一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構的製作方法

2023-04-29 16:54:31

專利名稱：一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光電及微機電系統技術領域，涉及一種氣室結構，特別涉及一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構。
背景技術：
對於常見有毒氣體的檢測，特別是無機毒氣，一般採用專用的氣體分析儀進行檢測，而基於光譜吸收原理的氣體分析儀在這裡稱為光譜法氣體分析儀，就是一種具有較大發展前途的氣體分析儀。以光譜法為基礎的有毒有害氣體分析儀氣體分析儀目前主要配套應用於工業、農業、醫療、智能建築、分析儀器等行業用於氣體濃度的高精度測，如配套應用於汙染物監測、汽車尾氣分析、瓦斯及可燃氣檢測、煤氣成分分析、醫療監護設備、空氣品質分析、元素分析儀器等領域。 基於光譜吸收原理的非色散型氣體分析儀的工作原理可描述如下有毒有害氣體對其特徵譜段光譜能量的吸收在低濃度範圍內遵循比爾-朗伯定律P=P0Exp (-kcl)其中Pci為光源所產生的能量，P為光源所產生的能量通過存在有毒有害氣體的環境後所剩餘的能量，k為有毒有害氣體的光譜吸收係數，I為光源距光譜探測器的距離，c為有毒有害氣體的濃度。根據比爾-朗伯定律，在實際中就能檢測出有毒有害氣體的濃度。基於光譜吸收原理的非色散型氣體分析儀在硬體上一般由氣室、外殼、主控板、聲光報警器及遙控器等五部分組成，而氣室則起到負責能量輻射、傳輸、接收，並將待測氣體濃度信號轉化為可處理的電信號的作用，是整機的核心部件，它的性能好壞將直接影響整機的性能。為了獲得較大的光吸收量，根據朗伯-比爾定律所表述的氣體對光的吸收程度取決於光程和氣體濃度這一基本原理，現有技術通過在微小空間內製造具有高反射率的槽型光學通道來延長光程，即橢球狀氣室結構，其缺點在於如下幾點I、工藝複雜、成本高工藝製造上較為複雜，需高精度的磨削、拋光和塗鍍對光譜波長具有較高反射率的貴重金屬一鉬、金等金屬內壁的鍍膜工藝過程，導致成本上升。2、測量精度容易受環境影響在某些特殊應用環境中，儀器長時間工作後在技術上一則因反射面被微米級尺度的微塵汙染後，反射率急劇下降，使氣體分析儀的氣體濃度計算經驗方程式發生改變，導致濃度測量不準；二則因朗伯-比爾定律所表述的經驗方程是針對光源發出的平行光，而經過多次方射後就會偏離朗伯-比爾定律，特別是在氣體濃度較高時其偏離情況就顯得更為嚴重，所以通過在微小空間內製造具有高反射率的槽型光學通道來延長光程的氣室設計方案將給氣體濃度的定量算法帶來麻煩。3、防塵防潮與響應時間的矛盾問題難於解決[0014]防塵防潮與傳感器響應速度是一對矛盾，特別是用於煤礦井下的礦用非色散型氣體分析儀，如不能解決防塵防潮問題，它的優勢就會被煤礦井下環境所導致的劣勢所取代。現有防塵防潮技術措施是覆蓋在氣室進氣口處及光譜探測器前放電路板微小透氣窗口上的防塵防潮疏水性過濾薄膜，

實用新型內容為了解決現有基於光譜吸收原理的非色散型氣體分析儀製備技術中存在的，由於採用橢球狀氣室結構所引起的工藝複雜、成本高、氣體分析儀測量精度容易受環境影響、防塵防潮與響應時間的矛盾問題難於解決等的技術問題，本發明提出了一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構，以期在基於光譜吸收原理的非色散型氣體分析儀的設計及製作中，進而在有毒有害氣體的在線監測領域得到應用。 為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是設計一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構，包括氣室內殼、過濾芯、氣室外殼、前蓋、後蓋、發射端和接收端；所述氣室內殼和氣室外殼均為圓環體結構，在所述氣室內殼的圓周面上均布開有小孔，所述氣室外殼的內徑大於氣室內殼的外徑；在前蓋和後蓋上開有通孔；其連接關係在於所述過濾芯包裹在氣室內殼外表面，將包裹有過濾芯的氣室內殼安裝在氣室外殼內並使氣室內殼和氣室外殼之間留有間隙作為氣體傳輸通道，前蓋和後蓋與氣室外殼和氣室內殼的兩端均固定連接，前蓋和後蓋的通孔與氣室外殼和氣室內殼之間的氣體傳輸通道貫通，在前蓋端面處連接有發射端，在後蓋端面連接有接收端。所述過濾芯為圓環柱形摺疊疏水型過濾芯。所述前蓋與氣室外殼和氣室內殼是通過螺栓或螺絲連接。所述後蓋與氣室外殼和氣室內殼是通過螺栓或螺絲連接。其工作流程為由發射端能量轉換為電流並輸出，電流輸出是通過發射端與氣室外殼和氣室內殼之間的氣體傳輸通道進入過濾芯，再經過氣室內殼上開有的小孔進入氣室內殼的內腔中，再傳輸到接收端，最後進入單片計算機或DSP數位訊號處理器進行計算，根據數學模型和有關參數計算出濃度。本實用新型的優點和有益效果在於一、本實用新型所涉及的一種新的氣室結構上採取了最為簡單的直氣室結構，不需高精度的磨削、拋光和對光譜波長具有較高反射率的貴重金屬一鉬、金等金屬內壁的鍍膜工藝過程，具有生產工藝簡單、成本低的特點。二、本實用新型所涉及的一種新的氣室結構在直氣室結構上採取了雙層結構，設置於氣室內管與外管之間的圓環柱形摺疊疏水型過濾芯具有比現有技術過濾膜的比表面積大的特點，在極大提高了響應能力的同時，極大地延長了系統的連續工作時間。三、本實用新型所涉及的一種新的直氣室結構，不僅大幅度降低了極少數粉塵汙染後所帶來的對氣體濃度的計算結果的影響，而且平行光吻合朗伯-比爾定律所表述的經驗方程，減少了氣體濃度的定量算法的難度。

