CN101408512A - 多通道热释电探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于气体分析及火灾探测的多功能多通道红外热释电探测器，主要包括探测器外壳、镶嵌于外壳顶面的滤光片、设置于外壳侧壁的热释电薄膜、用于支撑热释电薄膜的支架、与外壳组成密闭空间的探测器底座、设置于底座上的电路板、连接热释电薄膜与电路板的铂丝、位于电路板之上的曲面反光镜、镶嵌于电路之下的管脚，该多通道红外热释电探测器结构设计科学，应用广泛，封装标准，性能稳定，探测率高，集成程度高。

Description

多通道热释电探测器
技术领域
本发明涉及一种用于气体及火灾探测的多通道红外热释电探测器，具体涉及一种结构设计科学，应用广泛，封装标准，性能稳定，探测率高，集成程度高的多通道红外热释电探测器。
背景技术
目前，国内公知的红外热释电探测器大多为单通道红外热释电探测器，主要应用于人体、防盗等领域。国外公知的多通道红外热释电探测器多为传统直线型结构，不具有反光镜汇聚功能及信号放大功能，在应用领域和精确度上都具有一定的局限性。
单通道红外热释电探测器不具有参考和补偿信号，准确性有一定局限性。现有多通道红外热释电探测器结构相对简单，探测率低，信号输出微弱，不利于应用。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种更为理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种结构设计科学，应用广泛，封装标准，性能稳定，探测率高，集成程度高，不同于传统单通道、双通道、四通道的多通道红外热释电探测器。
为了实现上述目的，本发明新型提供一种用于气体及火灾探测的多通道红外热释电探测器，多通道红外热释电探测器主要包括探测器外壳、镶嵌于外壳顶面的滤光片、设置于外壳侧壁的热释电薄膜、用于支撑热释电薄膜的薄膜支架、与外壳组成密闭空间的探测器底座、设置于底座上的电路板、连接热释电薄膜与电路板的铂丝、位于电路板之上的曲面反光镜、镶嵌于电路之下的管脚。
在探测器外壳和探测器底座组成的密闭空间内充满惰性气体。
在管脚与电路板、底座连接处填有绝缘胶体。
镶嵌在探测器外壳的滤光片可实现多种组合，同种气体的不同吸收波段组合或不同种气体的特征波段组合。
本发明相对现有技术具有实质性特点和进步性，具体的说，该多通道红外热释电探测器结构设计科学，应用广泛，封装标准，性能稳定，探测率高，集成程度高，不同于传统单通道、双通道、四通道热释电探测器。
附图说明
图1是本发明具体实施例之一的拆分结构示意图。
图2是本发明具体实施例之一的剖视结构示意图。
图3是本发明具体实施例之一的俯视结构示意图。
图4是本发明具体实施例之二的拆分结构示意图。
图5是本发明具体实施例之二的剖视结构示意图。
图6是本发明具体实施例之二的俯视结构示意图。
图7是本发明具体实施例的电路图。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例一
如图1、图2和图3所示，一种双通道红外热释电探测器，包括探测器外壳2、镶嵌于外壳顶面的滤光片1、设置于外壳侧壁的热释电薄膜4、用于支撑热释电薄膜的薄膜支架3、与外壳组成密闭空间的探测器底座7、设置于底座上的电路板6、位于电路板之上的曲面反光镜5、镶嵌于电路之下的管脚8。
在本实施例中，所述滤光片1有两个，一个为参考滤光片，只允许透过3.9μm红外光的滤光片(可根据具体需要选择滤光片)，在此该波段的红外光基本不吸收甲烷气体(在此以甲烷为例，其他被测气体均可替代)和水气，即不受气体影响，故作为参考对象；另一个为测量滤光片，只允许透过3.4μm的红外光，甲烷气体对该波段红外光有强烈吸收。当红外光透过两个滤光片1后，分成两束不同波段的红外光，探测器密闭腔体也由曲面反光镜5分割成了两个光学通道。不同波段的两束红外光分别进入两个光学通道后，由曲面反光镜5反射到该通道内的热释电薄膜4上，该实施例中选用的热释电薄膜为压电陶瓷薄片，也可根据具体情况选择其他的热释电薄膜；热释电薄膜4在受到红外光照射后会发生极化现象，到达热释电薄膜4的红外光越强，热释电薄膜温度越高，极化现象越明显，即聚集在热释电薄膜4两端的异号束缚电荷越多；本实施例中应用铂丝分别与两个热释电薄膜4的两端接触，铂丝的另一端均与电路板6相连，以便将热释电薄膜4两极的异号电荷传递到电路板6的放大电路中；如图7所示，该电路上微型OpAmp将异号电荷形成的电压差值放大，并将放大后的电压信号传递给管脚8，由管脚8向外传递。通过对比管脚8传递出的参考通道电压值和测量通道电压值可判断甲烷气体的浓度。
实施例二
如图4、图5和图6所示，一种四通道红外热释电探测器，包括探测器外壳2、镶嵌于外壳顶面的滤光片1、设置于外壳侧壁的热释电薄膜4、用于支撑热释电薄膜的薄膜支架3、与外壳组成密闭空间的探测器底座7、设置于底座上的电路板6、位于电路板之上的曲面反光镜5、镶嵌于电路之下的管脚8。
