CN103134769A - 一种红外气体传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外气体传感器，包括依次连接的电源、敏感探头、信号接收电路、放大电路、模数转换电路、控制电路以及输出显示电路，所述敏感探头包括气室、红外光源、红外接收器，所述红外光源与红外接收器的引脚均穿过气室壁与外部电路连接，还包括五个等间隔设置在气室内壁的反光镜，所述红外光源与红外接收器反向一体化设置在任意两相邻反光镜之间的内壁上，红外光线从红外光源出发，经过五个反光镜的反射，回到红外接收器内，形成内切于气室内壁的正五边形光路，两相邻反光镜之间的内壁均设置若干通气孔。提高红外传感器的精度，增加气体交换速度，使气体传感器响应快，实时性强。

Description

一种红外气体传感器

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体涉及一种体积小、精度高、响应速度快的红外气体传感器。

背景技术

气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。这种利用待测气体对红外光谱的吸收特性来检测目标气体浓度的技术不断得到发展。其应用范围也越来越广泛，如矿井、垃圾钻井中瓦斯浓度的监测、石化行业的炼油厂、输油管道以及天然气管道的监控等。随着红外气体传感器技术越来越成熟以及其成本的降低和安装、携带更加方便，红外气体传感器逐渐应用到公共场所甚至家庭、交通工具等场所的气体监测。

为了满则人们对气体传感器精度越来越高的要求，其中提高红外气体传感器的精度的主要方面是增加红外光在待测气体中走过的路程（即有效吸收光程）目前，市场上的红外气体传感器普遍通过物理距离即增大气体传感器体积来提高精度，增加了生产成本以及安装难度等。

另外，随着红外光源与红外接收器件的物理距离增大，气室的体积增大，外界气体与气体传感器气室的气体交换速度慢，从而使气体传感器的监测具有一定延时，实时性不强。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足和缺陷，提供一种响应速度快、实时性强的红外气体传感器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种红外气体传感器，包括依次连接的电源、敏感探头、信号接收电路、放大电路、模数转换电路、控制电路以及输出显示电路，所述敏感探头包括气室、红外光源、红外接收器，所述红外光源与红外接收器的引脚均穿过气室壁与外部电路连接，还包括五个等间隔设置在气室内壁的反光镜，所述红外光源与红外接收器反向一体化设置在任意两相邻反光镜之间的内壁上，红外光线从红外光源出发，经过五个反光镜的反射，进入红外接收器，形成内切于气室内壁的正五边形光路，两相邻反光镜之间的内壁均设置若干通气孔。

优选地，所述红外光源设置在聚光杯中，所述聚光杯内壁进行抛光处理，且聚光杯内壁镀钼。

优选地，所述聚光杯前端设置用于隔离红外光源与气室的第一隔离镜片。

优选地，所述红外接收器包括一检测端和一参考端，所述检测端由第一热释电探测器以及对目标气体、光强和温度敏感的第一滤镜组成，所述参考端由第二热释电探测器以及只对光强和温度敏感的第二滤镜组成。

优选地，所述红外接收器前端设置一集光杯，所述集光杯内壁进行抛光处理，且集光杯内壁镀钼。

优选地，所述五个反光镜均镀钼。

优选地，集光杯前端设置用于隔离红外接收器与气室的第二隔离镜片。

优选地，所述两相邻反光镜之间的气室内壁设置有空气过滤层。

本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：

（1）通过在气室内壁等间距设置五个反光镜，且红外光源与红外接收器反向设置在两相邻反光镜之间，使红外光从红外光源出发，经过反光镜五次反射进入红外接收器，形成内接于气室的正五边形光路，在不增加红外光源与红外接收器的物理距离，即不增加红外传感器体积的情况下，增加了红外光在待测气体中走过的路程，使红外光谱被充分吸收，提高红外传感器的精度，同时，任意两反光镜间设置若干通气孔，使外界从各个方向与气室进行气体交换，增加气体交换速度，使气体传感器响应快，实时性强。

（2）将红外光源设置在聚光杯中，在红外接收器前端设置一集光杯，使光线更加集中，减少光能泄露，确保红外气体传感器的精度。

（3）所述聚光杯的内壁、集光杯的内壁以及五个反射镜均进行抛光处理且镀钼，提高红外光线的反射率，避免红外光能的损失，增加红外气体传感器的精度，另外，钼具有良好的导热性能和抗氧化性，避免因红外光照射到镜面上产生集热温差而产生的雾化现象影响红外气体传感器的准确度。

（4）所述红外光源和红外接收器分别通过第一隔离镜片和第二隔离镜片与气室隔离，使红外光源和红外接收器不受外界因素的影响，确保了红外气体传感器的稳定性和可靠性，可用于较为恶劣的环境，且红外气体传感器的使用寿命更长。

