一種tdlas氣體測溫檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)檢測領(lǐng)域，具體涉及一種TDLAS氣體測溫檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，社會生產(chǎn)過程中產(chǎn)品檢測技術(shù)不斷提高，由原來的機(jī)械性質(zhì)的檢測手段逐步推進(jìn)到光電技術(shù)的檢測手段，其中氣體檢測為當(dāng)下最為熱門及具有社會市場的檢測手段，對氣體燃燒中的溫度及含量進(jìn)行實時監(jiān)控測量，主要應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)，工程化設(shè)備的溫度檢測，如鋼鐵廠、鍋爐場等。原有的機(jī)械測量溫度設(shè)備指標(biāo)較低，精確度低，測量范圍小，基本不能滿足工業(yè)化的高溫作業(yè)要求。對于光電檢測技術(shù)，激光檢測精度高，誤差小，系統(tǒng)搭建簡易，操作簡便，基本滿足工業(yè)生產(chǎn)檢測需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種TDLAS氣體測溫檢測裝置。
[0005]( 二)技術(shù)方案
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種TDLAS氣體測溫檢測裝置，所述測溫檢測裝置以燃燒氣體場7為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場7 —側(cè)的為光源發(fā)射端，位于燃燒氣體場7另一側(cè)的為光源接收端；
[0007]所述光源發(fā)射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號調(diào)試器3、激光信號發(fā)生器4、單模光纖12、激光合束器5、光纖準(zhǔn)直器6 ;其中，所述第一激光器2a自帶有第一激光驅(qū)動器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅(qū)動器；所述光源接收端包括:平凸透鏡8、積分球10、第一光電探測器、第二光電探測器、第一光電轉(zhuǎn)換器9a、第二光電轉(zhuǎn)換器％、光電變換器信號轉(zhuǎn)換線11 ;
[0008]所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發(fā)生器4、激光信號調(diào)試器3的電源線接口相互連接并統(tǒng)一連接至電源的供電接口電源線I ;所述激光信號發(fā)生器4分別連接第一激光驅(qū)動器、第二激光驅(qū)動器以及激光信號調(diào)試器3 ;所述單模光纖12分別連接第一激光器2a輸出端口、第二激光器2b輸出端口以及激光合束器5輸入端口 ；所述激光合束器5輸入端口分別連接第一激光器2a及第二激光器2b各自傳輸?shù)膯文９饫w12 ;所述光纖準(zhǔn)直器6連接在激光合束器5后端輸出端；
[0009]所述平凸透鏡8位于燃燒氣體場中相對于光源發(fā)射端的另一側(cè)，位于光源接收端的前端，且處于所述光纖準(zhǔn)直器6的出射路徑上，平凸透鏡8中心位置與光纖準(zhǔn)直器6中心位置共軸；所述積分球10位于平凸透鏡8后端，且平凸透鏡8焦距位置在積分球10入光孔徑中；積分球10內(nèi)部有一進(jìn)光口及兩路出光口，根據(jù)所述第一激光器2a及第二激光器2b的激光波長不同進(jìn)行濾光片分光，使得由一束光經(jīng)積分球10濾光片進(jìn)行分光，分出各自頻率光有出光口各自打出；在積分球10兩個出光口處各自設(shè)置有光電探測器，分為第一光電探測器及第二光電探測器，第一光電探測器連接第一光電轉(zhuǎn)換器9a，第二光電探測器連接第二光電轉(zhuǎn)換器9b ;且第一光電轉(zhuǎn)換器9a響應(yīng)波段與第一激光器2a工作波段相匹配，第二光電轉(zhuǎn)換器9b響應(yīng)波段與第二激光器2b工作波段相匹配，第一光電轉(zhuǎn)換器9a和第二光電轉(zhuǎn)換器9b后端通過光電變換器信號轉(zhuǎn)換線11連接計算機(jī)；其中，所述光纖準(zhǔn)直器6發(fā)出的激光束、平凸透鏡8、積分球10入光口徑三者在同一光軸各自中心對稱。
[0010](三)有益效果
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提出一種TDLAS氣體測溫檢測裝置，采用高能半導(dǎo)體可協(xié)調(diào)激光器作為工作光源，利用光學(xué)透鏡吸收聚焦的方法，檢測待測燃燒氣體的溫度，測量結(jié)果精確度高，系統(tǒng)搭建簡易，操作簡便。
[0012]本發(fā)明的有益效果:采用高能半導(dǎo)體可協(xié)調(diào)激光器作為工作光源，激光器在特定波動可變頻探測，探測范圍精確較寬，光束聚集性較好。測量結(jié)果精確度高，散失能量較小，系統(tǒng)搭建簡易，操作簡便。適用于工業(yè)生產(chǎn)檢測。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1-電源線、2a_第一激光器(自帶第一激光驅(qū)動器)、2b_第二激光器(自帶第二激光驅(qū)動器)、3-激光信號調(diào)試器、4-激光信號發(fā)生器、5-激光合束器、6-光纖準(zhǔn)直器、7-燃燒氣體場、8-平凸透鏡、9a-第一光電轉(zhuǎn)換器、9b-第二光電轉(zhuǎn)換器、10-積分球、11-光電變換器信號轉(zhuǎn)換線、12-單模光纖。
