一種煙氣監(jiān)測儀的光學系統(tǒng)及檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙氣檢測裝置，具體涉及一種利用光譜技術(shù)的煙氣監(jiān)測儀的光學系統(tǒng)和檢測裝置；屬于氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類生活的不斷改善和科技的不斷進步，我們對自身生存的環(huán)境也越來越重視，各種燃料燃燒所排放的大量有害物質(zhì)已成為當今世界主要的大氣污染源。為了保護環(huán)境，必須限制各種污染物的排放，因此對排放煙氣的監(jiān)測尤為重要，煙氣主要由so2、co、co2、碳氫化合物以及氮氧化合物等組成，由于不同的氣體成分在不同的波長處有不同的吸收，所以，可以利用光譜分光法來檢測氣體的吸收光譜，再根據(jù)朗伯比爾定律確定煙氣中各個氣體的濃度。
[0003]近些年來，隨著光散射技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外對吸收光譜技術(shù)為基礎(chǔ)的檢測方法儀器的研宄越來越深入，也越來越多地采用插入式的檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備可直接安裝在煙道上進行在線監(jiān)測，所以其安裝及維護方便快捷。但目前市場上現(xiàn)有的在線煙道氣體分析儀的檢測裝置的光學系統(tǒng)大多采用普通反射鏡來傳遞采集接收光信號，安裝精度要求很高或者需要極其復(fù)雜的接收光路，存在光學校準難、機械安裝過程復(fù)雜、價格昂貴等缺陷，亟需改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種透鏡與角錐棱鏡組成的光學系統(tǒng)以及應(yīng)用了該光學系統(tǒng)的檢測裝置，對于安裝的精度要求不高也不需要復(fù)雜的接收光路，且不影響光路的反射效果，檢測裝置具有易校準、精度高、結(jié)構(gòu)新穎、制造成本低、便于拆卸和安裝等眾多優(yōu)點。
[0005]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]一種煙氣監(jiān)測儀的光學系統(tǒng)，包括:紅外光源、第一凸透鏡、角錐棱鏡、第二凸透鏡和光電探測器；第一凸透鏡、第二凸透鏡和角錐棱鏡之間構(gòu)成檢測區(qū)域；紅外光源發(fā)出的紅外光經(jīng)第一凸透鏡產(chǎn)生紅外平行光束射入檢測區(qū)域中，射入角錐棱鏡的底面后再經(jīng)角錐棱鏡反射至第二凸透鏡并聚焦至光電探測器。
[0007]進一步地，前述紅外光源位于第一凸透鏡的焦點處，所述光電探測器位于第二凸透鏡的焦點處。
[0008]優(yōu)選地，前述紅外光源為可調(diào)諧DFB激光器。
[0009]再優(yōu)選地，前述第一凸透鏡和第二凸透鏡均為平凸透鏡。
[0010]此外，本發(fā)明還公開了一種煙氣監(jiān)測儀的檢測裝置，除了包括前述的光學系統(tǒng)外，還包括:允許煙道氣體擴散至其內(nèi)腔中的檢測探管、定標氣室及隔氣系統(tǒng)；紅外光源、第一凸透鏡、第二凸透鏡及光電探測器安裝于一防水盒內(nèi)，所述角錐棱鏡安裝于檢測探管內(nèi)遠離防水盒的一端；定標氣室位于檢測探管和防水盒之間，所述定標氣室包括:溫度傳感器、壓力傳感器、標準氣體入口和反吹氣體入口 ；所述隔氣系統(tǒng)位于檢測探管和定標氣室之間以防止紅外光直接反射并隔開定標氣室和檢測探管。
[0011]進一步地，前述防水盒內(nèi)還設(shè)有用于調(diào)節(jié)第一凸透鏡和第二凸透鏡位置角度的微調(diào)機構(gòu)。
[0012]優(yōu)選地，前述檢測探管的壁體上設(shè)有多個不銹鋼燒結(jié)過濾器。
