[發明專利]紅外氣體傳感器

在審

• 申請號: 201711063669.5
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107860737A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 呂晶;陳平山;郭功劍
• 申請（專利權）人: 杭州麥樂克科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/01
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 周豪靖

技術領域

本發明涉及一種傳感器，特別是一種紅外氣體傳感器。

背景技術

紅外氣體傳感器是一種利用不同氣體對不同的紅外波段有不同的透射率，從而檢測分析氣體的設備。其需要發射紅外光線穿過被檢測的氣體，然后接受穿過氣體的光線，分析接收到光線的相應波段的感應值，得出檢測結論?，F有技術中，由于結構設計、對傳感器體積要求等各個因素導致，紅外光線穿過氣體的光路較短使得氣體與光線接觸不充分，另一方面光路設計不合理又會導致光線能量衰減較大，上述兩個因素對檢測的結果都是指數級的影響，最終會使得其檢測結果誤差較大。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種光路長，光源能量衰減少，檢測結果精確的紅外氣體傳感器。

本發明設計的紅外氣體傳感器，包括殼體，在殼體內設有光學檢出機構和線路板，所述的線路板上包括解算電路和輸出電路，所述的光學檢出機構包括紅外光源、光路通道和熱電堆傳感器；

所述的光路通道是由第一橢球反射鏡、第二橢球反射鏡、圓柱反射鏡、第一柱面反射鏡、第二柱面反射鏡、第三柱面反射鏡、平面反射鏡以及連接前述各個反射鏡的反射平面組成的封閉空間，其中第一橢球反射鏡、第二橢球反射鏡、圓柱反射鏡、第二柱面反射鏡以及平面反射鏡設置在光路通道的一側，第一柱面反射鏡和第三柱面反射鏡設置在光路通道的另一側，光路兩側的各個反射鏡交錯相對設置；

所述的第一橢球反射鏡的一側長軸頂端向其橢球面外凸出通過圓柱反射鏡連接第二橢球反射鏡，第一橢球反射鏡和第二橢球反射鏡兩個焦點重合，紅外光源設置在靠近第二橢球反射鏡的橢球反射鏡第一焦點上，橢球反射鏡的第二焦點為橢球反射鏡第二焦點；

所述的第一柱面反射鏡能將穿過橢球反射鏡第二焦點的光反射匯聚到第二柱面反射鏡上，第二柱面反射鏡能將經由穿過橢球反射鏡第二焦點、并通過第一柱面反射鏡反射的光反射到第三柱面反射鏡上，并最終通過第三柱面反射鏡反射匯聚到平面反射鏡上；

所述的平面反射鏡與水平面成角度設置，能將經由第三柱面反射鏡反射匯聚的光反射到設置在光路通道出口的熱電堆傳感器上。

進一步地，所述的解算電路包括軌到軌放大器、AD轉換和解算單元，所述的輸出電路UART通訊模塊、DA轉換、PWM和IO接點。

更進一步地，所述的第一橢球反射鏡的兩焦點之間的間距為12mm，且橢球反射鏡第一焦點到第一橢球反射鏡的長軸端的距離為1mm，橢球反射鏡第一焦點到第二橢球反射鏡的長軸端的距離為1.5mm，圓柱反射鏡的直徑為4.15mm；

第一柱面反射鏡弧面的中點與光源在同一水平線上，其中點到光源的距離為20.7mm，半徑為13mm，其弦與Y軸夾角為10°；

第二柱面反射鏡弧面的中點與光源的水平距離為4mm，垂直距離為6mm，半徑為22mm其弦與Y軸夾角為4°；

第三柱面反射鏡弧面的中點與光源的水平距離為21.08mm，垂直距離為9mm，半徑為19mm，其弦與Y軸夾角為2.3°。

與現有技術相比，本發明所得到的紅外氣體傳感器，光學通道采用平面反射鏡模式，隔離光學通道和電路板的直接接觸，形成了封閉而獨立的光學通道，從而減少了電路板本身對光學通道的污染。同時優化了光路通道的結構，光線從光源到達傳感器需經過多次反射，并通過各種曲面反射鏡盡量匯聚光線，極大的提高了光源能量的利用率，從而增加檢測的精確性。

其中所述熱電堆傳感器可以是雙通道傳感器也可以是單通道傳感器。所述的雙通道傳感器包含檢測通道和參考通道，而單通道傳感器包含僅檢測通道。

所述軌到軌放大器，可以獲得零交越失真，適合驅動AD轉換芯片，而不會造成差動線性衰減，實現高精密度應用

所述AD轉換為12位或16位AD轉換，熱電堆傳感器感應出來的電壓轉換成對應的數字。

所述解算CPU單元，采用低功率ARM Cortex-M3或Cortex-M4 內核的CPU。

所述UART通訊模塊，采用串口通訊協議，累加和校驗模式，輸出解算出來的二氧化碳濃度，輸入設置參數、校正值。

所述DA轉換為12位或16位DA轉換，解算出來的二氧化碳濃度轉換成對應的電壓值。

所述PWM,將解算出來的二氧化碳濃度轉換成對應的脈沖數。

所述IO接點，根據解算出來的二氧化碳濃度與設置的二氧化碳濃度對比，給定IO接點的開關值。

附圖說明

圖1是本發明的模塊圖。

圖2是本發明的光路俯視圖。

具體實施方式