一種光纖氣體傳感器氣室的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種光纖氣體傳感器氣室，所述氣室包括氣室外殼，位于氣室外殼內的全反鏡結構，以及位于氣室外殼殼體上的通氣口，所述全反鏡結構包括輸入全反鏡、輸出全反鏡和至少一個光路全反鏡；入射激光先經所述輸入全反鏡反射，再經所述至少一個光路全反鏡反射到所述輸出全反鏡上，最后經所述輸出全反鏡反射輸出。本發明通過設計全反鏡結構，使激光在氣室內多次反射，實現了較小體積氣室的長光程測量，減小了氣室體積，節約了成本。
【專利說明】一種光纖氣體傳感器氣室
【技術領域】
[0001]本發明屬于光纖氣體傳感器領域，涉及一種光纖氣體傳感器氣室。
【背景技術】
[0002]在現代生產、生活中，隨著人們生活水平的提高，人類對生態環境凈化的要求也越來越高，因此對于空氣中的有害氣體的實時檢測顯得尤為重要。尤其是像煤炭和化工等領域，對空氣中有毒、有害氣體的監測預報是亟待解決的問題。而光纖氣體傳感器在此領域內的應用及研宄正蓬勃發展。
[0003]光纖氣體傳感器的監測環境可以是開放性測量，也可以是抽氣檢測，氣室測量光程越長精度越高，但現有技術中光纖氣體傳感器氣室是基于一對或幾對光纖準直器組合而成，當氣室測量光程較長時，所需氣室的體積大，制作成本較高，且激光波長受限。
【發明內容】
[0004]鑒于此，本發明提供了一種光纖氣體傳感器氣室，目的在于減小光纖氣體傳感器氣室的體積，降低成本。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0006]本發明實施例提供的一種光纖氣體傳感器氣室，包括氣室外殼，位于氣室外殼內的全反鏡結構，以及位于氣室外殼殼體上的通氣口，所述全反鏡結構包括輸入全反鏡、輸出全反鏡和至少一個光路全反鏡；
[0007]入射激光先經所述輸入全反鏡反射，再經所述至少一個光路全反鏡反射到所述輸出全反鏡上，最后經所述輸出全反鏡反射輸出。
[0008]進一步地，所述全反鏡結構為多層全反鏡結構；入射激光先經第一層輸入全反鏡反射，再經第一層至少一個光路全反鏡反射到第一層輸出全反鏡上，經第一層輸出全反鏡反射給第二層輸入全反鏡，如此逐層反射，最后由最后一層的輸出全反鏡反射輸出。
[0009]進一步地，所述通氣口位于所述氣室外殼的一端，所述通氣口包括進氣口和出氣
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[0010]進一步地，所述通氣口位于氣室壁上。
[0011]進一步地，還包括位于所述氣室外殼一端的與待測環境接觸的環境過渡螺口。
[0012]進一步地，還包括位于氣室外殼內的光纖準直器和光電二極管。
[0013]進一步地，還包括位于所述氣室外殼另一端的固定主機的主機過渡螺口。
[0014]進一步地，還包括位于所述主機過渡螺口上的光纖法蘭盤和SMA接口 ；所述光纖法蘭盤通過光纖與所述光纖準直器相連，所述SMA接口通過導線與所述光電二極管相連。
[0015]進一步地，所述輸入全反鏡和輸出全反鏡與所述氣室外殼的端面成45°放置，所述至少一個光路全反鏡與氣室中軸線平行放置。
[0016]進一步地，所述全反鏡結構反射形成的光路光路的形狀包括未封閉的多邊形或多角星形。
[0017]與現有技術相比，本發明技術方案的優點是:
[0018]本發明提供的一種光纖氣體傳感器氣室，通過在氣室內設計全反鏡結構，使激光在氣室內多次反射，實現了較小體積氣室的長光程測量，減小了氣室體積，降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面將通過參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例，使本領域的普通技術人員更清楚本發明的上述及其他特征和優點，附圖中:
[0020]圖1為本發明實施例一提供的光纖氣體傳感器氣室的結構示意圖；
[0021]圖2為本發明實施例二提供的光纖氣體傳感器氣室的結構示意圖；
[0022]圖3為本發明實施例三提供的光纖氣體傳感器氣室的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下將參照本發明實施例中的附圖，通過實施方式清楚、完整地描述本發明的技術方案，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024]實施例一
