用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光腔衰蕩光譜技術領域中的測試腔，具體涉及一種用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔。
【背景技術】
[0002]光腔衰蕩光譜技術(以下簡稱CRDS技術)是一種高靈敏的吸收光譜技術，常常用作痕量氣體檢測以及鏡片反射率測量。
[0003]CRDS技術的歷史起源于1961年，當時Jackson通過通過改進法布里-珀羅腔增加了測量精度。1973年，Kastler測量到一束脈沖光進入法布里-珀羅腔后，由于鏡面的反射損耗，在腔后檢測到隨指數衰減的信號。1980年，隨著鍍膜技術的革新，鏡面反射率不斷的提高，傳統技術已經很難達到反射率測量的要求，Herbelin使用光學腔相移技術精確地得到了鏡面反射率。1984年，Anderson首次提出使用腔衰蕩技術測量鏡面反射率。到了 1988年，O，Keef e和Deacon首次提出了 CRDS技術，并用脈沖激光器測量了02在630nm處得吸收線，但是由于脈沖激光器線寬寬，頻率穩定度差，測量得到的分辨率很低。1996年D.Roman ini提出基于連續激光器的CRDS技術，基于連續激光器的高重復率、高穩定度和低噪聲，大大提高了檢測靈敏度。
[0004]根據朗伯比爾定律，當一束強度為1的光穿過氣體吸收介質時，強度會由于介質的吸收而衰減，檢測到的透射光強度將減小，而且光程越大，強度減小越明顯。吸收光譜技術就是通過比較初始光強以及透射光強的變化關系從而反演出吸收介質的濃度。光腔衰蕩光譜技術通過使用兩片高反鏡作為光學腔，將吸收光程大大增加，從而增加了探測靈敏度，光進入光學腔后在兩個高反鏡之間來回反射，每一次反射都會由于吸收介質的吸收而衰減，腔后的透射光將呈現指數衰減的形式，通過測量透射光強的衰減時間得到腔內的吸收介質濃度。從以上過程可以看出，不同于其他光譜技術，光腔衰蕩光譜技術測量的是光強的時間特性，而不是強度特性，所以光強度的起伏對于測量并沒有影響，從而對激光光源穩定性的依賴有所減小。
[0005]腔長在光腔衰蕩光譜技術中具有重要作用，在設計階段需要通過調整腔長以確定適合于特定被測氣體的腔長值。現有技術中大多采用固定長度的測試腔，設計完成后，針對于固定長度的測試腔其被測氣體的種類以及測量的動態范圍都會受到選定的腔長的限制，無法靈活的擴展，而能夠調節腔長的測試腔也存在很多不足之處，尤其是其密封性能達不到使用要求，往往造成使用效果的不足。
[0006]由于上述原因，本發明人對現有的測試腔技術做了深入研究，以便設計出能夠解決上述問題的測試腔。
【發明內容】
[0007]為了克服上述問題，本發明人進行了銳意研究，設計出一種腔內長度可調節的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，通過精確的測量和反饋，以及精確的進給制動系統，實現測試腔所包含的內腔管和外腔管之間精確的相對位移，從而實現腔體的內部長度調節，從而完成本發明。
[0008]具體來說，本發明的目的在于提供以下方面:
[0009](I) —種用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，該測試腔包括能夠相對滑動的內腔管I和外腔管2。
[0010](2)根據上述(I)所述的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，所述內腔管I和外腔管2之間保持密封。
[0011](3)根據上述(I)所述的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，在所述內腔管I和/或外腔管2上開設有進氣口和/或出氣口。
[0012](4)根據上述(I)所述的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，在內腔管I和/或外腔管2內設置有用于光腔衰蕩光譜技術的光學元件。
[0013](5)根據上述(I)所述的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，在所述內腔管I和/或外腔管2外部還設置有用于控制、測量所述內腔管I和/或外腔管2運動的控制組件。
[0014](6)根據上述(5)所述的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，所述控制組件包括執行機構4、驅動單元5、測量單元6、和控制單元7。
[0015](7)根據上述(1)-(6)之一所述的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，在所述內腔管I和外腔管2之間設置有密封單元3。