在本实施例中，所述滤光片1有四个，一个为参考滤光片，只允许透过4.0μm红外光的滤光片(可根据具体需要选择滤光片)，在此，该波段的红外光基本不吸收甲烷、一氧化碳、二氧化碳气体(本实施方案以甲烷、一氧化碳、二氧化碳气体为例，可由其他气体组合替代)和水气，即不受气体影响，故作为参考对象；另三个为测量滤光片，分别只允许透过3.40μm、4.26μm、4.65μm的红外光，甲烷、二氧化碳、一氧化碳气体分别以上波段红外光有强烈吸收。当红外光透过四个滤光片1后，分成四束不同波段的红外光，探测器密闭腔体也由曲面反光镜5分割成了四个光学通道。不同波段的四束红外光分别进入四个通道后，由曲面反光镜5反射到该通道内的热释电薄膜4上，该实施例中选用的热释电薄膜为钽酸锂晶体薄片，可根据具体情况选择其他的热释电薄膜；热释电薄膜5在受到红外光照射后会发生极化现象，到达热释电薄膜4的红外光越强，热释电薄膜温度越高，极化现象越明显，即聚集在热释电薄膜4两端的异号束缚电荷越多；本实施例中应用铂丝与各个热释电薄膜4的两端接触，铂丝的另一端均与电路板6相连，以便将热释电薄膜4两极的异号电荷传递到电路板6的放大电路中；如图5所示，该电路上微型OpAmp将异号电荷形成的电压差值放大，并将放大后的电压信号传递给管脚8，由管脚8向外传递。通过对比管脚8传递出的参考通道电压值和三个测量通道电压值可分别判断甲烷、一氧化碳、二氧化碳气体的浓度。
实施例三
如图3、图4和图5所示，一种四通道红外热释电探测器，包括探测器外壳2、镶嵌于外壳顶面的滤光片1、设置于外壳侧壁的热释电薄膜4、用于支撑热释电薄膜的薄膜支架3、与外壳组成密闭空间的探测器底座7、设置于底座上的电路板6、位于电路板之上的曲面反光镜5、镶嵌于电路之下的管脚8。
在本实施例中，所述的滤光片1有四个，一个为参考滤光片，只允许透过3.9μm红外光的滤光片(可根据具体需要选择滤光片)，在此该波段的红外光基本不吸收C-H键，即不吸收酒精、乙酸挥发性气体(在此以酒精、乙酸挥发性气体为例，可由其他组合替代)和水气，故作为参考对象；另三个为测量滤光片，分别只允许透过3.30μm、9.46μm、5.70μm的红外光，C-H键、酒精、乙酸气体分别在以上波段红外光有强烈吸收。当红外光透过四个滤光片1后，分成四束不同波段的红外光，探测器密闭腔体也由曲面反光镜5分割成了四个通道。不同波段的四束红外光分别进入四个通道后，由曲面反光镜5反射到该通道内的热释电薄膜4上，该实施例中选用的热释电薄膜为钽酸锂晶体薄片，可根据具体情况选择其他的热释电薄膜；热释电薄膜4在受到红外光照射后会发生热释电效应，到达热释电薄膜4的红外光越强，热释电薄膜温度越高，极化现象越明显，即聚集在热释电薄膜4两端的异号束缚电荷越多；本实施例中应用铂丝与各个热释电薄膜4的两端接触，铂丝的另一端均与电路板6相连，以便将热释电薄膜4两极的异号电荷传递到电路板6的放大电路中；如图5所示，该电路上微型OpAmp将异号电荷形成的电压差值放大，并将放大后的电压信号传递给管脚8，由管脚8向外传递。通过对比管脚8传递出的参考通道电压值和三个测量通道电压值可进一步准确定性、定量判断酒精、乙酸挥发性气体的浓度，在3.30μm和9.46μm均有强吸收的便是酒精，在3.30μm和5.70μm均有强吸收的便是乙酸。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1、一种多通道红外热释电探测器，其特征在于：所述的多通道红外热释电探测器包括探测器外壳、镶嵌于外壳顶面的滤光片、设置于外壳侧壁的热释电薄膜、用于支撑热释电薄膜的支架、与外壳组成密闭空间的探测器底座、设置于底座上的电路板、连接热释电薄膜与电路板的铂丝、位于电路板之上的曲面反光镜、镶嵌于电路之下的管脚。
2、根据权利要求1所述的多通道红外热释电探测器，其特征在于：所述曲面反光镜将垂直入射光汇聚到侧壁上的热释电薄膜上。
3、根据权利要求1或2所述的多通道红外热释电探测器，其特征在于：所述电路板将热释电薄膜产生的信号放大，并由管脚输出。
4、根据权利要求1或2所述的多通道红外热释电探测器，其特征在于：所述热释电薄膜位于探测器外壳侧壁。
5、根据权利要求1所述的多通道红外热释电探测器，其特征在于：所述的多通道红外热释电探测器内充满惰性气体。
6、根据权利要求1所述的多通道红外热释电探测器，其特征在于：所述管脚与电路板、底座连接处填以绝缘胶体。
7、根据权利要求1所述的多通道红外热释电探测器，其特征在于：所述滤光片实现多种组合，同种气体的不同吸收波段组合或不同种气体的特征波段组合。
8、根据权利要求1所述的多通道红外热释电探测器，其特征在于：所述铂丝一端与热释电薄膜印刷电极相连，另一端与电路板相连。
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