[發明專利]一種紅外氣體傳感器及檢測方法

有效

• 申請號: 201410094249.3
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103868877A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（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

技術領域

本發明屬于防爆檢測技術領域，具體涉及煤礦井下的氣體檢測技術，尤其涉及多組分的紅外氣體傳感器及檢測方法。

背景技術

紅外氣體傳感器，是利用被測氣體對特定波長的紅外輻射有吸收的原理，根據各種氣體光譜曲線上某些特定波長處吸收峰的變化來測定氣體的濃度。

采用紅外技術的多組分氣體傳感器，彌補煤礦檢測儀器的不足，改善檢測儀器的性能，為煤礦安全提供更為行之有效的檢測手段及裝備，對提高煤礦的安全生產，保障國家財產和人員生命安全有極其重要的現實意義。但是，現有的紅外氣體傳感器不能適合于煤礦井下爆炸性環境、惡劣環境下使用，溫度、水汽、粉塵、腐蝕性氣體、易燃易爆氣體對傳感器造成損害，使其性能下降，具體表現總結為如下幾個方面：

1、現有的傳感器采用傳統的紅外氣體檢測手段、沒有充分考慮煤礦井下惡劣環境對傳感器的影響，采用檢測方法和溫度補償方法，不能保證傳感器長期工作的穩定性和可靠性；

2、現有的傳感器防爆、防塵、防濕、防腐蝕性、防干擾性能差，影響傳感器在惡劣環境下的安全使用和測量的準確性；

3、現有的傳感器氣室結構及光學系統復雜，因此，制造工藝復雜、成本高、維護困難，也很難實現對多組分氣體的測量；

4、現有的傳感器氣室結構及檢測方法，不利于氣室與環境充分交換氣體，導致測量響應時間長，對環境中氣體檢測的不可靠；

5、現有的傳感器一般只檢測一種氣體濃度；

6、現有的傳感器大多只輸出紅外探測器轉化的電信號，沒有后續信號處理；

7、現有的傳感器沒有提供較好的傳感器標定與測量方法。

為此，大量的科研機構與廠礦企業對紅外氣體傳感器進行了廣泛的研究與技術探索，但仍然有需要進一步改進、完善的地方。專利“一種非色散紅外氣體傳感器”（CN201477043U）的加工要簡單些，但很難實現光路的聚焦。專利“雙光源雙敏感元件紅外多氣體檢測傳感器”（CN101105449）提供一種雙光源雙敏感元件紅外氣體檢測傳感器，其光路結構復雜，需要反射鏡聚焦，且氣室的制造較為復雜，實用性差，該裝置無自檢與傳輸功能，使用的范圍有限。專利“具有通信設備的紅外氣體傳感器和傳達來自紅外氣體傳感器的校正信息的方法”（CN1886654A）則是介紹一種傳達來自紅外氣體傳感器的校正信息的方法，主要是針對傳感器外殼內的紅外能量源的紅外能量，沒有對器件整體結構與軟件方法提出一體化的優化設計方案。

發明內容

針對現有紅外氣體傳感器所存在的上述不足，本發明提供一種紅外氣體傳感器及檢測方法，其具體的結構與檢測方法分別為：

??一種紅外氣體傳感器，包括外殼1、內筒體2和電路組件；其中，在內筒體2的外部套有外殼1，在內筒體2的底部連接有電路組件；此外：所述外殼1為中空圓筒，在外殼1的頂端設有向內伸展的臺階11；所述臺階11呈環形；在臺階11的頂部罩覆有一層過濾膜12；在臺階11的底部罩有一層金屬網13，金屬網13的底面與一塊通氣板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13和通氣板14將外殼1的頂部開口覆蓋起來；

所述內筒體2為頂部封口的中空圓筒，在內筒體2的底部設有向外延伸的環形邊21，在內筒體2的側壁上設有一個進光口22；在環形邊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左側的內筒體2側壁相連接，弧形板26的底邊與環形邊21的一段邊緣相重合；在靠近擋光板24的環形邊21上設有一個通孔25；

內筒體2的頂面與通氣板14的底面緊密接觸；內筒體2的環形邊21與外殼1的內壁相接；環形邊21與外殼1的連接處填充有環氧樹脂密封；外殼1與內筒體2所圍成的區域構成本紅外氣體傳感器的氣室9；即外界環境氣體依次穿過過濾膜12、金屬網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為金屬圓板且與環形邊21的外徑等長；底板3與環形邊21的底面相連接，即通過底板3將內筒體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；