[發明專利]氣體濃度測量裝置

有效

• 申請號: 200710305061.9
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101470075A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 周慧玲;武志剛;梁愷;顏彥;石川;岑建;葉繼倫
• 申請（專利權）人: 深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭 燕

【技術領域】

本發明涉及氣體檢測領域，具體涉及一種用于氣體濃度測量的測量 裝置。

【背景技術】

目前在醫療設備領域的氣體濃度檢測儀的測量原理一般都是基于非 色散紅外光譜分析技術，即根據被測氣體對某一波段紅外光的吸收特性， 選擇特定波段的紅外光通過氣體樣本，紅外光的衰減量與被測氣體樣本的 濃度符合Beer-Lambert定律。由于不同的被檢測氣體對特定波長的紅外光 有吸收作用，測量經吸收衰減后的光強就可以計算得到被測氣體中感興趣 的組分含量。例如，現有用來檢測混合氣體中氣體濃度的測量設備與方法， 包括對人體呼吸氣體中二氧化碳(CO2)、笑氣(N₂O)、麻醉氣體(如地氟 醚(Desflurane)、異氟醚(Isoflurane)、氟烷(Halothane)、七氟醚 (Sevoflurane)、氨氟醚(Enflurane)等氣體濃度進行測量的一些裝置， 利用了紅外光譜吸收原理，從待測氣體中抽取一定量的樣本送入檢測氣室 中，通過一個紅外探測器，測量經過檢測氣室后的一組特定波長的紅外光 強。如CO₂濃度檢測儀利用CO₂分子在紅外光波長4.26um處有一個顯著 的吸收峰，通過檢測4.26um波段紅外光的衰減量來計算出相應的CO₂濃 度，而N₂O濃度檢測儀則利用N₂O分子在紅外光波長3.9um處有一個顯 著的吸收峰，通過檢測3.9um波段紅外光的衰減量來計算出相應的N₂O濃 度。

對應不同的波段采用同一探測器和信號處理電路，在同一時刻只能保 證一種氣體在某一特定檢測范圍區域內的精度，然而，醫用氣體濃度檢測 領域內常需要同時檢測多種氣體，現有的一種做法是采用透光片輪和安裝 在透光片輪上的若干濾光片，透光片輪可旋轉，寬光譜的紅外光依次透過 濾光片，得到與被測氣體相對應的窄帶光，窄帶光通過充有被測氣體的氣 室后照射在傳感器上，傳感器將光信號轉變為電信號輸出到后續的處理器 進行處理，從而可檢測出不同光通道的光吸收情況。但這種方案存在著以 下缺點：

1、由于多通道的光共用同樣的探頭設計和后續信號處理電路，通道之 間存在相互干擾，影響測量結果的一致性、準確性和穩定性。

2、傳感器的響應度低。

【發明內容】

本發明的主要目的就是提供一種能夠同時測量多種氣體濃度的氣體濃 度測量裝置，其傳感器對光信號的響應度高、信噪比好。

本發明的次一目的就是提供一種能夠同時測量多種氣體濃度的氣體濃 度測量裝置，其輸出的信號一致性好、穩定性和準確性高且結構簡單、成 本低。

為實現上述目的，本發明提供一種氣體濃度測量裝置，包括：

光源，用于提供紅外光；

傳感器，用于感測光信號并將所述光信號轉換成電信號后輸出；

光源限形孔，其位于所述光源和所述傳感器之間光路上，用于改變所 述光源射出的光束形狀，所述光源限形孔的形狀與傳感器的感光區域的形 狀相匹配；

可旋轉斬波輪，位于所述光源和傳感器之間，所述斬波輪上開有至少 兩個濾光通孔；

至少兩個濾光片，所述濾光片分別安裝于所述濾光通孔中，用于透過 特定波段的帶通光；

測量氣室，用于容納被測氣體，所述測量氣室設置于所述斬波輪和傳 感器之間的光路上，所述光源發出的光順序經過濾光片和測量氣室后照射 到所述傳感器上。

其中，所述傳感器的感光區域的形狀優選為方形，所述光源限形孔的 形狀優選為扇形或梯形或方形，且所述光源限形孔的寬度和長度分別等于 或大于所述感光區域的寬度和長度。

在所述斬波輪的兩側分別緊貼有前蓋板和后蓋板，所述前蓋板和后蓋 板上開有與濾光通孔相對應的通光孔，所述通光孔的形狀與傳感器的感光 區域的形狀相匹配。

所述濾光通孔和后蓋板通光孔的形狀為扇形或梯形或方形，所述濾光 通孔和后蓋板通光孔的寬度和長度分別等于或大于所述感光區域的寬度 和長度。

在改進的實施例中，所述濾光片的光學參數配置至少根據中心波長、 透過率和半波寬選定，所述斬波輪上各個濾光片的透過率和半波寬的乘積 都屬于同一數量級。