專利名稱：紅外線氣體濃度分析儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體濃度檢測裝置，尤其是一種紅外線氣體濃度分析儀，主要用來測量氣體中某種或幾種分子的濃度。
背景技術：
紅外氣體分析儀是利用光能量被氣體分子選擇特定頻率吸收的吸收光譜原理，來測量氣體的濃度。紅外氣體分析儀由光發射單元、氣室、光接收單元、數據處理單元以及其它輔助單元組成。光發射單元包括各種紅外光源，其發射的紅外光射入氣室，被氣室中的氣體吸收衰減后，照射到接收單元。接收單元一般包括紅外探測器，它將紅外光的吸收衰減變化量轉化為電信號變化量，該電信號被數據處理單元處理后，即可得到被測氣體中某些分子的濃度值。具體來說，光源發射出的特定波長的紅外光穿過被測氣體時，被測氣體吸收，導致特定頻率光的強度產生衰減，光強度的衰減與被測氣體濃度相關。因此，通過測量光強度衰減信息就可以分析獲得被測氣體的濃度。例如專利號為CN85104270、CN85104309、CN92112896.7、CN94194491.3、CN00803825.2、CN00238371.3、CN95206150.3的專利所公開的技術內容。通常氣室是含有被測氣體的較大尺寸的封閉部件或者是一段開放的空間，紅外光在其中是以近似直線傳播或者是經過多次反射的折線傳播的。因而氣室需要有一定的傳播長度產生足夠的光損耗，這使紅外線式氣體分析儀體積較大、笨重，并且需要對光發射單元、接收單元進行對準調節，這對分析儀的維護也產生重要問題。
發明內容
本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種結構緊湊的，適合便攜和廉價的紅外線氣體濃度分析儀。
本發明包括光發射單元、光接收單元、數據處理單元。中空的光子晶體光纖一端和光發射單元的紅外光源均連接在進氣連接單元上，并且光子晶體光纖的端口與光發射單元的紅外光源位置對應，實現光耦合。所述的進氣連接單元為中空，設有進氣口，待測氣體可以通過進氣口通入中空的光子晶體光纖。光子晶體光纖另一端和光接收單元的紅外探測器連接在出氣連接單元上，并且光子晶體光纖的端口與光接收單元的紅外探測器位置對應，實現光耦合。所述的出氣連接單元為中空，設有出氣口，光子晶體光纖中的待測氣體可以通過出氣口排出。光發射單元的控制信號輸入端和光接收單元的信號輸出端均與數據處理單元電連接。
所述的光發射單元的紅外光源可以通過連接光纖與進氣連接單元連接，連接光纖的端口與光子晶體光纖的端口位置對應，實現光耦合。所述的光接收單元的紅外探測器可以通過連接光纖與出氣連接單元連接，連接光纖的端口與光子晶體光纖的端口位置對應，實現光耦合。
所述的光發射單元的紅外光源或光接收單元的紅外探測器可以通過光濾波器與進氣連接單元或出氣連接單元連接。
所述的光發射單元的紅外光源或光接收單元的紅外探測器與連接光纖之間可以設有光濾波器。
所述的連接光纖的中部可以設有光濾波器。
本發明中的光發射單元、光接收單元和數據處理單元采用現有紅外氣體分析儀相應的裝置，為成熟技術。
本發明利用光子晶體光纖能束縛傳導光的特性以及其芯層可以是空心的特點，直接將光子晶體光纖的中空芯層作為氣室，光在其中以導波的形式傳播的。其主要優點是，由于光子晶體光纖具有柔韌性、可以卷曲起來，光在其中傳播也以導波的方式沿著光纖彎曲傳播，因而氣室的尺寸可以很小；增加光子晶體光纖的長度可以增加光傳播的路徑長度，從而增加氣體對光吸收的幅度，提高紅外線式氣體分析儀的性能；光子晶體光纖的重量很輕，能大幅減輕分析儀的重量。
圖1為本發明一個實施例的結構示意圖；圖2為本發明另一實施例的結構示意圖；圖3為本發明又一實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1如圖1所示，中空的光子晶體光纖6一端連接在進氣連接單元4上并與進氣連接單元4相通，另一端連接在出氣連接單元8上并與出氣連接單元8相通。進氣連接單元4為中空，設有進氣口5；出氣連接單元8為中空，設有出氣口7。待測氣體可以通過進氣連接單元4的進氣口5通入光子晶體光纖6，經過光子晶體光纖6通過出氣連接單元8的出氣口7排出，這樣光子晶體光纖6內充滿了待測氣體。光發射單元2的紅外光源3連接在進氣連接單元4上，控制信號輸入端與數據處理單元1電連接。光接收單元10的紅外探測器9連接在出氣連接單元8上，信號輸出端與數據處理單元1電連接。光子晶體光纖6的一個端口與光發射單元1的紅外光源3位置對應，另一個端口與光接收單元10的紅外探測器9位置對應，均實現光耦合。數據處理單元1控制的光發射單元2發射的紅外光射入光子晶體光纖6，被光子晶體光纖6中的氣體吸收衰減后，照射到光接收單元10，它將光強衰減變化量轉化為電信號變化量，該電信號被數據處理單元1處理后，即可得到被測氣體中某些分子的濃度值。
