[發明專利]高分辨率紅外氣體傳感器

無效

• 申請號: 201010131273.1
• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN101825566A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 張小水;鐘克創;張永懷;秦偉山;楊清永;姜朝陽;祁澤剛
• 申請（專利權）人: 鄭州煒盛電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 徐皂蘭

技術領域

本發明涉及一種紅外氣體傳感器，具體地說，涉及一種高分辨率紅外氣體傳感器。

背景技術

現有的紅外氣體傳感器因受自身體積的限制，其光學通道的光程很短，致使傳感器的測試靈敏度較低，只能進行定性的氣體濃度測量，很難進行高靈敏度和高精度的氣體測試；現有的紅外氣體傳感器只是對紅外吸收原理的一種簡單應用，具有部分紅外原理特征，還缺少一些較為完備的功能，例如抗水氣干擾、溫度補償、空氣校準、數字輸出等功能，還無法適應惡劣環境，無法滿足高精度、高要求的應用領域。

為此，人們一直在尋求一種適于實用的技術解決方案。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種體積小巧、性價比高、功能完善、使用方便、高靈敏度、高精度的高分辨率紅外氣體傳感器。

本發明所采用的技術方案如下：一種高分辨率紅外氣體傳感器，包括防爆外殼、設置于防爆外殼一開口端的防爆冶金粉末網、設置于防爆外殼另一開口端的防爆外殼蓋、設置在防爆外殼蓋上的輸出管腳、紅外氣體探測器和紅外光源，其中，在防爆外殼內部依次設置有光學腔體、信號控制與采集電路板和主電路板，所述光學腔體內設置有光學通道，所述光學腔體靠近所述防爆冶金粉末網方向的腔壁上設置有通氣孔，所述光學腔體的腔壁上設置有紅外氣體探測器安裝孔和紅外光源安裝孔，所述紅外氣體探測器和所述紅外光源分別安裝在所述紅外氣體探測器安裝孔和所述紅外光源安裝孔內，所述紅外氣體探測器的探測端設置在所述光學通道內的一端，所述紅外光源的發光端設置在所述光學通道內的另一端；在所述防爆外殼蓋與所述主電路板之間澆注有環氧樹脂，在所述信號控制與采集電路板與所述主電路板之間澆注有環氧樹脂；所述信號控制與采集電路板上設置有信號控制與采集電路，所述主電路板上設置有電源電路和主控電路；所述電源電路分別連接所述信號控制與采集電路和所述主控電路，所述信號控制與采集電路連接所述主控電路，所述紅外氣體探測器和所述紅外光源的管腳分別連接所述信號控制與采集電路，所述輸出管腳一端連接所述主控電路；所述光學通道呈螺旋形。

基于上述，所述光學通道呈阿基米德螺旋形，所述光學通道內壁鍍金。

基于上述，所述光學腔體包括安裝在一起的銅質光學腔體上蓋和銅質光學腔體下蓋；所述紅外氣體探測器安裝孔和所述紅外光源安裝孔分別設置在所述光學腔體上蓋上，所述通氣孔設置在所述光學腔體下蓋上。

基于上述，在所述光學腔體與所述防爆冶金粉末網之間設置有防水透氣膜。

基于上述，所述主控電路包括有MCU電路和連接MCU電路的加熱控制電路，所述加熱控制電路的控制輸出端連接加熱電阻一端，所述加熱電阻另一端接地。

基于上述，所述信號控制與采集電路包括有可調穩壓電源電路、場效應管、兩路高性能運算放大器電路和溫度傳感器，其中，所述可調穩壓電源電路的電壓輸出端連接所述紅外光源以提供電源，所述場效應管連接在所述紅外光源以控制紅外光源開關；所述MCU電路連接所述場效應管以發送控制方波；所述紅外氣體探測器的輸出端分別連接兩路高性能運算放大器電路的輸入端，兩路所述高性能運算放大器電路的輸出端連接所述MCU電路，所述溫度傳感器的輸出端連接所述MCU電路。

基于上述，所述光學腔體上蓋上設置有加熱電阻安裝槽，所述加熱電阻設置在所述加熱電阻安裝槽內。

基于上述，所述電源電路是電壓可調節穩壓電源電路；所述電源電路的電壓輸出端連接所述MCU電路的ADC參考電壓輸入腳。

基于上述，所述主控電路還包括有連接MCU電路的數模轉換電路，所述MCU電路還包括有MCU外部晶振電路和MCU編程接口。

本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著進步，具體說，該傳感器能在直徑為28.5mm、高度為24mm的微小空間內，利用呈阿基米德螺旋形的光學通道實現紅外氣體探測的功能；在有限的空間內，采用阿基米德螺旋形的光學通道，可使光程得以大幅度提高，進而可提高傳感器的測試靈敏度和精度；

該紅外傳感器采用的防爆外殼、防爆冶金粉末網和防爆外殼蓋構成了一個防爆性能良好的防爆體，且在所述防爆外殼蓋與所述電路板之間澆注有環氧樹脂，更進一步的增強了傳感器的密封性能和防爆性能；

該傳感器在狹小的空間內增加了智能加熱功能，保證氣體不在傳感器內凝結，達到了抗濕氣的目的，具有不受水氣影響的能力；

該傳感器具有為紅外光源獨立供電的電路，使電源電壓的波動對紅外光強的影響降低到最小，利于提高傳感器精度；

該傳感器根據傳感器的特性進行了電路改進，提高了電路的精度和穩定性，進而利于提高傳感器的精度和靈敏度；