【具體實施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0016]為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種TDLAS氣體測溫檢測裝置，如圖1所示，所述測溫檢測裝置以燃燒氣體場7為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場7 —側(cè)的為光源發(fā)射端，位于燃燒氣體場7另一側(cè)的為光源接收端；
[0017]所述光源發(fā)射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號調(diào)試器3、激光信號發(fā)生器4、單模光纖12、激光合束器5、光纖準(zhǔn)直器6 ;其中，所述第一激光器2a自帶有第一激光驅(qū)動器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅(qū)動器；所述光源接收端包括:平凸透鏡8、積分球10、第一光電探測器、第二光電探測器、第一光電轉(zhuǎn)換器9a、第二光電轉(zhuǎn)換器％、光電變換器信號轉(zhuǎn)換線11 ;
[0018]所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發(fā)生器4、激光信號調(diào)試器3的電源線接口相互連接并統(tǒng)一連接至電源的供電接口電源線I ;所述激光信號發(fā)生器4分別連接第一激光驅(qū)動器、第二激光驅(qū)動器以及激光信號調(diào)試器3 ;所述單模光纖12分別連接第一激光器2a輸出端口、第二激光器2b輸出端口以及激光合束器5輸入端口 ；所述激光合束器5輸入端口分別連接第一激光器2a及第二激光器2b各自傳輸?shù)膯文９饫w12 ;所述光纖準(zhǔn)直器6連接在激光合束器5后端輸出端；
[0019]所述平凸透鏡8位于燃燒氣體場中相對于光源發(fā)射端的另一側(cè)，位于光源接收端的前端，且處于所述光纖準(zhǔn)直器6的出射路徑上，平凸透鏡8中心位置與光纖準(zhǔn)直器6中心位置共軸；所述積分球10位于平凸透鏡8后端，且平凸透鏡8焦距位置在積分球10入光孔徑中；積分球10內(nèi)部有一進(jìn)光口及兩路出光口，根據(jù)所述第一激光器2a及第二激光器2b的激光波長不同進(jìn)行濾光片分光，使得由一束光經(jīng)積分球10濾光片進(jìn)行分光，分出各自頻率光有出光口各自打出；在積分球10兩個出光口處各自設(shè)置有光電探測器，分為第一光電探測器及第二光電探測器，第一光電探測器連接第一光電轉(zhuǎn)換器9a，第二光電探測器連接第二光電轉(zhuǎn)換器9b ;且第一光電轉(zhuǎn)換器9a響應(yīng)波段與第一激光器2a工作波段相匹配，第二光電轉(zhuǎn)換器9b響應(yīng)波段與第二激光器2b工作波段相匹配，第一光電轉(zhuǎn)換器9a和第二光電轉(zhuǎn)換器9b后端通過光電變換器信號轉(zhuǎn)換線11連接計算機(jī)；其中，所述光纖準(zhǔn)直器6發(fā)出的激光束、平凸透鏡8、積分球10入光口徑三者在同一光軸各自中心對稱。
[0020]工作過程中，電源為整體檢測設(shè)備提供電壓，在供電的基礎(chǔ)上打開激光器(含啟動器)、激光信號調(diào)試器及激光信號發(fā)生器，其中信號發(fā)生器設(shè)定給出在相對檢測氣體頻率基準(zhǔn)值，并對信號調(diào)試器中在基準(zhǔn)值附近頻率及待測氣體重點采集的波長范圍并加載鋸齒波信號進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試后的激光束發(fā)出的光信號與調(diào)試時一致。激光在光纖介質(zhì)傳輸后在光纖出光口進(jìn)行光線的準(zhǔn)直后光束穿過燃燒場經(jīng)平凸透鏡折射聚焦到積分球中在積分球出口射出打在相應(yīng)的光電變換器中，在計算機(jī)中轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理計算出氣體實時溫度數(shù)據(jù)。
[0021]其中，此檢測裝系統(tǒng)加載于被檢測氣體的左右兩端，左端為發(fā)射部分，右端為接收部分。兩部分共同組成整體一套氣體實時檢測溫度系統(tǒng)。
[0022]其中，在激光器的選取中，根據(jù)所待檢測燃燒場氣體的波長譜線范圍來確定激光器的工作主要工作波段，其中選取的激光器在主要工作波段要與檢測氣體波段一致，波長浮動范圍略高于涵蓋待測波段，目的是在信號調(diào)諧波長中更能擴(kuò)大找到待測波長浮動的確定范圍值。
[0023]其中，激光器選取為兩種待測氣體吸收波長的激光器，目的對兩路激光信號進(jìn)行比對計算確定溫度。
[0024]其中，在激光的傳輸過程中，應(yīng)用單模光纖，且光纖傳輸與激光器匹配，單模光纖傳輸距離遠(yuǎn)，信號傳輸穩(wěn)定，衰減略低，符合工程化所需。
[0025]其中，兩路激光器傳輸?shù)墓饫w經(jīng)合束器，結(jié)合成一束兩種波長模式的激光。
[0026]其中，光纖出射端口連接激光準(zhǔn)直器，目的在于激光束射出為平行光。
[0027]其中，右端接收系統(tǒng)的平凸透鏡焦距在積分球入光孔徑中，目的是確保所有激光束經(jīng)聚焦后全部進(jìn)入積分球。
[0028]其中，積分球內(nèi)部有一進(jìn)光口及兩路出光口，根據(jù)兩激光器波長不同進(jìn)行濾光片分光，使得由一束光經(jīng)積分球濾光片進(jìn)行分光，分出各自頻率光有出光口各自打出。
[0029]其中，在積分球出光口安放光電轉(zhuǎn)換器，且轉(zhuǎn)換器響應(yīng)波段符合激光器主要工作波段，探測器后端轉(zhuǎn)換線連接計算機(jī)，并實時在計算機(jī)中傳輸轉(zhuǎn)換電信號圖像。
[0030]其中，整體檢測系統(tǒng)各器件空間位置調(diào)節(jié)完成后固定鎖定，發(fā)出的激光束、平凸透鏡、積分球入光口徑三者在同一光軸各