[實用新型]一種帶有溫控系統的紅外氣體傳感器

有效

• 申請號: 201821734979.5
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN209027988U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 常建華;趙勇毅;沈婉;趙正杰;路萬萬
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 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的紅外氣體傳感器，包括溫控系統、反射式采樣氣室、電調制紅外光源、四個集成探測器、信號處理模塊、微處理系統模塊、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轉換模塊；所述微處理系統后端連有濃度顯示單元和LoRa無線通訊模塊；所述溫控系統包含溫控室，并在其中設置采樣氣室。本實用新型能實現對四種溫室氣體(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，并包含可適應冬季及夜間工作的溫控系統、新型的反射式氣室。

技術領域

本實用新型涉及紅外氣體傳感領域，具體涉及一種帶有溫控系統的紅外氣體傳感器。

背景技術

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，能強烈吸收地面輻射中的紅外線，也就是常說的“溫室效應”導致全球氣候變暖。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，既危害自然生態系統的平衡，更威脅人類的食物供應和居住環境。因此，對溫室氣體的監測分析具有重要意義。

京都協議書中規定控制的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。和我們熟知的空氣質量監測相比，溫室氣體的監測也需要一套相應的規范標準。對溫室氣體的監測主要包括排放源和背景濃度的監測。監測溫室氣體很多時候不需要重新設立觀測點，在現有空氣質量監測的監測點上完全可以套用對溫室氣體濃度的監測。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據。上世紀八十年代初，國內開始使用紅外氣體分析方法，隨著電子技術的發展，紅外氣體傳感器開始采用電調制光源、新型探測器及低功耗單片機系統，使得傳感裝置具有選擇性好、穩定性高、靈敏度高、檢測快速等優點。

近年來，非分光紅外(NDIR)氣體檢測技術得到了迅速發展，但仍存在許多不足。首先，現有方案中，紅外氣體傳感器采樣氣室普遍采用直射式設計，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只能測試一種氣體，而溫室氣體的監測需要同時對多種氣體進行檢測，因此，現有的傳感裝置無法滿足需求。第三，可以通過對標準氣體狀態方程PV＝nRT分析得知，溫度因素對氣體濃度檢測過程有很大影響，而溫室氣體的監測通常在室外進行，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。

實用新型內容

為了解決現有技術中存在的缺陷，本實用新型提供了一種能實現對四種溫室氣體(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，并包含可適應冬季及夜間工作的溫控系統、新型的反射式氣室。

為實現上述目的,本實用新型提供的技術方案是：

一種帶有溫控系統的紅外氣體傳感器，包括溫控系統、反射式采樣氣室、電調制紅外光源、四個集成探測器、信號處理模塊、微處理系統模塊、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轉換模塊；所述微處理系統后端連有濃度顯示單元和LoRa無線通訊模塊；所述溫控系統包含溫控室，并在其中設置采樣氣室，所述溫控室上端設置有兩個開口，用于采樣氣室氣體的進入與排出；所述采樣氣室上端左側設置有進氣口，上端右側設置有出氣口，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，中間的拼接處設置有電調制光源，在左側腔室焦點處設置有兩個集成探測器，與左側腔室對稱的，右側腔室焦點處也設置有兩個集成探測器。