CN106338490A - 红外光检测水浓度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了红外光检测水浓度传感器，通过红外光发生装置调节***，使红外光发生装置产生特定波长的红外光，并经过校准光滤镜与准直镜片使红外光垂直通过水蒸汽吸收室，到达红外光电信号转换器上，红外光电信号转换器将接收到的信号通过光纤传输到红外信号处理器上，分析计算出水蒸汽吸收室内气体中的水蒸汽浓度，其优点是结构简单，操作方便，反应速度快，灵敏度高，受外部环境的温度、湿度的变化而引起的检测误差小。
Description
技术领域
本发明涉及激光检测水浓度领域，尤其红外光检测水浓度领域。
背景技术
针对近年来的气体中水蒸汽浓度的检测方法有越来越多的应用，目前普高采用电解法传感器进行检测，其检测的时间较长，灵敏度也较差，受外部环境影响较大，产生的误差也较大，成本也高，因此提供一种高精度、高灵敏度、方便操作，数据准确，价格优惠的测试水蒸汽浓度的传感显得尤为重要。
根据不同的样品制备预备气体方法有微小差异，但是检测过程一致。常用方法就是将预备气体通过电解传感器，电解传感器与通入气体中的水蒸汽发生电解反应，传感器将电解的信号传输到信号处理器上分析计算出所通过气体的浓度。此电解过程不仅比较复杂，而且受到外部环境的温度、湿度的影响较大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是在于提供红外光检测水浓度传感器，其不仅结构简单，操作方便，反应速度快，灵敏度高，受外部环境的温度、湿度的变化而引起的检测误差小。
为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现：
一种红外光检测水浓度传感器，包括信号发生器、第一、第二光纤、红外光发生装置、第一、第二校准滤光镜与准直镜、水蒸汽吸收室、红外光电信号转换器、信号处理器，其中，所述信号发生器、所述第一光纤、所述红外光发生装置、所述第一校准滤光镜与准直镜组成红外光发生装置调节***；所述信号发生器通过第一光纤与红外光发生装置连接，红外光发生装置调节***固定于水蒸汽吸收室的上部；
所述信号处理器、所述第二光纤、所述红外光电信号转换器、所述第二校准滤光镜与准直镜组合成红外光信号检测***；所述信号处理器通过第二光纤与红外光电信号转换器连接，红外光信号检测***固定于水蒸汽吸收室的下部。
进一步地，所述水蒸汽吸收室上设有水蒸汽进口和水蒸汽出口。
进一步地，还包括第一、第二光纤连接套、第一、第二密封圈，所述信号发生器通过第一光纤与红外光发生装置连接，经第一光纤连接套、第一密封圈密封固定于水蒸汽吸收室的上部；所述信号处理器通过第二光纤与红外光电信号转换器连接，经第二光纤连接套、第二密封圈密封固定于水蒸汽吸收室的下部。
进一步地，所述第一、第二光纤为石英光纤。
进一步地，所述第一、第二校准光滤镜与准直镜片为将各种通过光波过滤变成单一的或是一组区间的最终可以被水吸收并产生吸收峰的装置。
进一步地，所述水蒸气吸收室直径最小为0.5mm，长度最小0.5mm。
进一步地，所述水蒸气吸收室为刚性或柔性水蒸气吸收室，水蒸气吸收室形状为直线状或弯曲状。
进一步地，所述红外光电信号转换器包括各种晶体的、非晶体的、陶瓷的能将光信号转换成电信号的所有红外光吸收探测装置。
进一步地，所述红外光发生装置用于产生光线，所述光线为最终能够被水吸收并产生吸收峰的光线，所述光线包括红外光、可见光、激光、微波，所述红外光发生装置的组成部分为光波发生器或各种能产生白光、红外光、可见光、激光、微波的装置。
进一步地，所述红外光为从紫外光到微波之间的整个区段的光线，它的波长范围从10-2～10-7米。
本发明通过红外光发生装置调节***，使红外光发生装置产生特定波长的红外光，并经过第一校准光滤镜与准直镜片使红外光垂直通过水蒸汽吸收室，到达红外光电信号转换器上，红外光电信号转换器将接收到的信号通过光纤传输到红外信号处理器上，分析计算出水蒸汽吸收室内气体中的水蒸汽浓度。本发明结构简单，操作方便，反应速度快，灵敏度高，受外部环境的温度、湿度的变化而引起的检测误差小。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构全剖示意图；
图中：1、信号发生器，2、第一光纤，3、红外光发生装置，4、第一光纤连接套，5、第一密封圈，6、第一校准滤光镜与准直镜，7、水蒸汽进口，8、水汽吸收室，9、水蒸汽出口，10、红外光电信号转换器，11、信号处理器,12、电缆线，13、第二光纤，14、第二光纤连接套，15、第二密封圈，16、第二校准滤光镜与准直镜；
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步的说明：
如图1所示，红外测水浓度传感器，包括信号发生器1、第一、第二光纤2，13、红外光发生装置3、第一、第二光纤连接套4，14、第一、第二密封圈5，15、第一、第二校准滤光镜与准直镜6，16、水蒸汽进口7、水蒸汽吸收室8、水蒸汽出口9、红外光电信号转换器10、信号处理器11，信号发生器1、信号处理器11均与电缆线12连接，其中，信号发生器1、第一光纤2、红外光发生装置3、第一校准滤光镜与准直镜6组成红外光发生装置调节***；信号处理器11、第二光纤13、红外光电信号转换器10、第二校准滤光镜与准直镜16组合成红外光信号检测***；
