[發明專利]溫補一體紅外吸收式氣體傳感器及檢測裝置

有效

• 申請號: 201110359648.4
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN102495018A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王兆祥;王忠;徐月清;劉紅亮
• 申請（專利權）人: 濟南火哨安全科技有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G01N21/15
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 馬祥明

技術領域

本發明屬于借助于測定材料的化學或物理性質來測試或分析材料的設備，特別是利用紅外光測試氣體成分的的測試設備。

背景技術

現有的紅外氣體檢測技術一般都是采用紅外光源和紅外接收器集成在同一電路板的同一平面上，紅外光源是通過鏡面反射原理返回到接收端的，光路通道大多采用管式螺旋形或管式45度反射型，光路通道被環封在一個狹小的管狀腔體內，光路通道光程短，且經過多次反射，紅外光源功率損失較大，使得該類傳感技術對氣體的檢測靈敏度和穩定性不高。

中國專利CN?101825566A和CN?102128804A公開的采用阿基米德螺旋形光路紅外氣體傳感器和∏形折疊光路紅外氣體傳感器均采用在銅基體上切割光路槽并進行金質鍍膜工藝，氣體通道采用冶金粉末網罩作為防護裝置。以上專利設計精巧，體積小，但加工難度和裝配誤差都較大，且一體化的設計氣體過濾網罩不可置換，清潔難度大。

發明內容

為了克服現有的紅外氣體傳感器采用螺旋型或∏型反射結構整個光通道都是封閉一個小的腔體內，其光氣通道的開放度不夠，紅外光源自身的集熱會造出光腔與外界溫差，就會產生光通道內壁結露或霧化的不足，本發明提供一種溫補一體紅外吸收式氣體傳感器及檢測裝置，該溫補一體紅外吸收式氣體傳感器及檢測裝置是一種溫補一體、光氣隔離、單光束雙波長、參檢同室的紅外吸收式氣體傳感器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種溫補一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是：包括自上而下相互連接在一起的光杯、光筒及底座，光杯與光筒螺紋連接，安裝在底座的固定通孔內的螺栓將底座固定在光筒底部，光杯上部裝有帶有外部接口的信號處理電路板，信號處理電路板下方并列安裝著裝有紅外光源的聚光杯和裝有紅外接收器的集光杯，光杯底部凹槽里裝有光氣隔離鏡片，光筒靠近光杯一端筒壁上開有氣體交換孔，底座中心凹槽內裝有反射鏡片，周邊設有氣體交換底孔。

所述的紅外接收器為自身帶溫度傳感的參比檢測和氣體檢測一體式的熱電堆紅外探測器；或不帶溫度傳感但必須是參比檢測和氣體檢測一體的紅外探測器，并須將外置溫度傳感器緊貼在紅外探測器的外殼上固定。

所述的傳感器外設有金屬材料防護罩，防護罩頂帽與防護罩體螺紋連接，安裝在底部螺孔內的螺栓將防護罩底座固定在防護罩體底部，防護罩體周邊設有氣體交換長孔，其內壁上附有空氣過濾面料層，防護罩底座設有空氣過濾棉層。

所述的集光杯和聚光杯表面鍍有金屬反光膜。所述的光筒內表面鍍有金屬反光膜。

所述的反射鏡片為表面經高光潔拋光的整體金屬鉬板。

所述的光杯上部信號處理電路板分為模擬放大板和帶微處理器控制板，放大板和控制板之間、電路板和光杯之間以及至外部接口的空間內使用環氧樹脂澆封。

所述的空氣過濾面料層為具有憎水憎油性能的透氣性高的空氣過濾面料。

所述的光筒為兩端帶進排氣孔的鍍膜密封腔室，其外部裝有定量氣體采集泵。

所述的光氣隔離鏡片為藍寶石玻璃鏡片或氟化鈣鏡片。

所述的信號處理電路板的電路結構為：微處理器通過調制電路與紅外光源相連接，紅外接收器連接參比放大電路和檢測放大電路，參比放大與檢測放大電路合成后產生氣體檢測信號經高速A/D傳到微處理器，參比放大生成的鏡片污染信號經高速A/D傳到微處理器，紅外接收器內嵌的溫度傳感經電路處理產生一個溫度檢測信號同樣經高速A/D傳到微處理器，微處理器將A/D轉換后的各信號數據處理后轉化為與氣體濃度成線性比例的D/A可識別的對應數據，再由D/A輸出一個與氣體濃度成線性比例的模擬量信號值經傳感器外部接口傳出，外部接口同時為微處理器提供電源和調零、校正等控制信號。

本發明的聚光罩和集光罩中心線根據設計光程長度按一定傾角延伸后交匯于紅外接收器和紅外光源的中心點對稱軸線的一點上，其光程長度為該點到光源中心點直線長度與該點到接收器中心點的直線長度之和。這樣，通過設計不同的傾角改變光程長度，可以設計出不同量程跨度的紅外檢測器，大大提高了產品系列化的進度。

裝配在光杯上的隔離鏡片用于隔離紅外探測器與光氣通道，保持紅外探測器集光罩內的空氣穩定性，使得本技術設備可用于室外環境下，不受高速氣流和高潮濕度的影響，確保設備了的檢測穩定性。隔離鏡片應采用能夠至少透過3um～6um的寬頻紅外光譜頻段，優先選用藍寶石玻璃鏡片或氟化鈣鏡片。