[实用新型]一种基于光学气体传感技术检测多种气体的开放气室

说明书

技术领域

本实用新型属于光学气体传感技术领域，具体涉及一种基于光学气体传感技术检测多种气体的开放气室。

背景技术

光谱吸收法是通过待检测气体透射光强或反射光强的变化来检测气体浓度的方法。每种气体分子都有自己的吸收(或辐射)谱特征，光源的发射谱只有在与气体吸收谱重叠的部分才产生吸收，吸收后的光强将发生变化。从谱范围上可划分为红外光谱吸收法和紫外光谱吸收法。

当一束光强为I₀输入光的平行光通过充有气体的气室时，如果光源光谱覆盖一个或多个气体吸收线，光通过气体时发生衰减，根据Beer-Lambert定律，输出光强I(λ)与输入光强I₀(λ)和气体浓度之间的关系为

I(λ)＝I₀(λ)exp(-α_λLC)

α_λ是一定波长下单位浓度，单位长度的介质吸收系数，L是吸收路径的长度，C是气体浓度。由上式可得

C=1αλLlnI0(λ)I(λ)]]>

式子表明，如果L与α_λ已知，通过检测I(λ)和I₀(λ)就可以测得气体的浓度，这就是光谱吸收方法检测气体浓度的基本原理；在测试基础上通过标定吸收峰的位置，可进一步对气体的种类进行识别。

基于光谱吸收检测气体技术，可以实现对气体的高选择性、高分辨、高灵敏、快速响应、非接触在线监测，不存在中毒问题，使用安全，仪器维护量低，但目前所述气体传感器一般是通过调整同一光源的波长实现对多种气体的检测，未能实现多种气体同时测量。

一般来说，需要监测的场所一般环境较为恶劣，可能存在多种有害气体，现阶段广泛使用的气室为密闭气室，或者怀特吸收池，需要装有进气阀门、大气采样泵的反射池；同时还必须为封闭结构包含进气口、出气口用来吸入或排出气体，在气体的实时准确测量方面达不到要求，迫切需要一种开放式的防水防尘气室，可以阻挡粉尘的进入，防止对光学透镜的污染；阻挡水蒸气的进入，防治对气体的检测带来干扰，并且可将传感头放置在人和仪器不易进入的易燃易爆、有毒等恶劣环境中在线遥测，维护量少，提高气体检测的精确度的微型传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种开放式的、可阻挡粉尘、水蒸气进入，能适应恶劣环境且能实现在线检测的一种基于光学气体传感技术检测多种气体的开放气室。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于光学气体传感技术检测多种气体的开放气室，包括气室和位于气室内部的两组带尾纤的自聚焦透镜组，气室为一个表面布满均匀小孔的中空体，所述小孔内嵌有分子筛，所述气室内部左右壁上设有V型槽支架，两组自聚焦透镜组精确对准并分别固定于两个支架上，两组自聚焦透镜中的一组通过尾纤连接输入多芯单模光纤，所述两组自聚焦透镜中的另一组通过尾纤连接输出多芯单模光纤。

气室壁上设置开孔及分子筛使得气室内部待测气体与环境中气体浓度一致，实现气室的开放式测试，便于在线检测环境中气体的浓度，分子筛又可以透气、防水、防尘，对气室内部各部件予以保护；采用多芯单模光纤，通过将不同波长的窄带光源对准不同的待测气体的某一吸收峰，通过测试不同光源强度的变化即可得出同时测出多种待测气体的浓度；将两组自聚焦透镜组精确对准以保证光路的平行传输。

进一步地，所述分子筛为5A型沸石分子筛。

5A型沸石分子筛是多孔道的晶体结构，其孔道均匀，排列整齐，孔道的有效直径为5*10^-10米，分子直径小的气体分子可以通过，而分子直径大的粉尘、水蒸气被阻止。

进一步地，所述自聚焦透镜组通过树脂胶固定于支架上。