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为了便于分析处理光学干涉式甲烷探测器使用中出现的问题，有必要了解探测器的光学系统，其光学系统如图1所示。
图1
光源1发出的光经过聚光镜2和狭缝3到达平面镜4，然后穿过空气室5和甲烷室6，通过平面镜的反射和折射产生干涉条纹，然后通过物镜9穿过折射棱镜7和反射棱镜8，最后进入望远镜系统10，在分划板上产生清晰明亮的干涉条纹。
在实际维护和使用中，了解测量仪器的光干涉原理和传播线，可以对日常工作的开展起到积极有效的作用。
1、光干涉条纹间距变化的产生
测量仪器内部靠近光源处有一个光学元件平面镜。这种平面镜通常称为平行玻璃。平面镜及其配套底座固定在仪器本体上。光线通过聚光镜后，以45°的夹角射到平面镜上。同时，镜体向后倾斜约55'。利用光的反射和折射原理产生两束平行光束，达到光干涉的条件。
干涉条纹间距的宽度与平行光束的间距d以及屏幕与狭缝之间的距离L有关。距离L默认不变光的干涉原理，间距d会根据倾斜角度55'的变化而变化。为了使条纹间距宽度满足要求，平面镜不得移动。一旦移动，交叉角将变为 45°，倾斜角变为 55'。反射后，光线不能进入气室或导致干涉条纹消失或干涉条纹宽度改变。当平面镜体与底座、仪器体之间的倾斜角度远小于55°时，甲烷气室受压，条纹间距变宽，无法读取。如果倾斜角度远大于55'光的干涉原理，则条纹间距变窄，压力与之前相反。合理减小或增大底座与本体的倾斜角度，条纹间距的宽度即可调节。
2. 干涉条纹间距大小的确定
光学干涉甲烷检测器的干涉条纹宽度应满足式(1)。
介质：x——甲烷含量； nc——甲烷的折射率； na——空气的折射率； L——气室长度，mm； δ——光程差。
每个干涉条纹的具体位置是基于光的波动原理。当光线相互干涉、相互加强时，就会出现明亮的条纹。亮条纹(即光程差)满足方程(2)。
δ=kλ(2)
式中：k=0,1,2...； λ——可见光的平均波长。
将式(2)代入式(1)可得
即各干涉条纹的具体位置满足式(3)。
以量程0～10%、气室长度L=120mm的甲烷计为例。 20℃时贝语网校，可见光的平均波长为0.，甲烷气体的折射率为1.，空气的折射率为1.。代入式（1）和（2）可知：当k分别取k=0、1、2……时，如果第一干涉条纹（第一亮条纹）与光学干涉甲烷探测器分划板上的零刻度线对齐，则第二干涉条纹条纹对应甲烷含量为1.75%的刻度线，第三干涉条纹对应甲烷含量为3.50%的刻度线，第四干涉条纹对应甲烷含量为5.25%的刻度线，第五条干涉条纹对应于甲烷含量为7.00%的刻度线。
调整0～10%范围内的测量仪器基本误差时，可参照上述原理，调整第一条干涉条纹，使之与分划板的零刻度线重合，如第五条干涉条纹和7.00 ％甲烷。若内容刻度线重合，则判定示值误差合格。
3. 干涉条纹常见问题的处理
通过对测量仪器的光学干涉原理的分析，在调整光路的过程中，如果施加压力后出现干涉条纹向相反方向移动，则可以确定平面镜的倾斜角度向前，可以通过调整平面镜的倾斜角度来解决问题。当干涉条纹倾斜且平面镜和折射棱镜放置正确后，调整反射棱镜或其底座，使返回光平行，恢复干涉条纹。
当分划板上的图像不清晰或干涉条纹之间的宽度不符合要求时，调整物镜的前后位置来改变成像距离L，就可以调整光干涉条纹之间的宽度小范围内。顺光方向移动可以使条纹间距变宽，反之，顺光方向移动可以使条纹间距变窄，同时图像清晰度发生变化。
通过对光学干涉甲烷检测仪原理的分析，可以帮助我们解决一些有时难以处理但在实际中经常遇到的问题，从而保证检测仪校准的顺利完成。
结尾
本文发表于《中国计量》杂志2019年第12期