[發明專利]一種具有彎管氣室的氣體傳感器

無效

• 申請號: 201310009456.X
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103091279A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 張欣翼;王曉川;許麗娜
• 申請（專利權）人: 四川匯源科技發展股份有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明涉及電子元器件技術領域，特別涉及一種氣體傳感器。

背景技術

利用紅外光譜吸收原理來檢測氣體濃度是氣體檢測的一種新技術。紅外光譜吸收主要是指雙原子和多原子分子對紅外光具有特定吸收峰這一特性，具有這種原子結構的氣體在紅外輻射波段都有一條或若干條自己的特征吸收譜線，而吸收的光能量與氣體在紅外光區內的濃度有一定關系，因此，可以利用此特性來設計某種設備裝置進行氣體濃度的檢測。紅外光穿過被測氣體時，特征頻率譜線的紅外光能就會被氣體吸收，使該頻率的紅外光的強度減弱，通過檢測紅外光的強度變化值就可以得出被檢測氣體的濃度。非分散紅外(Non-Diffraction?Infrared,NDIR)氣體傳感器就是利用這一原理工作的，它由一個紅外光源，一個吸收氣室以及一個帶有濾光片的紅外探測器組成。相對于分光紅外技術而言，NDIR氣體傳感器結構簡單易集成，成本低，適用于安全監測場所的現場監測，因此近年來發展迅速。

NDIR技術的主要原理是利用朗伯—比爾（Lambert—Beer）定律得到的NDIR氣體傳感器濃度的計算公式：

C=1μ(v)LLnI0(v)I(v)]]>

其中，v代表紅外頻率，I₀(v)和I(v)分別代表頻率為v的紅外光的入射和出射光強度，μ(v)是被檢測氣體對頻率為v的紅外光的吸收系數，C是氣體濃度，L是吸收氣體光程長度。在上式中，μ(v)是常數項，因此，NDIR氣體傳感器檢測精度由L和I₀(v)/I(v)決定。

對于紅外光入射光強和出射光強比值I₀(v)/I(v)的測量是通過熱釋電紅外探測器實現的，其原理是：熱釋電紅外探測器有兩個通道，相當于有兩路吸收光線，一路為測量通道，其窄帶濾光片透射頻率與被測氣體紅外吸收峰頻率對應；另一路則為參考通道，其窄帶濾光片透射頻率遠離被測氣體紅外吸收峰頻率。當光源發出的紅外光通過檢測氣體到達熱釋電紅外探測器后，熱釋電紅外探測器測量通道電信號大小受被檢測氣體的影響會發生變化，因此可以認定為I(v)；而參考通道不受被檢測氣體的影響，其電信號大小不變，因此可以認定為I(v)。當存在零漂、光源的功率不穩定以及雜質微塵干擾等因素時，它們影響到測量通道和參考通道電信號的大小，將測量通道電信號與參考通道電信號相比，可以消除這些因素的干擾。從上述分析可知，提高熱釋電紅外探測器的靈敏度可以影響I₀(v)/I(v)，進而提高NDIR氣體傳感器的檢測精度。

要提高探測精度，使傳感器可以探測到很低的氣體濃度，至少能覆蓋主要有害氣體的最低爆炸極限值，一個有效措施就是提高有效吸收光程L。現有的NDIR氣體傳感器的氣室多為直筒式結構，受系統整體體積的限制，此種結構導致紅外有效光程長度有限，吸收不充分，因此測量精度較低。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種高精度，小體積，便攜化的氣體傳感器。

本發明的一種具有彎管氣室的氣體傳感器，包括光腔氣室、光源、光源端封閉裝置、探測器、探測器端封閉裝置，所述光源端封閉裝置、和探測器端封閉裝置位于光腔氣室的兩端，尺寸與光腔氣室相匹配，分別用于放置光源和探測器，其特征在于，所述光腔氣室為彎管結構。

本發明在不增大NDIR傳感器系統大小的前提下，盡量增加有效吸收光程，盡量增加光能的利率，保證高精度，小體積，便攜化。

進一步的，所述光腔氣室為半圓形彎管結構；

所述光源端封閉裝置可設置為半球形罩杯結構，所述探測器端封閉裝置可設置為圓柱形罩杯結構；

在所述光腔氣室、光源端封閉裝置和探測器端封閉裝置的內壁可設置有反光層，以增加被測氣體在光腔氣室內部的發射效率，減少光能衰減；