圖I為本實用新型的結構示意圖；[0027]其中，I-氣室外殼；2_氣室內殼；3_發射端；4_接收端；5_過濾芯；6-前蓋；7-後
至JHL ο
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的具體實施方式
作進一步描述，以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術 方案，而不能以此來限制本實用新型的保護範圍。如圖I所示，本實用新型具體實施的技術方案是一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構，包括氣室內殼2、過濾芯5、氣室外殼I、前蓋6、後蓋7、發射端3和接收端4 ;所述氣室內殼2和氣室外殼I均為圓環體結構，在所述氣室內殼2的圓周面上均布開有小孔，所述氣室外殼I的內徑大於氣室內殼2的外徑；在前蓋6和後蓋7上開有通孔；其連接關係在於所述過濾芯5包裹在氣室內殼2外表面，將包裹有過濾芯5的氣室內殼2安裝在氣室外殼I內並使氣室內殼2和氣室外殼I之間留有間隙作為氣體傳輸通道，前蓋6和後蓋7與氣室外殼I和氣室內殼2的兩端均固定連接，前蓋6和後蓋7的通孔與氣室外殼I和氣室內殼2之間的氣體傳輸通道貫通，在前蓋6端面處連接有發射端3，在後蓋7端面連接有接收端4。所述過濾芯5為圓環柱形摺疊疏水型過濾芯。所述前蓋6與氣室外殼I和氣室內殼2是通過螺栓或螺絲連接。所述後蓋7與氣室外殼I和氣室內殼2是通過螺栓或螺絲連接。以上所述僅是本實用新型的優先實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構，其特徵在於包括氣室內殼(2)、過濾芯(5)、氣室外殼(I)、前蓋(6)、後蓋(7)、發射端(3)和接收端(4);所述氣室內殼(2)和氣室外殼(I)均為圓環體結構，在所述氣室內殼(2)的圓周面上均布開有小孔，所述氣室外殼(I)的內徑大於氣室內殼(2)的外徑；在前蓋(6)和後蓋(7)上開有通孔； 其連接關係在於所述過濾芯(5)包裹在氣室內殼(2)外表面，將包裹有過濾芯(5)的氣室內殼(2)安裝在氣室外殼(I)內並使氣室內殼(2)和氣室外殼(I)之間留有間隙作為氣體傳輸通道，前蓋(6)和後蓋(7)與氣室外殼(I)和氣室內殼(2)的兩端均固定連接，前蓋(6)和後蓋(7)的通孔與氣室外殼(I)和氣室內殼(2)之間的氣體傳輸通道貫通，在前蓋(6)端面連接有發射端(3)，在後蓋(7)端面連接有接收端(4)。
2.根據權利要求I所述的一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構，其特徵在於所述過濾芯(5)為圓環柱形摺疊疏水型過濾芯。
3.根據權利要求I或2所述的一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構，其特徵 在於所述前蓋(6)與氣室外殼(I)和氣室內殼(2)是通過螺栓或螺絲連接。
4.根據權利要求I或2所述的一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構，其特徵在於所述後蓋(7)與氣室外殼(I)和氣室內殼(2)是通過螺栓或螺絲連接。
專利摘要本實用新型屬於光電及微機電系統技術領域，涉及一種氣室結構，特別涉及一種用於非色散型光譜氣體分析儀的氣室結構。包括氣室內殼、過濾芯、氣室外殼、前蓋、後蓋、發射端和接收端；所述氣室內殼和氣室外殼均為圓環體結構，在所述氣室內殼的圓周面上均布開有小孔，所述氣室外殼的內徑大於氣室內殼的外徑；在前蓋和後蓋上開有通孔；本實用新型所涉及的一種新的直氣室結構，不僅大幅度降低了極少數粉塵汙染後所帶來的對氣體濃度的計算結果的影響，而且平行光吻合朗伯-比爾定律所表述的經驗方程，減少了氣體濃度的定量算法的難度。
文檔編號G01N21/01GK202649108SQ20122032430
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者李永輝, 易宏, 黃家新 申請人:昆明斯派特光譜科技有限責任公司