（5）所述两相邻反光镜间的气室内壁设置有空气过滤层，过滤待测气体中的水珠、小颗粒等杂质，使红外气体传感器检测更加准确。

附图说明

图1为本发明红外气体传感器敏感探头结构剖视示意图。

图2为图1的右视图。

图3为本发明红外气体传感器结构原理框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1、2所示，一种红外气体传感器，包括依次连接的电源、敏感探头、信号接收电路、放大电路、模数转换电路、控制电路以及输出显示电路，所述敏感探头包括气室、红外光源、红外接收器以及五个等间隔设置在气室内壁的反光镜，所述红外光源与红外接收器的引脚均穿过气室壁与外部电路连接，所述红外接收器包括一检测端和一参考端，所述检测端由第一热释电探测器以及对目标气体、光强和温度敏感的第一滤镜组成，所述参考端由第二热释电探测器以及只对光强和温度敏感的第二滤镜组成；所述红外光源与红外接收器反向一体化设置在任意两相邻反光镜之间的内壁上，红外光线从红外光源出发，经过五个反光镜的反射，进入红外接收器，形成内切于气室内壁的正五边形光路，两相邻反光镜之间的内壁均设置若干通气孔，在不增加红外光源与红外接收器的物理距离，即不增加红外传感器体积的情况下，增加了红外光在待测气体中走过的路程，使红外光谱被充分吸收，提高红外传感器的精度，同时，任意两反光镜间设置若干通气孔，使外界从各个方向与气室进行气体交换，增加气体交换速度，使气体传感器响应快，实时性强。任意两相邻反光镜间的气室内壁设置有空气过滤层，所述空气过滤层，过滤待测气体中的水珠、小颗粒等杂质，使红外气体传感器检测更加准确。所述红外光源与红外接收器反向一体化设置使红外气体传感器结构更加紧凑。

所述红外光源设置在聚光杯中，所述红外接收器前端设置集光杯，使光线更加集中，减少光能泄露，确保红外气体传感器的精度。所述聚光杯的内壁、集光杯的内壁与五个反光镜均进行抛光处理，并镀钼，提高红外光线的反射率，避免红外光能的损失，增加红外气体传感器的精度。另外，钼具有良好的导热性能和抗氧化性，避免因红外光照射到镜面上产生集热温差而产生的雾化现象影响红外气体传感器的准确度。所述聚光杯前端设置用于隔离红外光源与气室的第一隔离镜片，集光杯前端设置用于隔离红外接收器与气室的第二隔离镜片，使红外光源和红外接收器不受外界因素的影响，确保了红外气体传感器的稳定性和可靠性，可用于较为恶劣的环境，且红外气体传感器的使用寿命更长。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种红外气体传感器，包括依次连接的电源、敏感探头、信号接收电路、放大电路、模数转换电路、控制电路以及输出显示电路，所述敏感探头包括气室（1）、红外光源（2）、红外接收器（3），所述红外光源（2）与红外接收器（3）的引脚均穿过气室壁与外部电路连接，其特征在于：还包括五个等间隔设置在气室内壁的反光镜（4），所述红外光源（2）与红外接收器（3）反向一体化设置在任意两相邻反光镜（4）之间的内壁上，红外光线从红外光源出发，经过五个反光镜的反射，进入红外接收器，形成内切于气室内壁的正五边形光路，两相邻反光镜之间的内壁均设置若干通气孔（5）。

2.根据权利要求1所述的红外气体传感器，其特征在于：所述红外光源（2）设置在聚光杯（6）中，所述聚光杯内壁进行抛光处理，且聚光杯内壁镀钼。

3.根据权利要求2所述的红外气体传感器，其特征在于：所述聚光杯（6）前端设置用于隔离红外光源（2）与气室（1）的第一隔离镜片（7）。

4.根据权利要求3所述的红外气体传感器，其特征在于：所述红外接收器（3）包括一检测端和一参考端，所述检测端由第一热释电探测器（8）以及对目标气体、光强和温度敏感的第一滤镜（9）组成，所述参考端由第二热释电探测器（10）以及只对光强和温度敏感的第二滤镜（11）组成。

5.根据权利要求4所述的红外气体传感器，其特征在于：所述红外接收器（2）前端设置一集光杯（12），所述集光杯内壁进行抛光处理，且集光杯内壁镀钼。

6.根据权利要求5所述的红外气体传感器，其特征在于：集光杯（12）前端设置用于隔离红外接收器（3）与气室（1）的第二隔离镜片（13）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的红外气体传感器，其特征在于：所述两相邻反光镜之间的气室内壁设置有空气过滤层（14）。

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