一种氦气浓度检测装置的制作方法

1.本实用新型属于气体检测技术领域，涉及一种氦气浓度检测装置。


背景技术：

2.氦气作为一种惰性气体，是一种极其稀缺的不可再生资源，主要用于飞艇浮力、惰性保护、色谱分析、导热、检漏、光棒光纤、潜水呼吸等领域。因为氦气在空气中含量极少且价格较高，采用氦气作为检漏气源使用不可避免地会增加成本。随着通信和电子工业的快速发展，国内氦气资源日益紧张，需要依赖进口，价格高昂，对应用氦气的企业来说是非常贵重的原料。
3.由于氦气具有分子小质量轻、扩散穿透性强、反应快且稳定等特点，因其特殊的物理化学性质，可作为优秀的示踪气体被广泛的应用于各种产品生产的检漏工艺中。氦气检漏设备都需要配备氦气浓度仪，以用来及时监测检漏工艺中氦气的浓度。目前，在线氦气浓度仪主要是热导式，需要把工艺中的氦气导入到浓度仪的测试腔中，测试后排放到大气。虽然单次测量所需的氦气量不大，但由于需要高频次测量才能及时掌握检漏工艺中氦气的浓度，而且氦气检漏设备中的气体压力较高，导致在浓度监测时氦气的大量流失，造成了氦气资源的浪费，生产成本的增加。
4.cn 206235438u公开了一种氦气浓度关联型氦气检漏系统，包括用于检测氦气浓度的氦气检漏仪，其与被试物的内部空腔以抽吸管道连通；氦气混合气源装置，其具有以管道相连的喷枪，喷枪与被试物的外部连通；及回收泵，其设置于抽吸管道的管路之上。虽然能够将使用的氦气进行回收，但其并未明确氦气检漏仪的具体结构及其检测方式。
5.cn 206235437u公开了一种广范围检漏的氦气检漏仪，其包括高感应度检漏装置，所述高感应度检漏装置包括依次连通的分析管、涡轮分子泵、辅助泵，在所述涡轮分子泵与辅助泵之间并联设有低感应度检漏装置；所述低感应度检漏装置包括：通用浓度计，所述通用浓度计的进气端通过第一阀与所述辅助泵的排气管道相连通，所述排气管道的末端设有排气口；所述通用浓度计的进气端还通过第二阀与所述辅助泵的进气管道相连通；所述通用浓度计的排气端口设有排气管道，所述排气管道的末端设有排气口；低感应度吸入探头，其与所述通用浓度计的排气端口相连通。该氦气检漏仪可对不同氦气泄漏量进行检漏，但其检漏仪的结构较为复杂，也未明确氦气的回收处理，以避免氦气的流失。
6.综上所述，对于氦气检漏时氦气浓度的检测，还需要合理设置检漏装置的结构及其位置关系，使得氦气检测后能够回收，避免氦气的流失。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种氦气浓度检测装置，在氦气检漏过程中，在检漏设备管路的旁路上设置浓度检测装置，对氦气浓度进行检测，所述装置的结构划分明确，测量简便，可在线测出管路中氦气浓度，且气体检测后还可汇入检漏设备管路，不会造成氦气的损失，成本较低。
8.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.本实用新型提供了一种氦气浓度检测装置，所述装置与检漏设备管路并联安装，所述装置从一端至另一端包括依次相连接的激光光源部、吸收池部、光电探测器部、信号处理部以及浓度显示屏，所述吸收池部的两端分别设有气体入口和气体出口，靠近激光光源部的一端设气体入口，靠近光电探测器部的一端设气体出口。
10.本实用新型中，所述氦气浓度检测设备与检漏设备管路并列设置，构成循环连接，从检漏设备管路中分流出的气体经过检测设备检测后再返回检漏设备管路，无氦气流失；根据所述氦气浓度检测装置的结构部件的构成，利用激光穿过待检测气体时，其中某种组分对光的吸收特性，测量经过待检测气体后光强的衰减程度，从而得出该组分的浓度，进而得出气体中氦气的浓度，该检测过程由于信号处理部的预存数据，无需人工计算，直接得出氦气浓度；所述装置结构简单，可进行在线检测，灵敏度高，且不会造成氦气的流失与浪费，降低氦气的应用成本。
11.以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。
12.作为本实用新型优选的技术方案，所述激光光源部发出的激光朝向吸收池部方向。
13.作为本实用新型优选的技术方案，所述激光光源部包括760nm分布式反馈激光器。
14.本实用新型中，所述激光光源部发射激光波长的选择760nm，主要是根据待测气体中氦气和空气的组成，利用氧气在760nm波长下的强吸收，而其它组分在该波长下不存在吸收谱线的特性，由此通过光强的衰减可得出氧气浓度，两者呈正比关系，由于氧气在空气中的含量固定，由氧气浓度得出空气浓度，剩余的则为氦气浓度。
15.作为本实用新型优选的技术方案，所述吸收池部气体入口的通入气体包括氦气和空气。
16.作为本实用新型优选的技术方案，所述吸收池部的气体入口和气体出口均与检漏设备管路相连，所述气体经过吸收池部返回检漏设备管路。
17.作为本实用新型优选的技术方案，所述光电探测器部接收经过吸收池部的激光，并将其转化为光电信号。
18.作为本实用新型优选的技术方案，所述信号处理部中储存光电信号强度，并与通入气体中的氧气浓度相对应。
19.本实用新型中，所述氦气浓度检测装置中信号处理部对接受到的信号进行滤波、放大，并依据预存数据进行计算处理，得出氦气浓度值，数据输出到浓度显示屏。
20.作为本实用新型优选的技术方案，所述激光光源部、吸收池部、光电探测器部和信号处理部依次组合连接形成一个整体，所述信号处理部通过信号线与浓度显示屏相连。
21.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
