B设于所述封闭气室内部，等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B的斜边面平行相对间隔设置，两斜边面上下水平方向设有错位距离，且等腰直角全反射棱镜B设在下侧；所述封闭气室上设有调节口，且调节口设在靠近等腰直角全反射棱镜B的一侧，所述位移调节器设于调节口的一侧；所述准直器水平设于位移调节器上，所述环形器通过光纤分别与准直器、激光发射器、信号探测采集模块连接，激光发射器发出的激光由准直器射入封闭气室，经过等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B反射后再由准直器射出。

所述等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B的端面斜边长度均为D，且两斜边面之间的水平距离为L，等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B的两斜边面上下水平错位差值为C，且准直器的激光出射口与等腰直角全反射棱镜A上端点在竖直方向上的距离为X，所述准直器的激光出射口与等腰直角全反射棱镜A斜边面的水平距离为S；激光发射器发出的激光由准直器射入封闭气室，经过等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B反射后再由准直器射出需要符合以下等式：

D-(2NC+X)＝X，即准直器的激光出射口与等腰直角全反射棱镜A上端点在竖直方向上的距离X等于激光在反射到准直器时的反射点与等腰直角全反射棱镜A上端点在竖直方向上的距离；

激光在封闭气室内总的光程为：

其中，N表示激光在等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B之间往返的次数，且N为大于等于零的整数，D、S、C、L均为固定已知的值，且均大于0，在D、C、S、L固定的情况下，只需改变入射光X的位置，就可以使得激光在封闭气室内总的光程发生改变。

等腰直角全反射棱镜A和等腰直角全反射棱镜B的上、下端面分别通过固定胶与封闭气室内壁连接。