實施例2如圖2所示，中空的光子晶體光纖6一端連接在進氣連接單元4上并與進氣連接單元4相通，另一端連接在出氣連接單元8上并與出氣連接單元8相通。進氣連接單元4為中空，設有進氣口5；出氣連接單元8為中空，設有出氣口7。待測氣體可以通過進氣連接單元4的進氣口5通入光子晶體光纖6，經過光子晶體光纖6通過出氣連接單元8的出氣口7排出，這樣光子晶體光纖6內充滿了待測氣體。光發射單元2的紅外光源3通過連接光纖11連接在進氣連接單元4上，控制信號輸入端與數據處理單元1電連接。光接收單元10的紅外探測器9通過連接光纖12連接在出氣連接單元8上，信號輸出端與數據處理單元1電連接。光接收單元10的紅外探測器9和連接光纖12之間設有光濾波器13。與紅外光源3及與紅外探測器9連接的連接光纖11和12與光子晶體光纖6的兩個端口分別位置對應，均實現光耦合。數據處理單元1控制的光發射單元2發射的紅外光射入光子晶體光纖6，被光子晶體光纖6中的氣體吸收衰減后，照射到光接收單元10，它將光強衰減變化量轉化為電信號變化量，該電信號被數據處理單元1處理后，即可得到被測氣體中某些分子的濃度值。光濾波器13可以濾除不需要頻率的紅外光。
實施例3如圖3所示，中空的光子晶體光纖6一端連接在進氣連接單元4上并與進氣連接單元4相通，另一端連接在出氣連接單元8上并與出氣連接單元8相通。進氣連接單元4為中空，設有進氣口5；出氣連接單元8為中空，設有出氣口7。待測氣體可以通過進氣連接單元4的進氣口5通入光子晶體光纖6，經過光子晶體光纖6通過出氣連接單元8的出氣口7排出，這樣光子晶體光纖6內充滿了待測氣體。光發射單元2的紅外光源3通過連接光纖11連接在進氣連接單元4上，控制信號輸入端與數據處理單元1電連接。光接收單元10的紅外探測器9通過連接光纖12連接在出氣連接單元8上，信號輸出端與數據處理單元1電連接，連接光纖12的中部設有光濾波器13。與紅外光源3及與紅外探測器9連接的連接光纖11和12與光子晶體光纖6的兩個端口分別位置對應，均實現光耦合。數據處理單元1控制的光發射單元2發射的紅外光射入光子晶體光纖6，被光子晶體光纖6中的氣體吸收衰減后，照射到光接收單元10，它將光強衰減變化量轉化為電信號變化量，該電信號被數據處理單元1處理后，即可得到被測氣體中某些分子的濃度值。光濾波器13可以濾除不需要頻率的紅外光。
權利要求
1.紅外線氣體濃度分析儀，包括光發射單元、光接收單元和數據處理單元，其特征在于中空的光子晶體光纖一端和光發射單元的紅外光源均連接在進氣連接單元上，并且光子晶體光纖的端口與光發射單元的紅外光源位置對應，所述的進氣連接單元為中空，設有進氣口，待測氣體可以通過進氣口通入中空的光子晶體光纖；光子晶體光纖另一端和光接收單元的紅外探測器連接在出氣連接單元上，并且光子晶體光纖的端口與光接收單元的紅外探測器位置對應，所述的出氣連接單元為中空，設有出氣口，光子晶體光纖中的待測氣體可以通過出氣口排出；光發射單元的控制信號輸入端和光接收單元的信號輸出端均與數據處理單元電連接。
2.如權利要求1所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光發射單元的紅外光源通過連接光纖與進氣連接單元連接，連接光纖的端口與光子晶體光纖的端口位置對應；所述的光接收單元的紅外探測器通過連接光纖與出氣連接單元連接，連接光纖的端口與光子晶體光纖的另一端口位置對應。
3.如權利要求1所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光發射單元的紅外光源通過光濾波器與進氣連接單元連接。
4.如權利要求1所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光接收單元的紅外探測器通過光濾波器與出氣連接單元連接。
5.如權利要求2所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光發射單元的紅外光源和連接光纖之間設有光濾波器。
6.如權利要求2所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的光接收單元的紅外探測器和連接光纖之間設有光濾波器。
7.如權利要求2所述的紅外線氣體濃度分析儀，其特征在于所述的連接光纖的中部設有光濾波器。
全文摘要
本發明涉及一種紅外線氣體濃度分析儀。現有產品體積較大、不易維護。本發明包括光發射單元、光接收單元和數據處理單元。中空的光子晶體光纖一端和光發射單元的紅外光源均連接在進氣連接單元上，且位置對應。待測氣體可以通過進氣口通入光子晶體光纖。光子晶體光纖另一端和光接收單元的紅外探測器連接在出氣連接單元上，且位置對應。光子晶體光纖中的待測氣體可以通過出氣口排出。光發射單元的控制信號輸入端和光接收單元的信號輸出端均與數據處理單元電連接。本發明中直接將光子晶體光纖的中空芯層作為氣室，體積小、性能好。
文檔編號G01N21/35GK1800828SQ20061004913
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月17日 優先權日2006年1月17日
發明者盧山鷹 申請人:杭州電子科技大學