[0016](8)根據上述(7)所述的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，所述密封單元3包括第一密封圈31和第二密封圈32，所述第一密封圈31和第二密封圈32都呈環狀，其截面都為一端開口的U型；
[0017]優選地，在第一密封圈31上靠近所述內腔管I或外腔管2的外壁上設置有梯形凹槽33，在第二密封圈32上靠近所述內腔管I或外腔管2的外壁上設置有梯形凹槽33。
[0018](9)根據上述(8)所述的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，在第一密封圈31和第二密封圈32的開口端內都嵌入有用于向外撐大所述U型開口的支撐部件；
[0019]優選地，在第一密封圈31的開口端內嵌入的支撐部件為凸型壓緊環34，在第二密封圈32的開口端內嵌入的支撐部件為V型彈簧35。
[0020](10)根據上述(7)-(9)之一所述的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，其特征在于，所述密封單元3安裝在內腔管I和/或外腔管2上；
[0021]優選地，所述密封單元有一個或兩個或多個；
[0022]更優選地，在所述內腔管I和/或外腔管2上開設有用于容納所述密封單元的環形槽。
[0023]本發明所具有的有益效果包括:
[0024](I)根據本發明提供的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔具有控制組件，通過控制組件帶動內腔管或外腔管，使得測試腔的腔長可以靈活調節，根據測試的需要增加和縮短腔長。
[0025](2)根據本發明提供的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔通過調節測試腔的腔長，使得單一測試腔適用于不同種類氣體濃度的測量。
[0026](3)根據本發明提供的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔通過調節測試腔的腔長，增加了測量的動態范圍。
【附圖說明】
[0027]圖1示出根據本發明一種優選實施方式的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔結構示意圖；
[0028]圖2示出根據本發明另種優選實施方式的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔結構示意圖
[0029]圖3示出根據本發明另種優選實施方式的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔的密封單元結構示意圖
[0030]圖4示出根據本發明又種優選實施方式的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔結構示意圖
[0031]圖5示出根據本發明一種優選實施方式的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔的具體結構示意圖。
[0032]附圖標號說明:
[0033]1-內腔管
[0034]2-外腔管
[0035]3-密封單元
[0036]31-第一密封圈
[0037]32-第二密封圈
[0038]33-梯形凹槽
[0039]34-凸型壓緊環
[0040]35-V 型彈簧[0041 ] 4-執行機構
[0042]5-驅動單元
[0043]6-測量單元
[0044]7-控制單元
[0045]8-傳動塊
[0046]9-腔鏡
[0047]10-壓電陶瓷
[0048]11-殷鋼柱套
【具體實施方式】
[0049]下面通過附圖和實施例對本發明進一步詳細說明。通過這些說明，本發明的特點和優點將變得更為清楚明確。
[0050]在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0051]根據本發明提供的用于光腔衰蕩光譜技術的連續可調長度測試腔，如圖1中所示，該測試腔包括能夠相對滑動的內腔管I和外腔管2，所述內腔管I和外腔管2內部都具有足夠的預定空間，以便于放置其他部件，作為優選的實施方式，內腔管I和外腔管2的外形近似，大小略有不同，內腔管一端嵌入到外腔管中，二者可以相互滑動，達到長度可調的效果。優選地，所述內腔管I和外腔管2都采用具有低熱脹系數的殷鋼材料制備，在內腔管I和外腔管2的端面上設計置有中空的殷鋼柱套11，其中優選地，在外腔管2的殷鋼柱套上鑲有壓電陶瓷10，用于腔鏡的微調。
[0052]在一個優選的實施方式中，所述內腔管和外腔管之間保持密封，優選地，在內腔管和外腔管之間設置有密封單元3，以實現內腔管和外腔管之間的密封，另外，