[發(fā)明專利]一種小型化NO氣體檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811409569.8
• 申請(qǐng)日: 2018-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109283172B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李杭;李昕陽(yáng);劉穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連航創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/76
• 分類號(hào): G01N21/76;G01N21/01
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李馨

1.一種小型化NO氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，包括實(shí)現(xiàn)臭氧與NO氣體混合的化學(xué)反應(yīng)腔體，與所述化學(xué)反應(yīng)腔體相連的用于將臭氧與待測(cè)的NO氣體反應(yīng)產(chǎn)生的光子轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的光電探測(cè)系統(tǒng)和用于將得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示的數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)，還具有用于調(diào)節(jié)光電探測(cè)系統(tǒng)溫度的溫度控制系統(tǒng)，所述化學(xué)反應(yīng)腔體與光電探測(cè)系統(tǒng)集成于金屬外殼內(nèi)部，所述溫度控制系統(tǒng)貼合于金屬外殼的光電探測(cè)系統(tǒng)側(cè)，所述光電探測(cè)系統(tǒng)具體包括：用于采集光子的信號(hào)采集單元和用于將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并處理的信號(hào)處理單元；

化學(xué)反應(yīng)腔體本體為圓臺(tái)結(jié)構(gòu)或多棱臺(tái)結(jié)構(gòu)；

所述信號(hào)處理單元包括信號(hào)放大模塊，其包括：

用于利用跨導(dǎo)電阻與跨導(dǎo)電容并聯(lián)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的電流信號(hào)向電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化，并將得到的電壓信號(hào)進(jìn)行高增益的放大的前置放大電路和用于提高電路輸入阻抗，降低輸出阻抗，在電路中起到阻抗匹配的作用的電壓跟隨電路；

前置放大電路利用跨導(dǎo)電阻與跨導(dǎo)電容并聯(lián)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的電流信號(hào)向電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化，并將得到的電壓信號(hào)進(jìn)行高增益的放大，跨導(dǎo)電阻阻值R＝100GΩ，積分電容選擇電容值為C＝4pF；

所述光電探測(cè)系統(tǒng)的各單元集成于一塊PCB電路板上，所述溫度控制系統(tǒng)包括在光電探測(cè)系統(tǒng)的PCB電路板上固接的導(dǎo)熱金屬，設(shè)于所述光電探測(cè)系統(tǒng)底部用于實(shí)時(shí)測(cè)量所述光電探測(cè)系統(tǒng)溫度值的熱敏電阻，用于為所述金屬外殼底部制冷的半導(dǎo)體制冷片，用于為所述半導(dǎo)體制冷片散熱的散熱片和散熱風(fēng)扇；所述導(dǎo)熱金屬一面與光電探測(cè)系統(tǒng)的PCB電路板固接，另一面通過(guò)導(dǎo)熱硅膠與所述金屬外殼底部接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化NO氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，所述信號(hào)采集單元包括：光子收集模塊以及光電二極管，所述光子收集模塊將待檢測(cè)的光子匯聚到所述光電二極管的感光芯片端面；

所述信號(hào)處理單元包括：

光電轉(zhuǎn)化模塊，用于將臭氧與待測(cè)的NO氣體反應(yīng)產(chǎn)生的光子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，其具體由具有濾光功能的介質(zhì)材料與具有光伏功能的半導(dǎo)體光電二極管組成，所述介質(zhì)材料置于半導(dǎo)體材料上端；

信號(hào)濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于濾除輸出的信號(hào)中頻率噪聲大于預(yù)設(shè)值的高頻信號(hào)并將信號(hào)輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)化電路，具體包括三階低通濾波器和模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，

所述三階低通濾波器用于將頻率噪聲大于20Hz的高頻信號(hào)通過(guò)濾波器有效的濾除，

所述模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化精度為18-24bit，系統(tǒng)的噪聲小于100μV。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化NO氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)化模塊的半導(dǎo)體材料具體材質(zhì)為：Si，Ge，InGaAs，HgCdTe，PbS，InAs。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化NO氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，所述化學(xué)反應(yīng)腔體包括腔體本體和與所述腔體本體連接的進(jìn)、排氣管，所述進(jìn)、排氣管具體為臭氧氣體通路、待測(cè)樣品的一氧化氮?dú)怏w通路以及尾氣排放通路；

所述一氧化氮?dú)怏w通路連接于所述腔體本體的上方，所述臭氧氣體通路和尾氣排放通路分別連接于所述腔體本體的兩側(cè)，各通路與所述腔體本體的連接處均通過(guò)橡膠密封圈密封，保持良好密封，所述臭氧氣體通路呈漸擴(kuò)狀結(jié)構(gòu)，其進(jìn)氣端周長(zhǎng)C1小于出氣端周長(zhǎng)C2，所述一氧化氮?dú)怏w通路為等徑結(jié)構(gòu)，其通路任一橫截面的面積均相同，所述尾氣排放通路為等徑結(jié)構(gòu)，其通路任一橫截面的面積均相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的小型化NO氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，所述腔體本體的上頂面及側(cè)壁均粘貼有反射率高于90％的鏡片或?qū)η惑w本體的上頂面及側(cè)壁進(jìn)行精密拋光處理或在所述腔體本體上頂面及側(cè)壁涂裝反射率高于90％的反射介質(zhì)，通過(guò)電鍍的方式將所述反射介質(zhì)涂抹于腔體本體內(nèi)表面。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型化NO氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，所述腔體本體下底面的外側(cè)還設(shè)有用于避免自然光或者雜散光的干擾的長(zhǎng)波通濾光片，所述濾光片設(shè)于所述光電探測(cè)系統(tǒng)前端或?qū)⑺鰹V光片與光電探測(cè)系統(tǒng)集合成一個(gè)器件。