[发明专利]一种用于气相监测的阵列式多光程系统

说明书

技术领域

本发明属于气相监测技术领域，特别是涉及一种用于气相监测的阵列式多光程系统。

背景技术

目前，随着石油、煤矿、化学、冶金等工业快速发展，人民生活水平逐渐提高。伴随着工业生产而产生的各种各样的可燃性气体与有毒气体迅速增加，生产现场的爆炸事故和大气污染等相继发生，给人类生存环境、财产安全带来了极大威胁。因此，对可燃性气体与有毒有害气体的检测显得尤为重要。

气体检测方法多种多样，利用光谱吸收的检测方法具有大范围、多组分、连续实时监测的特点，是气相组分与浓度监测理想的方法。采用波长调制和多次反射长光程技术相结合的TDLAS技术可实现对气体浓度的高灵敏度检测，其检测极限可达6×10^-8mv。多次反射长光程技术利用光束在反射组镜中多次反射后，可实现较长的有效光程。

现有常见的气体吸收池有White型和Herriott型以及基于“White型”和“Herriott型”的改进型。比如，美国专利US3524066中，在圆柱腔体两端安装两块平面反射镜以增加有效光程，实现折叠光束的气体检测。在专利CN1283789中，由多个反射镜项链组成多边形的平面多路径气体吸收池。在专利：CN102297839中，通过两块平面镜增加吸收光程，提高了光谱测试的灵敏度。在专利CN102879898中，可调谐多次反射光学吸收池对传统的Herriott型做了改进，将其中一块凹面腔镜用平面镜替代，实现了超长距离的有效光程的可调谐，提高了调节精度。然而，在现有的吸收池中，制作工艺简单且系统稳定的吸收池可实现的有效光程较小；光程较大的吸收池，存在制作工艺比较复杂，系统的稳定性较差，不利于现场测试等技术问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于气相监测的阵列式多光程系统。

本发明的目的是提供一种具有结构简单，易于实现，性能稳定，监测方便，有效光程自设，适用于生产现场气相组分与浓度监测等特点的用于气相监测的阵列式多光程系统。

本发明的一种阵列式多光程系统，包括多个微型平面反射镜、开放式气室、隔离器、光纤、四相分光仪等器件组成。微型平面反射镜分布在开放气室的上下两个表面，呈阵列式（m×n）排列并且与上下表面以夹角为π/4放置，最后一块平面反射镜水平紧贴在上（下）表面（具体由不同阵列组合决定）。每个镜片都有固定暗槽，分别有上下地面呈一定夹角。

开放气室上表面开设入射光束的入射孔，同时该入射孔也是出射光束的出射孔。该入射孔有连接光纤接头，一般选择FC或者PC型。接口内部有聚焦透镜，使光束从光纤出射聚焦后入射到反射镜面。

气室侧面采用的可拆卸的密封面板。每个侧面都有密封槽。将侧面的密封面板拆下，就是一个开放的气室。可放置监测现场，在线检测现场气相组分与浓度。将密封板顺着密封槽安上，此时气室可实现密封气室。四块密封面板中有一块密封板安装四个进/出气口。根据检测特定气体密度不同，进气口的位置也不同。

四相分光仪包括一个光束入口和三个出口。上下两个出口分别安装光纤接口。另外两个出射口处放置光电探测器以探测出口光束特性，如光强、光谱等。分光镜可选用不同投射比例，对角放置在分光仪中间。分光镜两侧有暗槽，可以更换不同透射比例的分光镜。骨架用刚性材料制成，以防止震动引起分光镜的放置角度。

开放式气室的四根支架处安装升降杆，可根据需要调节单光程长度。

开放气室上表面的光纤接口连接光纤，光纤的另一端连接四相分光仪的光纤接口。

本发明阵列式（m×n）表示横向m行，纵向n列（m、n分别为整数且大于1）。因此上下表面的每一块平面反射镜都可以用（m，n）来表示确切的位置。阵列式吸收池的组合有三种，分别是偶×偶、偶×奇、奇×奇。本系统除了主体之外，还包括坐式固定架，将主体平稳的固定放置监测现场。

本发明用于气相监测的阵列式多光程系统所采取的技术方案是：

一种用于气相监测的阵列式多光程系统，其特点是：阵列式多光程系统包括阵列式多光程吸收池和四相分光仪，阵列式多光程吸收池由光纤连接四相分光仪；阵列式多光程吸收池由平面反射镜、开放式气室和入射孔构成，开放式气室上表面和下表面布置平面反射镜，平面反射镜呈阵列式排列并且与上表面或下表面夹角为π/4放置，最后一块平面反射镜水平放置；四相分光仪包括一个入射光孔、一个出射光孔、两个光电探测接收孔和分光镜，入射光孔和出射光孔相对设置，两个光电探测接收孔相对设置，分光镜对角放置在分光仪中间。

本发明用于气相监测的阵列式多光程系统还可以采用如下技术方案：