22.(1)本实用新型在检漏设备管路的旁路上设置氦气浓度检测装置，通过所述装置结构部件的构成，可在线测出管路中氦气浓度，且气体检测后还可汇入检漏设备管路，不会造成氦气的损失；
23.(2)本实用新型所述装置结构划分明确，测量简便，无需复杂操作与计算，灵敏度高，适用性广。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例1提供的氦气浓度检测装置的结构示意图；
25.其中，1
‑
激光光源部，2
‑
吸收池部，21
‑
气体入口，22
‑
气体出口，3
‑
光电探测器部，4
‑
信号处理部，5
‑
浓度显示屏。
具体实施方式
26.为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明，但下述的实施例仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。
27.本实用新型具体实施方式部分提供了一种氦气浓度检测装置，所述装置与检漏设备管路并联安装，所述装置从一端至另一端包括依次相连接的激光光源部1、吸收池部2、光电探测器部3、信号处理部4以及浓度显示屏5，所述吸收池部2的两端分别设有气体入口21和气体出口22，靠近激光光源部1的一端设气体入口21，靠近光电探测器部3的一端设气体出口22。
28.以下为本实用新型典型但非限制性实施例：
29.实施例1：
30.本实施例提供了一种氦气浓度检测装置，所述装置的结构示意图如图1所示，所述装置与检漏设备管路并联安装，所述装置从一端至另一端包括依次相连接的激光光源部1、吸收池部2、光电探测器部3、信号处理部4以及浓度显示屏5，所述吸收池部2的两端分别设有气体入口21和气体出口22，靠近激光光源部1的一端设气体入口21，靠近光电探测器部3的一端设气体出口22。
31.所述激光光源部1发出的激光朝向吸收池部2方向。
32.所述激光光源部1为760nm分布式反馈激光器。
33.所述吸收池部2气体入口21的通入气体包括氦气和空气。
34.所述吸收池部2的气体入口21和气体出口22均与检漏设备管路相连，所述气体经过吸收池部2返回检漏设备管路。
35.所述光电探测器部3接收经过吸收池部2的激光，并将其转化为光电信号。
36.所述信号处理部4中储存光电信号强度，并与通入气体中的氧气浓度相对应；
37.所述氧气浓度为4.2％时，则对应的空气含量为20％，剩余的则为氦气，浓度为80％。
38.所述激光光源部1、吸收池部2、光电探测器部3和信号处理部4依次组合连接形成一个整体，所述信号处理部4通过信号线与浓度显示屏5相连。
39.实施例2：
40.本实施例提供了一种氦气浓度检测装置，所述装置与检漏设备管路并联安装，所述装置从一端至另一端包括依次相连接的激光光源部1、吸收池部2、光电探测器部3、信号处理部4以及浓度显示屏5，所述吸收池部2的两端分别设有气体入口21和气体出口22，靠近激光光源部1的一端设气体入口21，靠近光电探测器部3的一端设气体出口22。
41.所述激光光源部1发出的激光朝向吸收池部2方向。
42.所述激光光源部1为760nm分布式反馈激光器。
43.所述吸收池部2气体入口21的通入气体包括氦气和空气。
44.所述吸收池部2的气体入口21和气体出口22均与检漏设备管路相连，所述气体经过吸收池部2返回检漏设备管路。
45.所述光电探测器部3接收经过吸收池部2的激光，并将其转化为光电信号。
46.所述信号处理部4中储存光电信号强度，并与通入气体中的氧气浓度相对应；
47.所述氧气浓度为14.7％时，则对应的空气含量为70％，剩余的则为氦气，浓度为30％。
48.所述激光光源部1、吸收池部2、光电探测器部3和信号处理部4依次组合连接形成一个整体，所述信号处理部4通过信号线与浓度显示屏5相连。
49.上述实施例中所述装置的运行过程包括：
50.激光光源部1发出波长760nm的激光，射入充满氦气与空气混合气的吸收池部2。由于吸收池内氦气与空气的混合气中的氧气分子对760nm波长的光存在强吸收，即氧气分子在760nm波长下存在吸收谱线，而混合气中其他气体分子在760nm波长下不存在吸收谱线，故入射光在通过吸收池部2后光强衰减是由于混合气中的氧气分子导致的，光强衰减程度与氧气分子浓度存在正比关系；出射光由光电探测器3接收并转换为光电信号传送给信号处理部4，信号处理部4中预存储光源信号强度与氧气浓度的对应数据；信号处理部4对接收到的信号进行滤波、放大，并依据预存数据进行计算处理，得出氦气浓度值，数据输出到浓度显示屏5。
51.其中，氧气浓度与氦气浓度的换算过程为：根据氧气占通入气体中的体积分数以及氧气在空气中的体积分数，计算对应该部分的空气所占体积分数，除了空气外，剩余的即为氦气，可得出氦气体积分数即浓度。
52.综合上述实施例可以看出，本实用新型在检漏设备管路的旁路上设置氦气浓度检测装置，通过所述装置结构部件的构成，可在线测出管路中氦气浓度，且气体检测后还可汇入检漏设备管路，不会造成氦气的损失；所述装置结构划分明确，测量简便，无需复杂操作与计算，灵敏度高，适用性广。
53.申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细装置，但本实用新型并不局限于上述详细装置，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细装置才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。