[發(fā)明專利]一種透鏡型氣體傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011570165.4
• 申請日: 2020-12-26
• 公開（公告）號: CN114689513A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁宇鵬;楊靖;張祖?zhèn)?/a>;何香君;李小飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所;中電科技集團重慶聲光電有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/01
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 盧勝斌

本發(fā)明涉及光聲氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透鏡型氣體傳感器，包括：感測室、激勵元件和檢測元件，所述感測室為帶孔的空腔結(jié)構(gòu)，所述激勵元件和所述檢測元件設(shè)置于感測室內(nèi)部。所述感測室的結(jié)構(gòu)包含電路層基板和外殼；所述激勵元件包含光源、濾光片和凸透鏡，所述檢測元件采用氣體聲學(xué)探測器件。本發(fā)明的微型化光聲氣體傳感器同傳統(tǒng)的光聲氣體傳感器相比，靈敏度更高、測量精度更高、分辨力更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光聲氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透鏡型氣體傳感器。

背景技術(shù)

氣體傳感器主要應(yīng)用于建設(shè)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)。環(huán)境問題一直是全世界最關(guān)心的問題之一，因其一直遭受嚴(yán)重的破壞，所以建立環(huán)境監(jiān)管機制、物聯(lián)網(wǎng)是十分有必要的，而氣體傳感器就是環(huán)境監(jiān)測所必需的部分。氣體傳感器在有毒、可燃、易爆和二氧化碳等氣體監(jiān)測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著人們對環(huán)保的日益重視，對各種有毒有害氣體的探測、工業(yè)污染和廢氣的監(jiān)測、居住環(huán)境質(zhì)量的檢測都對氣體傳感器提出了更高的要求。

氣體傳感器分為半導(dǎo)氣體傳感器、絕緣體氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器和非分光紅外線傳感器(NDIR)。這些傳感器在使用中有許多問題，例如電化學(xué)氣體傳感器因為電解質(zhì)的原因無法應(yīng)用于MEMS技術(shù)，半導(dǎo)體和絕緣體氣體傳感器則因為氣體與傳感器薄膜直接接觸而導(dǎo)致壽命較短，其他氣體傳感器還存在氣體的選擇性差、不同氣體之間有交叉干擾的問題，NDIR型紅外氣體傳感器選擇性好，能實現(xiàn)對氣體實現(xiàn)指紋特征式識別，但存在集成度低、體積大、測量精度低等問題。但光聲氣體傳感器則沒有這樣的問題。

光聲氣體傳感器可應(yīng)用于室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測，二氧化碳監(jiān)測，易燃、易爆、有毒氣體監(jiān)測和更多其他的途徑。光聲氣體傳感器的原理是檢測氣體吸收紅外輻射時導(dǎo)致的樣品膨脹，而不依賴于測量通過氣體樣品的紅外輻射量。通過聲頻對輸入的輻射進行正弦調(diào)制，使氣體膨脹能夠檢測為聲波形。

光聲氣體傳感器相比傳統(tǒng)的NDIR氣體傳感器，氣體感測室更小、封裝尺寸更小，性能更好，成本更低，可靠性更高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種透鏡型氣體傳感器。

一種透鏡型氣體傳感器，包括：感測室、激勵元件和檢測元件，所述感測室為帶孔的空腔結(jié)構(gòu)，所述激勵元件和所述檢測元件設(shè)置于感測室內(nèi)部；所述感測室包含電路層基板和外殼，基板和外殼的形狀結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，基板和外殼組合形成一個半封閉的帶孔腔室；感測室的作用是：對氣體吸收特征譜線光線后所放出的聲信號進行增強放大；所述激勵元件包含光源、濾光片和凸透鏡，所述光源設(shè)置于激勵元件底部，所述濾光片放置于光源上，所述凸透鏡放置于濾光片上；所述檢測元件采用氣體聲學(xué)探測器件，用于拾取目標(biāo)氣體吸收特征譜線光線并放出聲信號。

進一步的，電路層基板上設(shè)置有小孔，孔的位置設(shè)置在檢測元件的下方。

進一步的，所述電路層基板采用PCB、陶瓷、硅或其他材料中的任意一種。

進一步的，外殼頂部的中央位置設(shè)置有孔。

進一步的，所述外殼選用具有較強剛度、楊氏模量較大、易加工的金屬或合金材料，并將外殼內(nèi)壁處理為具有反光作用的狀態(tài)。

進一步的，所述外殼選用硅、樹脂或亞克力等材料，再通過濺射、電鍍、蒸鍍等方法在感測室內(nèi)壁中集成一層光線反射能力較強的材料。

進一步的，感測室的形狀包括長方體、圓柱體或其他形狀的任意一種。

進一步的，所述光源采用能夠涵蓋目標(biāo)氣體特征吸收譜線的窄帶光源；或采用能夠涵蓋目標(biāo)氣體特征吸收譜線的寬帶光源。

進一步的，放置光源的底座為傾斜結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果：