[實用新型]一種測量氣體濃度的裝置

有效

• 申請號: 201320058211.1
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN203324177U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 陳璐
• 申請（專利權）人: 深圳市理邦精密儀器股份有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉;王雨時

技術領域

本實用新型涉及測量濃度的領域，特別涉及一種測量氣體濃度的裝置。

背景技術

在醫用領域，通過測量和分析患者呼出的氣體濃度來檢查和診斷患者情況，是一種常用的技術手段。如呼出的CO2測量、N2O測量/麻醉氣體測量等。通常的檢測方式是使用非分光紅外法（NDIR）。其測量原理是特定的氣體會吸收特定波長的紅外能量；而且氣體的濃度越大，對紅外光的吸收越多。如二氧化碳和笑氣的吸收峰值于4～5微米紅外波段，而麻醉氣體（氟烷、安氟醚、異氟醚、七氟醚、地氟醚）的吸收峰位于8～13微米紅外波段。則利用非分光紅外法制作的氣體濃度測量裝置可以通過窄帶濾光片來選擇特定波長的紅外光來測量某種氣體，通過在該濾光片透光光譜的光強衰減來計算該氣體濃度。

常用的非分光紅外法測量氣體濃度的裝置主要包括幾個部分：驅動單元、紅外光源、檢測氣室（帶進氣口和出氣口）、紅外傳感器、處理單元等。由于目前技術中使用的廣譜紅外光源的發光能力有限，再經過窄帶濾光片濾去大部分的光，到達紅外傳感器的紅外光能量總是非常微弱。為提高信號強度，業內常使用增加光源功率、增大氣室透光孔徑、或使用更高靈敏度的傳感器等方法。但是，上述方法都有較大的局限性：增強光源工作功率會導致光源壽命下降；增大氣室孔徑會導致氣體濃度的測量響應時間變慢；更改靈敏度的傳感器則意味著需要更高的成本；因此并不能完全解決該問題。

實用新型內容

為克服上述缺陷，本實用新型的目的即在于一種測量氣體濃度的裝置。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

本實用新型的一種測量氣體濃度的裝置，包括按照光信號傳播方向依次連接的紅外光源、第一透鏡、檢測氣室、窄帶濾光片及紅外傳感器；所述紅外光源用于發出廣譜紅外光；所述第一透鏡用于匯聚紅外光；所述檢測氣室包括檢測氣體進入的進氣口和檢測氣體流出的出氣口，且該檢測氣室用于容納吸收紅外光的被測氣體；所述窄帶濾光片用于將廣譜紅外光過濾為窄帶紅外光；所述紅外傳感器用于接收紅外光信號，并將該紅外光信號轉換為電信號；其中，還包括驅動單元及信號處理單元；該驅動單元與紅外光源相連，用于驅動紅外光源發光；所述信號處理單元與紅外傳感器相連，用于接收所述電信號，并對該電信號進行信號調理、信號放大及模數轉化處理，并根據處理的信號計算出待測氣體的濃度值。

本實用新型的一種測量氣體濃度的裝置，還包括設置于檢測氣室與窄帶濾光片之間的第二透鏡，用于匯聚通過被測氣體吸收后剩余的紅外光。

本實用新型的一種測量氣體濃度的裝置，所述檢測氣室的前端及后端具有透過紅外光的寬帶窗鏡，且該寬帶窗鏡將測量氣室的前端和后端封閉。

本實用新型的一種測量氣體濃度的裝置，所述窄帶濾光片包括第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片，所述第一窄帶濾光片與第二凸透鏡平行設置，并且該第一窄帶濾光片的中心波長處于待測氣體對紅外光的吸收帶內，用于作為測量光的通道；所述第二窄帶濾光片與第二凸透鏡垂直設置，并且該第二窄帶濾光片的中心波長處于待測氣體對紅外光的吸收帶外，用于作為參考光的通道。

本實用新型的一種測量氣體濃度的裝置，所述紅外傳感器包括第一紅外傳感器及第二紅外傳感器；該第一紅外傳感器與第一窄帶濾光片平行設置，用于接收測量光通道的信號光；該第二紅外傳感器與第二窄帶濾光片平行設置，用于接收參考光通道的信號光。

本實用新型的一種測量氣體濃度的裝置，所述窄帶濾光片包括第一窄帶濾光片及第二窄帶濾光片；所述第二透鏡包括兩個豎直放置的凸透鏡，并且分別平行設置有第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片。

本實用新型的一種測量氣體濃度的裝置，所述出廣譜紅外光的波長范圍為1～20um。

本實用新型的一種測量氣體濃度的裝置，所述第一透鏡及第二透鏡均為凸透鏡。

本實用新型的一種測量氣體濃度的裝置，其特征在于，所述待測氣體的濃度值計算公式為y=f(IM/IREF),其中為經過待測氣體吸收后的紅外光強度，為未經過待測氣體吸收的紅外光強度，y為待測氣體濃度值。