[发明专利]对射式光谱气体吸收池

说明书

本发明提供的对射式光谱气体吸收池，通过入射光纤准直器将激光光束转变成准直光光束，光束通过待测气体吸收池后，再由出射光纤准直器将准直光耦合至光纤内，吸收池基座底部设置有进气孔和多条出气孔，待测气体能快速进入吸收池腔体并排出，气体吸收池的气体扩散腔死体积小，气体置换速度快，吸收池光路的耦合损耗小，耦合状态稳定，同时，进气孔和出气孔内设置有过滤器，可有效避免粉尘、水汽等进入吸收池基座，可有效提高吸收池的检测精度，本发明的气体吸收池通过调节锁紧螺钉使入射光纤准直器与出射光纤准直器的对射光路达最佳状态后，固定锁紧螺钉，填充准直器填料函对入射光纤准直器和出射光纤准直器的位置进行最终固定。

技术领域

本发明涉及光谱吸收气体浓度传感领域，尤其涉及一种对射式光谱气体吸收池。

背景技术

光谱气体吸收池是光纤甲烷检测系统的重要部件，设计结构决定了整个系统的响应时间、浓度检测范围和检测灵敏度。现阶段虽然国内外都有大量的研究机构和公司在开展光纤甲烷检测系统的开发，但是他们很少对光谱气体吸收池部分作深入的研究，导致在工程应用中出现气体传感系统不稳定、易失效、响应速度慢的问题，或者探头结构复杂，只适合做研究并不适合工程应用。

目前常用于气体检测气室主要有GRIN气室、White池、Herriott池。通过对这些气室的分析，结构衍生出适合工程应用的气室。如果所需测量气体对光波的吸收系数很小，需要长光程时，White池和Herriott池是合适的选择加光程，目前，White和Herriott池的总光程可以达到数十米，但成本较高。而GRIN气室由于自聚焦透镜曲率的限制，在合理耦合损耗范围内GRIN气室的光程可以达到lm左右。虽然可以通过串联多个GRIN气室来增加总光程，但是在工艺达不到的情况下，耦合损耗会成指数衰减。

现有的对射式气体吸收池气室采用激光焊接和锡焊相结合，并利用金属套管对光纤准直器进行固定，实现一对光纤准直器的对接耦合。将一对光纤准直器固定于光学调整架，调节光学调整架，当光路耦合效率达到最佳时，将上一步制作的气室放置于两个准直器光路上，调节光学调整架，让准直器进入金属套管，此过程可以适时调节光学调整架以防止光路偏离过度，调整采用激光焊接和锡焊、光学调整架等专用设备、不利于设备批量化制造。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种对射式光谱气体吸收池，选择GRIN气室进行衍生，具有成本低，光路简单，吸收池光路的耦合损耗小，耦合状态稳定，光路易装调，无需三维光学调整架即可调节光路，同时还具有防尘、防水功能，适合批量制造等优点。

本发明提供的一种对射式光谱气体吸收池,包括吸收池基座、入射光纤准直器以及出射光纤准直器；

所述吸收池基座的上侧壁下沉形成气室，所述气室的底部设置有进气口和出气口，所述进气口设置有进气过滤器，所述出气口设置有出气过滤器；

所述气室内沿吸收池基座轴向设置有传感器安装板，所述传感器安装板与气室底部之间有气隙；

所述入射光纤准直器和出射光纤准直器分别固定设置于吸收池基座的两端且入射光纤准直器和出射光纤准直器的光路正对设置。

进一步，所述气室底部设置有两个出气口，且两个出气口分列于进气口的两侧。

进一步，所述吸收池基座的下侧壁沿吸收池基座径向下沉形成进气孔和出气孔，所述进气过滤器设置于进气孔底部，所述进气孔与进气口连通，所述出气过滤器设置于出气孔底部，所述出气孔与出气口连通。

进一步，所述吸收池基座的两端端面分别沿吸收池基座的轴向下沉形成两个安装槽，所述两个安装槽的底部设置有用于入射光纤准直器和出射光纤准直器的光路通过的通孔。

进一步，还包括入射准直器安装调整座和出射准直器安装调整座；