信号发生器1用于接收外部信号，调节红外光发生装置3产生的波长。第一、第二光纤2，3用于信号的传输，可以有效防止外部信号的干扰及提高传输的效率。其中，红外光发生装置3用于产生光线，该光线为最终能够被水吸收并产生吸收峰的光线，这个光线可以是红外光、可见光、激光、微波、电磁波，这个红外光发生装置的组成部分可以是光波发生器，可以是各种类型的能产生白光、红外光、可见光、激光、微波、电磁波的装置，其材料和组成结构不限。红外光发生装置3根据信号发生器1给出的信号，发生所需波长的红外光。第一、第二校准光滤镜与准直镜片6、16是指将各种通过光波过滤变成单一的或是一组区间的最终可以被水吸收并产生吸收峰的装置，第一校准滤光镜与准直镜6用于过滤无效的光源，并使红外光垂直通过于水蒸汽吸收室8。
红外光电信号转换器10包括各种晶体的、非晶体的、陶瓷的能将光信号转换成电信号的所有红外光吸收探测装置。
第一、第二光纤2，13为石英光纤，其中，石英光纤，可以是其它材质的光线也可以是各种材质的电缆，并且在不使用光纤或电缆的情况也可以产生符合以上要求的装置，水蒸汽吸收室8直径最小为0.5mm，长度最小为0.5mm，可以是直线的也可以是弯曲的，可以是刚性的也可以是柔性的，可以是圆形也可以是球形，可以是单一途径也可以是多组光线折叠。由于水蒸汽吸收室8需要比较高的密封性，在光纤连接套与水蒸汽吸收室8的连接中间采用密封圈密封，具体地，信号发生器1通过第一光纤2与红外光发生装置3连接，经第一光纤连接套4、第一密封圈5、第一校准滤光镜与准直镜6密封固定于水蒸汽吸收室8的上部；信号处理器11通过第二光纤13与红外光电信号转换器10连接，经第二光纤连接套14、第二密封圈15、第二校准滤光镜与准直镜16密封固定于水蒸汽吸收室8的下部；水蒸汽吸收室8上设有水蒸汽进口7和水蒸汽出口9。在测试过程中水蒸汽通过水蒸汽进口7进入到水蒸汽吸收室8内再从水蒸汽出口9流出，整个测试过程水蒸汽持续通过水蒸汽吸收室8，水蒸汽吸收室8下端的红外光电信号转换器10与信号处理器11时刻对吸收室内的气体进行检测计算。
本发明所述红外光指的是从紫外光到微波之间的整个区段的光线，它的波长范围从10-2～10-7米。
本发明通过红外光发生装置调节***，使红外光发生装置3产生特定波长的红外光，并经过第一校准光滤镜与准直镜片6使红外光垂直通过水蒸汽吸收室8，到达红外光电信号转换器10上，红外光电信号转换器10将接收到的信号通过第二光纤13传输到红外信号处理器11上，分析计算出水蒸汽吸收室8内气体中的水蒸汽浓度。本发明结构简单，操作方便，反应速度快，灵敏度高，受外部环境的温度、湿度的变化而引起的检测误差小。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变和变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种红外光检测水浓度传感器，其特征在于：包括信号发生器、第一、第二光纤、红外光发生装置、第一、第二校准滤光镜与准直镜、水蒸汽吸收室、红外光电信号转换器、信号处理器，其中，所述信号发生器、所述第一光纤、所述红外光发生装置、所述第一校准滤光镜与准直镜组成红外光发生装置调节***；所述信号发生器通过第一光纤与红外光发生装置连接，红外光发生装置调节***固定于水蒸汽吸收室的上部；
所述信号处理器、所述第二光纤、所述红外光电信号转换器、所述第二校准滤光镜与准直镜组合成红外光信号检测***；所述信号处理器通过第二光纤与红外光电信号转换器连接，红外光信号检测***固定于水蒸汽吸收室的下部。
2.根据权利要求1所示红外光检测水浓度传感器，其特征在于：所述水蒸汽吸收室上设有水蒸汽进口和水蒸汽出口。
3.根据权利要求1所述的红外光检测水浓度传感器，其特征在于：还包括第一、第二光纤连接套、第一、第二密封圈，所述信号发生器通过第一光纤与红外光发生装置连接，经第一光纤连接套、第一密封圈密封固定于水蒸汽吸收室的上部；所述信号处理器通过第二光纤与红外光电信号转换器连接，经第二光纤连接套、第二密封圈密封固定于水蒸汽吸收室的下部。
4.根据权利要求1所述的红外光检测水浓度传感器，其特征在于：所述第一、第二光纤为石英光纤。
5.根据权利要求1所述的红外光检测水浓度传感器，其特征在于：所述第一、第二校准光滤镜与准直镜片为将各种通过光波过滤变成单一的或是一组区间的最终可以被水吸收并产生吸收峰的装置。
6.根据权利要求1所述的红外光检测水浓度传感器，其特征在于：所述水蒸气吸收室直径最小为0.5mm，长度最小0.5mm。
7.根据权利要求1所述的红外光检测水浓度传感器，其特征在于：所述水蒸气吸收室为刚性或柔性水蒸气吸收室，水蒸气吸收室形状为直线状或弯曲状。
8.根据权利要求1所述的红外光检测水浓度传感器，其特征在于：所述红外光电信号转换器包括各种晶体的、非晶体的、陶瓷的能将光信号转换成电信号的所有红外光吸收探测装置。
9.根据权利要求1所述的红外光检测水浓度传感器，其特征在于：所述红外光发生装置用于产生光线，所述光线为最终能够被水吸收并产生吸收峰的光线，所述光线包括红外光、可见光、激光、微波，所述红外光发生装置的组成部分为光波发生器或各种能产生白光、红外光、可见光、激光、微波的装置。
10.根据权利要求9所述的红外光检测水浓度传感器，其特征在于：所述红外光为从紫外光到微波之间的整个区段的光线，它的波长范围从10-2～10-7米。
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