[0025]圖1給出了本發明實施例一提供的光纖氣體傳感器氣室的結構示意圖，本實施例可用于對井下環境的氣體進行抽氣檢測，適用于對水汽、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氨氣等多種氣體的檢測。如圖1所不，該氣室包括氣室外殼108，位于氣室外殼108內的全反鏡結構，以及位于氣室外殼108殼體上的通氣口 ；其中，全反鏡結構包括輸入全反鏡105、輸出全反鏡106和至少一個光路全反鏡107。
[0026]其中，輸入全反鏡105、輸出全反鏡106和至少一個光路全反鏡107的位置關系可以激光光路描述，具體地，入射激光先經輸入全反鏡反射105，再經至少一個光路全反鏡107反射到輸出全反鏡106上，最后經輸出全反鏡106反射輸出。
[0027]本實施例中，通氣口位于氣室外殼的一端，該通氣口包括進氣口 110和出氣口111。另外，在氣室進氣口 110和出氣口 111的一端還設有與待測環境接觸的環境過渡螺口112，該環境過渡螺口 112可以連接外界管道，在檢測氣體時可防止有害氣體泄漏。
[0028]本實施例還包括光纖準直器103和光電二極管104，上述光纖準直器103和光電二極管104位于氣室外殼108內；其中，光纖準直器103用于將輸入光變成平行光，以減小光的損耗；光電二極管104用于將輸出的光信號轉換成電信號，以便主機進行信息采集與數據分析。
[0029]另外，本實施例中氣室的激光輸入端還設有主機過渡螺口 109，該主機過渡螺口109可將主機固定在氣室上，方便使用；主機過渡螺口 109上設置有光纖法蘭盤101和SMA接口 102，其中，光纖法蘭盤101通過光纖與光纖準直器103相連，SMA接口 102通過導線與光電二極管104相連，光纖法蘭盤101外接激光器，SMA接口 102外接主機。
[0030]本實施例中，在滿足光電二極管104可以接收到從光纖準直器103出射的激光的條件下，輸入全反鏡105、輸出全反鏡106和至少一個光路全反鏡107可以以多種角度放置；優選地，為使測量光程較長且制作工藝簡單，輸入全反鏡105和輸出全反鏡106與氣室外殼108的端面成45°放置，至少一個光路全反鏡107與氣室中軸線平行放置；至少一個光路全反鏡107可以等距離地放置在氣室內壁上以增加光程。另外，輸入全反鏡105、輸出全反鏡106和至少一個光路全反鏡107反射形成的光路的形狀包括未封閉的多邊形或多角星形，例如，當至少一個光路全反鏡107的個數為兩個時，反射形成的光路中，將從輸入全反鏡105反射進來的光和到達輸出全反鏡106的光延長相交，可以形成一個三角形；當至少一個光路全反鏡107的個數為四個時，反射形成的光路中，將從輸入全反鏡105反射進來的光和到達輸出全反鏡106的光延長相交，可以形成一個五角星形，如圖1所示。
[0031]本發明實施例一提供的光纖氣體傳感器氣室，通過在氣室內設計全反鏡結構，使激光在氣室內多次反射，適用于抽氣檢測，實現了較小體積氣室的長光程測量，減小了氣室體積，降低了成本。
[0032]實施例二
[0033]圖2給出了本發明實施例二提供的光纖氣體傳感器氣室的結構示意圖，本實施例可用于開放環境下的氣體檢測，適用于對水汽、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氨氣等多種氣體的檢測。如圖2所示，與本發明實施例一有所不同的是:
[0034]本實施例中的通氣口 201位于氣室壁上，且不需要環境過渡螺口 112。
[0035]具體地，氣室壁上開有大量的通氣口 201，通氣口 201可以任意分布在氣室壁上，優選地，氣室壁上均勻地開有通氣口 201，以使進入氣室的氣體均勻分布，進而使測量數據更接近實際值。
[0036]本實施例的其他結構均與本發明實施例一中的相同，此處不再贅述。
[0037]本發明實施例二提供的光纖氣體傳感器氣室，通過在氣室內設計全反鏡結構，使激光在氣室內多次反射，適用于開放環境檢測，實現了較小體積氣室的長光程測量，減小了氣室體積，降低了成本。
[0038]實施例三
