[實用新型]一種帶有溫控系統(tǒng)的紅外氣體傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821734979.5
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN209027988U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常建華;趙勇毅;沈婉;趙正杰;路萬萬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N1/22
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本實用新型涉及一種帶有溫控系統(tǒng)的紅外氣體傳感器，包括溫控系統(tǒng)、反射式采樣氣室、電調(diào)制紅外光源、四個集成探測器、信號處理模塊、微處理系統(tǒng)模塊、濃度顯示單元、LoRa無線通訊模塊；所述信號處理模塊包括信號放大模塊、信號濾波去噪模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊；所述微處理系統(tǒng)后端連有濃度顯示單元和LoRa無線通訊模塊；所述溫控系統(tǒng)包含溫控室，并在其中設(shè)置采樣氣室。本實用新型能實現(xiàn)對四種溫室氣體(甲烷、二氧化碳、氧化亞氮、六氟化硫)同時檢測的紅外氣體傳感裝置，并包含可適應(yīng)冬季及夜間工作的溫控系統(tǒng)、新型的反射式氣室。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及紅外氣體傳感領(lǐng)域，具體涉及一種帶有溫控系統(tǒng)的紅外氣體傳感器。

背景技術(shù)

溫室氣體指的是大氣中能吸收地面反射的太陽輻射，并重新發(fā)射輻射的一些氣體。它們的作用是使地球表面變得更暖，類似于溫室截留太陽輻射，并加熱溫室內(nèi)空氣的作用。由于這些溫室氣體對來自太陽輻射的可見光具有高度的透過性，而對地球反射出來的長波輻射具有高度的吸收性，能強(qiáng)烈吸收地面輻射中的紅外線，也就是常說的“溫室效應(yīng)”導(dǎo)致全球氣候變暖。全球變暖的后果，會使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升等，既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更威脅人類的食物供應(yīng)和居住環(huán)境。因此，對溫室氣體的監(jiān)測分析具有重要意義。

京都協(xié)議書中規(guī)定控制的6種溫室氣體為：二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亞氮(N₂O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF₆)。溫室氣體監(jiān)測的重要意義就是測量大氣中這些組分的濃度變化，評估它們的輻射效應(yīng)。和我們熟知的空氣質(zhì)量監(jiān)測相比，溫室氣體的監(jiān)測也需要一套相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。對溫室氣體的監(jiān)測主要包括排放源和背景濃度的監(jiān)測。監(jiān)測溫室氣體很多時候不需要重新設(shè)立觀測點，在現(xiàn)有空氣質(zhì)量監(jiān)測的監(jiān)測點上完全可以套用對溫室氣體濃度的監(jiān)測。目前采用的主要是氣象色譜法，此外還有光腔衰蕩法，通過氣體對紅外線吸收的不同，收集分析溫室氣體的濃度數(shù)據(jù)。上世紀(jì)八十年代初，國內(nèi)開始使用紅外氣體分析方法，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，紅外氣體傳感器開始采用電調(diào)制光源、新型探測器及低功耗單片機(jī)系統(tǒng)，使得傳感裝置具有選擇性好、穩(wěn)定性高、靈敏度高、檢測快速等優(yōu)點。

近年來，非分光紅外(NDIR)氣體檢測技術(shù)得到了迅速發(fā)展，但仍存在許多不足。首先，現(xiàn)有方案中，紅外氣體傳感器采樣氣室普遍采用直射式設(shè)計，為了滿足氣體測量的光程要求，往往需要增長氣室長度，同時在多組分測量過程中，直射式氣室中并排的多個探測器會增大氣室直徑，導(dǎo)致整個傳感裝置體積增大，不利于儀器小型化。其次，目前存在的紅外傳感器大多數(shù)只能測試一種氣體，而溫室氣體的監(jiān)測需要同時對多種氣體進(jìn)行檢測，因此，現(xiàn)有的傳感裝置無法滿足需求。第三，可以通過對標(biāo)準(zhǔn)氣體狀態(tài)方程PV＝nRT分析得知，溫度因素對氣體濃度檢測過程有很大影響，而溫室氣體的監(jiān)測通常在室外進(jìn)行，冬天以及夜間溫度的變化，成了紅外氣體傳感裝置需要解決的問題。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型提供了一種能實現(xiàn)對四種溫室氣體(甲烷、二氧化碳、氧化亞氮、六氟化硫)同時檢測的紅外氣體傳感裝置，并包含可適應(yīng)冬季及夜間工作的溫控系統(tǒng)、新型的反射式氣室。

為實現(xiàn)上述目的,本實用新型提供的技術(shù)方案是：

一種帶有溫控系統(tǒng)的紅外氣體傳感器，包括溫控系統(tǒng)、反射式采樣氣室、電調(diào)制紅外光源、四個集成探測器、信號處理模塊、微處理系統(tǒng)模塊、濃度顯示單元、LoRa無線通訊模塊；所述信號處理模塊包括信號放大模塊、信號濾波去噪模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊；所述微處理系統(tǒng)后端連有濃度顯示單元和LoRa無線通訊模塊；所述溫控系統(tǒng)包含溫控室，并在其中設(shè)置采樣氣室，所述溫控室上端設(shè)置有兩個開口，用于采樣氣室氣體的進(jìn)入與排出；所述采樣氣室上端左側(cè)設(shè)置有進(jìn)氣口，上端右側(cè)設(shè)置有出氣口，所述采樣氣室由左、右兩個腔室組成，兩個腔室皆成半橢球狀，且完全對稱，中間的拼接處設(shè)置有電調(diào)制光源，在左側(cè)腔室焦點處設(shè)置有兩個集成探測器，與左側(cè)腔室對稱的，右側(cè)腔室焦點處也設(shè)置有兩個集成探測器。