[發(fā)明專利]一種紅外氣體傳感器及檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410094249.3
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103868877A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉永平;劉丁鑫
• 申請（專利權）人: 劉永平;劉丁鑫
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 徐偉

1.一種紅外氣體傳感器，包括外殼（1）、內(nèi)筒體（2）和電路組件；其中，在內(nèi)筒體（2）的外部套有外殼（1），在內(nèi)筒體（2）的底部連接有電路組件；其特征在于：所述外殼（1）為中空圓筒，在外殼（1）的頂端設有向內(nèi)伸展的臺階（11）；所述臺階（11）呈環(huán)形；在臺階（11）的頂部覆蓋有一層過濾膜（12）；在臺階（11）的底部罩有一層金屬網(wǎng)（13），金屬網(wǎng)（13）的底面與通氣板（14）相連接；所述通氣板（14）為薄片金屬盤狀，在通氣板（14）上均布有一圈貫穿孔（15）；即由過濾膜（12）、金屬網(wǎng)（13）和通氣板（14）將外殼（1）的頂部開口覆蓋起來；所述內(nèi)筒體（2）為頂部封口的中空圓筒，在內(nèi)筒體（2）的底部設有向外延伸的環(huán)形邊（21），在內(nèi)筒體（2）的側(cè)壁上設有一個進光口（22）；在環(huán)形邊（21）上設有一個準三棱柱體，所述準三棱柱體由反射板（23）、擋光板（24）和弧形板（26）圍繞而成，其中反射板（23）與擋光板（24）相連處的棱角邊與進光口（22）左側(cè)的內(nèi)筒體（2）側(cè)壁相連接，弧形板（26）的底邊與環(huán)形邊（21）的一段邊緣相重合；在靠近擋光板（24）的環(huán)形邊（21）上設有一個通孔（25）；

內(nèi)筒體（2）的頂面與通氣板（14）的底面緊密接觸；內(nèi)筒體（2）的環(huán)形邊（21）與外殼（1）的內(nèi)壁相接；在環(huán)形邊（21）與外殼（1）的連接處填充有環(huán)氧樹脂密封；外殼（1）與內(nèi)筒體（2）所圍成的區(qū)域構成本紅外氣體傳感器的氣室（9）；即外界環(huán)境氣體依次穿過過濾膜（12）、金屬網(wǎng)（13）和通氣板（14）的貫穿孔（15）后擴散并進入氣室（9）；

所述電路組件包括底板（3）、光源（4）、紅外探測器（5）、溫度傳感器（6）和信號處理電路（7）；所述底板（3）為金屬圓板且與環(huán)形邊（21）的外徑等長；底板（3）與環(huán)形邊（21）的底面相連接，即通過底板（3）將內(nèi)筒體（2）下方的開口封住；

在底板（3）頂面的中央設有紅外探測器（5）；在靠近紅外探測器（5）的底板（3）頂面上設有溫度傳感器（6）；光源（4）設置在靠近擋光板（24）一側(cè)的氣室（9）端部，光源（4）的底部穿過通孔（25）后與底板（3）相連接；信號處理電路（7）安置在底板（3）上，并通過導線將紅外探測器（5）、溫度傳感器（6）和光源（4）分別與信號處理電路（7）相連接；

所述信號處理電路（7）的控制端與光源（4）相連，向光源（4）輸送周期性的電壓；信號處理電路（7）的信號輸入端分別與紅外探測器（5）以及溫度傳感器（6）的信號輸出端相連接；

所述光源（4）在周期性電壓的驅(qū)動下產(chǎn)生周期性的輻射光波；光源（4）產(chǎn)生的周期性輻射光波經(jīng)氣室（9）反射后并穿過進光口（22）照射在紅外探測器（5）上；光源（4）產(chǎn)生的周期性輻射光波對氣室（9）內(nèi)的氣體進行周期性的加熱，促使氣室（9）內(nèi)的氣體周期性地膨脹收縮，從而實現(xiàn)氣室（9）內(nèi)的氣體與外殼（1）外部的環(huán)境氣體快速地進行氣體交換，形成了“呼吸性氣室”；

紅外探測器（5）將接收到的周期性輻射光波，轉(zhuǎn)化為與輻射光波相同周期的電信號后傳遞至信號處理電路（7）；

溫度傳感器（6）實時檢測紅外探測器（5）附近的溫度并傳遞至信號處理電路（7），供信號處理電路（7）對紅外探測器（5）傳回的電信號做溫度補償。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種紅外氣體傳感器，其特征在于，光源（4）所發(fā)出的輻射光波的光譜范圍為可見光至紅外波段；紅外探測器（5）由2至16個紅外敏感元件構成，其中1個紅外敏感元件接收波長為3.9μm的紅外輻射，余下的紅外敏感元件的敏感面上均安裝有窄帶干涉濾光片且接收與窄帶干涉濾光片相對應波長的紅外輻射；光源（4）所發(fā)出的輻射光波經(jīng)氣室（9）的多次反射后形成的光斑直接照射在紅外探測器（5）的整個敏感面上，整個光路上不加設任何匯聚或分光的光學器件。