[0039]圖3給出了本發明實施例三提供的光纖氣體傳感器氣室的結構示意圖，本實施例可用于對低濃度的氣體進行濃度檢測，同樣適用于對水汽、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氨氣等多種氣體的檢測。如圖3所示，與本發明實施例一有所不同的是:
[0040]全反鏡結構為多層全反鏡結構。
[0041]具體的光路為:入射激光先經第一層輸入全反鏡反射1051，再經第一層至少一個光路全反鏡1071反射到第一層輸出全反鏡上，經第一層輸出全反鏡1061反射給第二層輸入全反鏡，如此逐層反射，最后由最后一層的輸出全反鏡1062反射輸出。
[0042]本實施例可根據測量光程的長度設置全反鏡結構的層數，進而設計出最小長度即最小體積的氣室。
[0043]本實施例的其他結構均與本發明實施例一中的相同，此處不再贅述。
[0044]同樣，本發明實施例二也可以采用多層全反鏡結構，此處不再贅述。
[0045]本發明實施例三提供的光纖氣體傳感器氣室，通過在氣室內設計多層全反鏡結構，使激光在氣室內多次反射，進一步增加了測量光程，實現了較小體積氣室的長光程測量，減小了氣室體積，降低了成本。
[0046]上述僅對本發明中的具體實施例加以說明，但并不能作為本發明的保護范圍，凡是依據本發明中的設計精神所作出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應認為落入本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，包括氣室外殼，位于氣室外殼內的全反鏡結構，以及位于氣室外殼殼體上的通氣口，所述全反鏡結構包括輸入全反鏡、輸出全反鏡和至少一個光路全反鏡； 入射激光先經所述輸入全反鏡反射，再經所述至少一個光路全反鏡反射到所述輸出全反鏡上，最后經所述輸出全反鏡反射輸出。
2.根據權利要求1所述的光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，所述全反鏡結構為多層全反鏡結構；入射激光先經第一層輸入全反鏡反射，再經第一層至少一個光路全反鏡反射到第一層輸出全反鏡上，經第一層輸出全反鏡反射給第二層輸入全反鏡，如此逐層反射，最后由最后一層的輸出全反鏡反射輸出。
3.根據權利要求1所述的光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，所述通氣口位于所述氣室外殼的一端，所述通氣口包括進氣口和出氣口。
4.根據權利要求1所述的光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，所述通氣口位于氣室壁上。
5.根據權利要求3所述的光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，還包括位于所述氣室外殼一端的與待測環境接觸的環境過渡螺口。
6.根據權利要求1-5任一所述的光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，還包括位于氣室外殼內的光纖準直器和光電二極管。
7.根據權利要求6所述的光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，還包括位于所述氣室外殼另一端的固定主機的主機過渡螺口。
8.根據權利要求7所述的光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，還包括位于所述主機過渡螺口上的光纖法蘭盤和SMA接口 ；所述光纖法蘭盤通過光纖與所述光纖準直器相連，所述SMA接口通過導線與所述光電二極管相連。
9.根據權利要求8所述的光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，所述輸入全反鏡和輸出全反鏡與所述氣室外殼的端面成45°放置，所述至少一個光路全反鏡與氣室中軸線平行放置。
10.根據權利要求9所述的光纖氣體傳感器氣室，其特征在于，所述全反鏡結構反射形成的光路的形狀包括未封閉的多邊形或多角星形。
【文檔編號】G01N21/01GK104502278SQ201410765324
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優先權日:2014年12月11日
【發明者】李剛, 常洋, 李彥林 申請人:北京航天易聯科技發展有限公司