一种光学气室及其计算总光程的方法
【专利摘要】本发明提供了一种光学气室及其计算总光程的方法，涉及光线分析仪对气体成分测量的领域，包括气室腔体模块和平面反射模块，所述的平面反射模块构成一两端开口的方体结构，方体结构的相邻侧面相互垂直，所述的方体结构由气室腔体模块固定，并且所述的气体腔室模块提供测试气体，根据该气室结构的形状选择坐标系，并且进行总光路计算。本发明结构简单，配合计算方法可以有效得出光线在气体中的总光程，实现在较小空间中光路最大化，并可减少光路重叠造成干涉问题。
【专利说明】一种光学气室及其计算总光程的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光线分析仪对气体成分测量的领域。
【背景技术】
[0002] 目前，应用于红外线分析仪中的气室主要包括直通式气室和多次反射式气室两 种，利用气体对光的吸收或散射，可以检测气体的浓度；其中直通式气室结构简单、气室容 积小、反应速度快，是工业中高浓度气体分析常用的方法。但是，直通式气室受标准机箱大 小规格的限制，使光程不超过20_，因此直通式气室仅限于高浓度气体的测量，多次反射气 室的特点是在有限的空间内利用多次反射的原理增大光程，从而增加光学深度，但是由于 气室结构的原因，现有的多次反射式气室的光程至少为800_，因此现有的多次反射气室 仅适合于微量气体的分析测量，也就是说传统气室无法得到范围为200mm-800mm的光程。 而检测仪器的信号强度与精度往往与气体在整个气室中的光程正相关。因此高精度的检测 仪器意味着气室的尺寸更大，体积更大，也意味着这样的气室设计不能够做得小巧便携。专 利号为200820123271. 6公开了一种多次反射气室，其利用多次反射的原理，可在一狭窄空 间内进行测量，然而，由于其所使用的反射面均为曲面镜，在多次反射光路中，光路在池腰 部一般有多次交叉重叠，在这部分重叠将会导致测量的准确性问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种利用两个平面反射镜构成的多次折返光路的光学气室， 使得相同大小相同体积的气室，可避免光线重叠交叉同时测量更精确。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用以下方案： 一种光学气室，包括气室腔体模块和平面反射模块，所述的平面反射模块构成一两端 开口的方体结构，方体结构的相邻侧面相互垂直，所述的方体结构由气室腔体模块固定，并 且所述的气体腔室模块提供测试气体。
[0005] 以上所述的一种光学气室的技术方案中，优选地，所述的平面反射模块为一 L型 的直角反射镜，两个所述的平面反射模块构成方体结构的外表面镀银膜，内表面为反射面。
[0006] 以上所述的一种光学气室的技术方案中，优选地，所述的直角反射镜构成长方体 或者正方体的方体结构。
[0007] 以下提供一种测量总光程的计算方法： 一种使用光学气室计算总光程的方法，气室腔体模块内设置由平面反射模块组合成方 体结构，方体结构的相邻侧面相互垂直，气室腔体模块预留光线出口、光线入口、气体出口 和气体入口，所述的方体结构由气室腔体模块固定，建立平面直接坐标系X-Y，方体结构内 部一直角的一边为X轴正轴，另一边为Y轴正轴，从光线入口入射的平面反射模块后，第一 次的反射点在X轴上，则第一反射点为（〇, y〇)，第二反射点为（χ〇, 0)，共经过四段共经四段 光路到达最初反射面即左侧镜面的第五个反射点为（〇，yi)，其中
【权利要求】
1. 一种光学气室，其特征在于：包括气室腔体模块和平面反射模块，所述的平面反射 模块构成一两端开口的方体结构，方体结构的相邻侧面相互垂直，所述的方体结构由气室 腔体模块固定，并且所述的气体腔室模块提供测试气体。
2. 根据权利要求1所述的一种光学气室，其特征在于：所述的平面反射模块为一 L型 的直角反射镜，两个所述的平面反射模块构成方体结构的外表面镀银膜，内表面为反射面。
3. 根据权利要求2所述的一种光学气室，其特征在于：所述的直角反射镜构成长方体 或者正方体的方体结构。
4. 一种使用光学气室计算总光程的方法，其特征在于：气室腔体模块内设置由平面 反射模块组合成方体结构，方体结构的相邻侧面相互垂直，气室腔体模块预留光线出口、 光线入口、气体出口和气体入口，所述的方体结构由气室腔体模块固定，建立平面直接坐 标系X-Y，方体结构内部一直角的一边为X轴正轴，另一边为Y轴正轴，从光线入口入射的 平面反射模块后，第一次的反射点在X轴上，则第一反射点为（〇, y〇)，第二反射点为（X。， 0)，共经过四段共经四段光路到达最初反射面即左侧镜面的第五个反射点为（0, yi)，其中
从,Υ = 0面出发，经过X = I面反射再返回.V = 0面，光线在X-方向共行进的距 离为Λ- = 21，其总光程为：
【文档编号】G01N21/01GK104155243SQ201410363307
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】刘明, 黄贵玉 申请人:北京大学东莞光电研究院