[實用新型]一種基于NDIR原理的微型CO2

有效

• 申請號: 202121796783.0
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN215953352U
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 孫建海;陳婷婷;馬天軍;張新曉;趙佩月
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01N21/3518
• 分類號: G01N21/3518
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔

本實用新型涉及一種基于NDIR原理的微型CO₂傳感器，屬于紅外傳感器技術領域。傳感器包括傳感器外殼、鍍膜氣室、光源、紅外探測器、電路板和外殼底座，其中，電路板固定在外殼底座上，光源和紅外探測器分別固定在電路板上，鍍膜氣室套設在電路板外，傳感器外殼套設在鍍膜氣室外；傳感器外殼和鍍膜氣室的上表面上均分布有氣孔；鍍膜氣室內表面鍍有金屬反射膜；所述紅外探測器前置有檢測CO₂用濾波片。傳感器具有微型化、低功耗、低成本、高精度、高可靠性和長壽命的特點，可用于CO₂氣體高靈敏度快速檢測。

技術領域

本實用新型涉及一種基于NDIR原理的微型CO₂傳感器，屬于紅外傳感器技術領域。

背景技術

鋰離子電池熱失控是電池在使用過程中因為熱量遠大于散熱量而導致電池溫度急劇升高引起電池失效的一種形式，通常是由于高溫導致負極SEI膜分解、正極活性物質分解和電解液的氧化分解而產生大量的氣體，導致鋰離子電池內部氣體壓力急劇升高，引起電池發生爆炸，大量高溫、可燃和有毒的氣體從電池中釋放出來，會嚴重威脅乘客的人身和財產安全。研究表明熱失控釋放數量最多的氣體為CO₂，氣體分數達到35.56％。目前，國內外最常用的CO₂檢測方法主要有：紅外線氣體傳感器、半導體氣體傳感器、電化學氣體傳感器、催化燃燒時氣體傳感器和熱導式氣體傳感器等。與其他方法相比，利用不分光紅外法(NDIR)原理的紅外氣體傳感器具有精度和靈敏度高，選擇性、穩定性和可靠性好，反應速度快，不容易中毒，壽命長，量程寬，抗干擾能力強等很多優點。

目前，NDIR CO₂氣體傳感器大多存在如下問題：(1)樣品池和吸收池采用多次反射池結構來增加吸收光程，光路設計較為復雜，鏡面結構和工藝要求較高，容易產生干涉條紋、光學像差、甚至記憶效應(針對吸附性較強的氣體)，從而造成測量精度的降低；(2)前、后氣室大多采用沿光路前后順序布置，容易干擾熱釋電探測器的測量精度，較難穩定地實現低濃度氣體的測量；(3)體積大、功耗高，很難應用在鋰離子熱失控等需要微型化、低功耗的在線監測技術上。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種基于NDIR原理的微型CO₂傳感器。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種基于NDIR原理的微型CO₂傳感器，包括傳感器外殼、鍍膜氣室、光源、紅外探測器、電路板和外殼底座，其中，電路板固定在外殼底座上，光源和紅外探測器分別固定在電路板上，鍍膜氣室套設在電路板外，傳感器外殼套設在鍍膜氣室外；傳感器外殼和鍍膜氣室的上表面上均分布有氣孔；鍍膜氣室內表面鍍有金屬反射膜；所述紅外探測器前置有檢測CO₂用濾波片。

進一步的，所述鍍膜氣室的上表面與傳感器外殼之間設有過濾膜。可有效去除環境中的水汽和粉塵，防止鍍膜氣室、光源和紅外探測器被污染。

進一步的，所述鍍膜氣室內的金屬反射膜為金、銀或鋁。

進一步的，所述光源為紅外輻射(IR)光源或發光二極管(LED)燈。

進一步的，所述紅外探測器為熱釋電探測器或熱電堆。

進一步的，所述光源和紅外探測器分別通過底座固定在電路板上。

有益效果

本實用新型基于NDIR原理的微型CO₂傳感器中氣室采用漫反射方式，增加了光程，提高了檢測靈敏度，同時氣室內鍍有金屬反射膜，增加了反射率的同時減少了光吸收。具有微型化、低功耗、低成本、高精度、高可靠性和長壽命等特點，可用于CO₂氣體高靈敏度快速檢測，尤其是動力電池熱失控過程中CO₂氣體的檢測。