[實(shí)用新型]一種微型遠(yuǎn)紅外氣體濃度監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320855204.4
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN203658252U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建華;陳迎春
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/3581
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;孟卜娟

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于氣體濃度監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種微型遠(yuǎn)紅外氣體濃度監(jiān)測裝置，采用微型結(jié)構(gòu)、雙波長紅外監(jiān)測原理、自帶數(shù)字信號處理和溫度補(bǔ)償?shù)倪m用于遠(yuǎn)紅外波段的氣體濃度監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

雙波長紅外氣體濃度監(jiān)測是目前研究的熱點(diǎn)之一，具備如下優(yōu)點(diǎn)：能測量多種氣體、測量范圍寬、靈敏度高、精度高、穩(wěn)定性好、具有良好的選擇性、可靠性高、壽命長。

在很多領(lǐng)域?qū)怏w濃度監(jiān)測裝置的外形尺寸要求較為嚴(yán)格，本裝置在安裝和應(yīng)用的諸多場所具有明顯優(yōu)勢，是開發(fā)者追求的目標(biāo)。在裝置的氣室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，以往多采用有焦點(diǎn)的反射氣室來獲得紅外光在氣室內(nèi)的多次反射，使得探測器能夠得到足以反映被測氣體濃度變化的信號強(qiáng)度。但是構(gòu)造一個(gè)有焦點(diǎn)的反射氣室，需要進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算并通過精密加工才能獲得，這就增加了氣室的開發(fā)成本。通常，要在微小的裝置上集成較復(fù)雜的數(shù)字信號處理電路，因?yàn)榭臻g的限制是比較困難的，人們只得采用復(fù)雜的外部電路開發(fā)來反映被測氣體的濃度，這種做法增加了裝置二次開發(fā)的成本。

針對吸收區(qū)在遠(yuǎn)紅外波段的氣體，很難找到合適的光源，通過對光源進(jìn)行設(shè)計(jì)，能滿足遠(yuǎn)紅外區(qū)氣體濃度的監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種微型遠(yuǎn)紅外氣體濃度監(jiān)測裝置。該裝置采用雙波長紅外監(jiān)測原理，輔以合理的微型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形成一個(gè)無焦點(diǎn)的多次反射氣室，自帶數(shù)字信號處理、溫度補(bǔ)償，并具有數(shù)字信號輸出和OC報(bào)警輸出功能，具有監(jiān)測精度高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，滿足遠(yuǎn)紅外吸收區(qū)氣體的濃度監(jiān)測的需要。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種微型遠(yuǎn)紅外氣體濃度監(jiān)測裝置，由防水透氣膜1，外殼2，過濾網(wǎng)3，氣室壁Ⅰ4，氣室壁Ⅱ5，氣室壁Ⅲ6，內(nèi)襯7，電路板Ⅰ8，電路板Ⅱ9，6個(gè)電路引腳10，遠(yuǎn)紅外光源11，雙通道紅外探測器12組成一個(gè)整體。其構(gòu)造是：防水透氣膜1緊貼在外殼2上，過濾網(wǎng)3，氣室壁Ⅰ4，氣室壁Ⅱ5，氣室壁Ⅲ6，內(nèi)襯7，電路板Ⅰ8，電路板Ⅱ9，依次裝入外殼之內(nèi)并粘接牢固，6個(gè)電路引腳10焊接在電路板Ⅱ9上，并伸出以便于與外部的電連接，遠(yuǎn)紅外光源11和雙通道紅外探測器12裝在電路板Ⅰ8上，電路板Ⅰ8和電路板Ⅱ9之間的空隙灌注密封膠形成密封層14，底部使用蓋板15封住。遠(yuǎn)紅外光源11其上設(shè)置有光闌16和窗口片17，通過粘接進(jìn)行固定和密封，紅外光通過窗口片17從光闌16上的開孔中通過射入氣室。遠(yuǎn)紅外光源11和雙通道紅外探測器12通過內(nèi)襯7隔離，并通過氣室壁Ⅲ6上的參比透光孔20、測量透光孔21和光源孔22發(fā)出或接收紅外光，雙通道紅外探測器12前面設(shè)置有參比濾光片18和測量濾光片19。所述的參比濾光片18和測量濾光片19均為窄帶干涉濾光片，可通過選擇不同波長的濾光片對不同的氣體進(jìn)行測量，氣室壁Ⅰ4、氣室壁Ⅱ5和氣室壁Ⅲ6形成一個(gè)無焦點(diǎn)多次反射氣室24，氣室壁Ⅰ4形成氣室的頂面，其上有進(jìn)氣孔23允許氣體進(jìn)入氣室，氣室壁Ⅱ5形成氣室的側(cè)壁并提供氣室空間，氣室壁Ⅲ6形成氣室的底面和提供紅外光進(jìn)入和射出氣室的孔，氣室內(nèi)壁面全部鍍金反射膜以增加反射率，遠(yuǎn)紅外光源11發(fā)出的紅外光通過氣室壁Ⅲ6上的光源孔22進(jìn)入無焦點(diǎn)多次反射氣室24內(nèi)，雙通道紅外探測器12的參比濾光片18和測量濾光片19的前面分別有參比透光孔20和測量透光孔21形成參比通道和測量通道。無焦點(diǎn)多次反射氣室24所占空間較小，使得裝置下部空出的空間可以內(nèi)置較復(fù)雜的信號處理電路。

電路板Ⅰ8和電路板Ⅱ9上包括信號放大濾波、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、光源驅(qū)動(dòng)等功能電路，電路板Ⅰ8還包含一個(gè)溫度探測器，兩塊電路板之間通過電子連接件13相互聯(lián)系。裝置配備6個(gè)電路引腳10焊接在電路板Ⅱ9并伸出，分別為Vd、GND、TX、RX、OC1、OC2，Vd、GND是提供電源接入的引腳，TX、RX為發(fā)送和接收數(shù)字信號的引腳，能夠?qū)ν廨敵霰粶y氣體濃度的數(shù)值和寫入溫度補(bǔ)償和零點(diǎn)修正等參數(shù)，OC1、OC2為開路集電極輸出的引腳，分別提供氣體濃度的預(yù)報(bào)警值和報(bào)警值，預(yù)報(bào)警值和報(bào)警值可以根據(jù)實(shí)際使用需求自由設(shè)置，在連接TX、RX引腳后寫入即可。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)性相比的優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)效果為：