[发明专利]光干涉气体检测光路系统及气压平衡装置

说明书

技术领域

本发明涉及采用光学测量为其特征的仪器，具体是一种利用了光干涉原理的光干涉气体检测光路系统及气压平衡装置。

背景技术

 20世纪50年代日本理研公司研制的光干涉甲烷测定器是目前市场应用最广泛的一种光干涉甲烷测定器，其光路和机械结构采用雅敏光干涉原理，通过负透镜以人眼直接观测光学系统光干涉条纹移动量的方式来测量甲烷浓度。这种光干涉甲烷测定器在使用过程中读数依靠机械刻度标尺人眼读数，误差大；其压力平衡用的是毛细管，压力平衡速度慢，且不能长时间在作业环境中使用。

公开号为CN2783317Y，公开日为2006-5-24的中国实用新型专利申请文件，公开了一种光干涉检测甲烷或二氧化碳装置，利用雅敏干涉原理，加入了图像处理采集和处理单元，但在使用过程中与机械式甲烷测定器存在相同的问题，不能长期在工作环境中使用。

公开号为CN101576489A，公开日为2009-11-11的中国发明专利申请文件，公开了一种光干涉检测甲烷或二氧化碳装置。该装置利用了迈克尔逊干涉原理，产生两组干涉光。该装置中，需要产生一束平行光、射入需精密加工的胶合棱镜。所述光线对平行程度的要求很高，否则难以产生符合要求的干涉条纹。所述胶合棱镜的加工精度的好坏直接会影响干涉条纹的出现，还会影响干涉条纹的根数。另外，使用过程中，光源的微量位移和/或胶合面的脱胶都会导致干涉条纹的巨大变化，进而影响测量结果的准确度，因此存在制造成本较高、稳定性差的不足。

与本发明为同一申请人的申请号为2011204170.0的实用新型专利公开了一种智能光干涉气体测定装置，该装置采用光缝将光源射出的光分成两束光a和b，然后又通过气室隔板将光束a分成a1和a2，然后a1、a2分别经过折射直角三棱镜的反射作用回到平面分光镜上，与光束b发生干涉，虽然该装置对温度、压力和机械机构引起的误差得到了有效地抑制，但是由于采用气室隔板将窄光束a分成两束光，加工难度大，对仪器设备精度要求高，难于实现；且当温度差变大时，所测量到的干涉条纹阴影变粗，影响测量结果和准确度；且干涉条纹变形也会导致测量结果与真实值相差变大；该设备不能长时间在测量环境中使用。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种精确度高、制造简单、压力均衡的光干涉气体检测光路系统及气压平衡装置，为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种光干涉气体检测光路系统及气压平衡装置，包括光源、平面分光镜、气室、折光直角三棱镜、反射直角三棱镜、图像传感器和若干光学元件组成的光干涉光路系统，还包括压力平衡装置，其中压力平衡装置与所述气室相连通；

在所述光源的光路上、呈45°安装的平面分光镜将光源发射且穿过光缝的光束分成相互平行的光束a、光束b和光束c；

    所述气室的入射端对应平面分光镜的45°面，其出射端对应折光直角三棱镜的侧面；气室由气室隔板Ⅰ和气室隔板Ⅱ分隔成为参考气室Ⅰ、参考气室Ⅱ以及连通采样装置的采样气室；

光束穿过气室，光束穿出气室后经过折光直角三棱镜被反射回气室，再到达平面分光镜上发生干涉；发生干涉后所形成的光束，经过反射直角三棱镜和焦距为正的透镜到达图像传感器。

还包括可调挡板Ⅰ和可调挡板Ⅱ。

所述闭合的压力平衡装置为可膨胀和收缩的气囊或可调节气压的电动装置。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明对温度、压力和机械机构引起的误差起到了有效地抑制；并且通过设置一可收缩和膨胀的气囊或一个可以调节气压的电动装置，使设备可在更恶劣的工作环境下持续工作，零点更稳定，提高了设备的耐用等级；通过平面镜将光束分成三束光a、b、c，光束b与光束a和c发生干涉，干涉条纹之间无阴影，测量准确度更高；降低了对工艺的高精度要求，使生产更加简单方便。

附图说明    

图1是本发明一优选实施例的一种光干涉气体检测光路系统及气压平衡装置的结构示意图；

图2A为温度变化前采用两束光进行干涉采样的干涉条纹图形；图2B为温度变化前采用三束光进行干涉采样的干涉条纹图形；

图3A为温度变化后采用两束光进行干涉采样的干涉条纹图形；图3B为温度变化后采用三束光进行干涉采样的干涉条纹图形。

具体实施方式

下面结合附图给出一个非限定性的实施例对本发明作进一步的阐述。