反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光學和環保儀器技術領域，特別是涉及一種反射式的激光在線氣體分 析儀光路裝置。
【背景技術】
[0002] 激光在線氣體分析儀采用可調諧半導體激光吸收光譜技術（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，簡稱TDLAS)，通過分析激光被氣體的選擇性吸收來獲得 氣體的濃度。
[0003] 調制光譜檢測技術是一種被最廣泛應用的可以獲得較高檢測靈敏度的半導體激 光吸收光譜技術，它通過快速調制激光頻率使其掃過被測氣體吸收譜線的頻率范圍，然后 采用相敏檢測技術測量被氣體吸收后透射譜線中的諧波分量來分析氣體的吸收情況。光導 體激光的頻率一般有兩種方法來調諧：一是通過改變半導體激光器的工作溫度；另一種是 通過改變激光器的工作電流。由于第二種能獲得較快的光頻率調諧速度，因此半導體激光 吸收光譜技術普遍采用給半導體激光器注入一定頻率的正弦波電流使激光頻率掃描過整 條吸收譜線來獲得完整的吸收光譜數據。
[0004] TDLAS技術是一種高分辨率的光譜吸收技術，半導體激光穿過被測氣體的光強衰 減可用朗伯-比爾（Lambert-Beer)定律來表達：
[0005] Iv= I v，J(v) = Iv，〇exp [-S (T) g (V-Vci)PXL]
[0006] 式中，IV，Q和I 別表示頻率為V的激光入射時和經過壓力P，濃度X和光程L后 的光強；S(T)表示氣體吸收譜線的強度；線性函數g(V-V(l)表征該吸收譜線的形狀。
[0007] 使用較高頻率的正弦波來調制激光器的工作電流調制激光的光頻率，對調制后的 氣體透過率作諧波分解，各諧波分量均反映了氣體吸收譜線的透過率信息。基于半導體激 光吸收光譜技術的儀器一般通過測量二次諧波信號來檢測氣體濃度：如下式
【主權項】
1. 一種反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，包括依次連接的激光發 射接收單元、去背景單元、在線監測單元和激光反射單元； 所述激光發射接收單元包括，可調諧激光器、楔形鏡一、參比池、探測器一、探測器二和 探測器三，所述參比池及所述探測器一的主光軸方向與所述可調諧激光器發出激光的方向 關于所述楔形鏡一的第一表面的法線對稱，所述激光經所述楔形鏡一的第一表面反射形成 第一路反射光，所述第一路反射光經過所述參比池進入所述探測器一，所述激光經過所述 楔形鏡的第一表面折射后的激光經所述楔形鏡的第二表面反射形成第二路反射光，所述第 二路反射光通過所述楔形鏡的第一表面折射進入所述探測器二； 所述去背景單元包括楔形鏡二，經過所述楔形鏡一的第二表面折射后的激光經過所述 去背景單元穿過所述楔形鏡二； 穿過所述楔形鏡二的激光經過所述在線監測單元； 所述激光反射單元包括楔形鏡三和角反射鏡，經過所述在線監測單元的激光穿過所述 楔形鏡三后入射到所述角反射鏡，被所述角反射鏡反射的激光依次穿過所述楔形鏡三、所 述楔形鏡二和所述楔形鏡一進入所述探測器三。
2. 根據權利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 楔形鏡一傾斜地安裝在所述激光發射接收單元內。
3. 根據權利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 第一路反射光穿過所述參比池進入所述探測器一，用于確定氣體濃度吸收系數K。
4. 根據權利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 第二路反射光進入探測器二用于實時監測半導體激光的強度。
5. 根據權利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 角反射鏡米用玻璃材料制成。
6. 根據權利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 角反射鏡為由鍍金屬膜的平面鏡粘合而成。
7. 根據權利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 可調諧激光器上安裝有準直透鏡。
8. 根據權利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 楔形鏡一與所述楔形鏡二將所述去背景單元兩端密封，使所述去背景單元內部形成密封腔 體。
9. 根據權利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 楔形鏡三位于所述激光反射單元左側且密封所述激光反射單元。
10. 根據權利要求1所述的反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，其特征在于，所述 角反射鏡位于所述激光反射單元的密封腔體內。
【專利摘要】本發明提出一種反射式的激光在線氣體分析儀光路裝置，包括：依次連接的激光發射接收單元、去背景單元、在線監測單元和激光反射單元；激光發射接收單元包括，可調諧激光器、楔形鏡一、參比池、探測器一、探測器二和探測器三，參比池及探測器一的主光軸方向與可調諧激光器發出激光的方向關于楔形鏡一的第一表面的法線對稱；去背景單元包括楔形鏡二；激光反射單元包括楔形鏡三和角反射鏡。本發明通過被測氣體的光程翻倍，大大提高了分析儀的靈敏度和檢出限；安裝調試簡單方便；可實時在線測量；光學元器件少，結構簡單，非專業人員亦可以完成光路調試和安裝。
【IPC分類】G01N21-01, G01N21-39
【公開號】CN104729996
【申請號】CN201510184072
【發明人】應剛, 王立峰, 黃沖, 方衛龍, 劉海紅, 吳升海
【申請人】江蘇天瑞儀器股份有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月17日