[0013]更進一步地，前述檢測探管的外壁上還纏繞有參考氣體通道，所述參考氣體通道與標準氣體入口連通。
[0014]具體地，前述反吹氣體入口與檢測探管的內(nèi)腔連通。
[0015]再進一步地，前述檢測探管長度為lm，紅外光源的輸出中心波長經(jīng)溫度傳感器和壓力傳感器鎖定在目標波長處，第一凸透鏡的直徑為12.7_，焦距匕為11.53_，紅外平行光束的直徑為4臟，第二凸透鏡的直徑為25mm，焦距&為46.75mm，第一凸透鏡和第二凸透鏡的邊緣距離為6.4mm，角錐棱鏡的有效口徑為45.72mm，該結(jié)構(gòu)的檢測裝置適用于對煙道氨氣濃度進行檢測。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的光學系統(tǒng)主要由凸透鏡與角錐棱鏡組成，優(yōu)點在于反射率高同時當光線從底面入射時，不論角錐棱鏡以頂點為中心向任意方向轉(zhuǎn)動，出射光線始終與入射光線平行，這大大降低了安裝要求和校準難度，同時也降低了在使用過程中因振動而產(chǎn)生的誤差；應(yīng)用了該光學系統(tǒng)的檢測裝置，具有易校準、精度高的優(yōu)點，同時，本發(fā)明的檢測裝置采用插入式的檢測探管，結(jié)構(gòu)簡單，方便安裝拆卸，在氣體檢測方面具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的一種煙氣監(jiān)測儀的光學系統(tǒng)的光路圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的一種煙氣監(jiān)測儀的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中附圖標記的含義:1、第一凸透鏡，2、第二凸透鏡，3、角錐棱鏡，4、紅外光源，5、光電探測器，6、檢測探管，7、過濾器，8、隔氣斜玻璃，9、壓力傳感器，10、溫度傳感器，11、防水盒，12、微調(diào)機構(gòu)，13、標準氣體入口，14、反吹氣體入口，15、參考氣體通道。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0021]本發(fā)明的煙氣監(jiān)測儀的光學系統(tǒng)，包括:紅外光源4、第一凸透鏡1、角錐棱鏡3、第二凸透鏡2和光電探測器5。其光路如圖1所示，第一凸透鏡I和第二凸透鏡2可以并排設(shè)置，第一凸透鏡1、第二凸透鏡2和角錐棱鏡3之間構(gòu)成了檢測區(qū)域；紅外光源4發(fā)出的紅外光經(jīng)第一凸透鏡I產(chǎn)生紅外平行光束進入檢測區(qū)域中，射入角錐棱鏡3的底面后再經(jīng)角錐棱鏡3反射至第二凸透鏡2并聚焦至光電探測器5。為了獲得精確的測量結(jié)果，紅外光源4最好位于第一凸透鏡I的焦點處，而光電探測器5最好位于第二凸透鏡2的焦點處，第一凸透鏡I和第二凸透鏡2優(yōu)選為平凸透鏡，第一凸透鏡1、第二凸透鏡2和角錐棱鏡3均采用可耐高溫的K9玻璃。
[0022]為了使得本發(fā)明的光學系統(tǒng)能夠適用于不同波長的氣體檢測，紅外光源4優(yōu)選采用可調(diào)諧DFB激光器，通過調(diào)節(jié)激光器溫度改變輸出波長，以掃描的方式找到吸收峰，再將激光器的輸出波長鎖定在吸收峰位置。
[0023]此外，本發(fā)明還公開了一種煙氣監(jiān)測儀的檢測裝置，除了包括上面所述的光學系統(tǒng)外，還包括:檢測探管6、定標氣室及隔氣系統(tǒng)。
[0024]檢測探管6插入煙道內(nèi)進行檢測，而煙道內(nèi)的環(huán)境相當惡劣，故檢測探管6最好采用耐高溫、耐點腐蝕的316L不銹鋼制成，檢測探管6的內(nèi)腔即為檢測區(qū)域，因而檢測探管6必須是允許煙道氣體擴散至其內(nèi)腔中的。如圖2所示，優(yōu)選在檢測探管6的壁體上設(shè)置多個不銹鋼燒結(jié)過濾器7，煙道中的煙氣分子不間斷地通過過濾器7擴散到檢