CN106290219A - 一种新型红外辐射源 - Google Patents
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Abstract
一种新型红外辐射源,它涉及一种红外辐射源。本发明目的是要解决现有红外LED的散热方面存在缺陷,受温度影响大,光源的带宽小,黑体的温控系统复杂,卤钨灯存在光源带宽窄的问题。一种新型红外辐射源包括光源基座、引脚烧结槽、光源引脚、发热丝、保温涂层、保护涂层和固定丝。优点:一、以红外热辐射为发光机理,对绕制的光源通以固定的电流,来获得宽带的红外光谱;二、设有保温涂层和保护涂层,起到保温和定型的作用;固定丝焊接到引脚上,增加了光源的抗震性能;四、实现结构小巧,低功耗,易于生产实现。本发明主要用于制备红外辐射源。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外辐射源。
背景技术
由于大气对红外辐射的吸收,可以用各种不同强度的重叠光谱线组成的离散带来表征,重叠的程度取决于谱线的半宽度,而这些谱线在整个吸收带内的分布取决于吸收分子,因为出现不同的吸收带,大气中的大多数气体在红外波段都存在吸收峰,如一氧化碳在4.8μm出现一个吸收带;二氧化碳在2.7μm、4.3μm和15μm三处有强吸收带;水蒸气、臭氧、一氧化氮、甲烷等都存在吸收带。根据这一吸收带选取对应的红外辐射源,组成气体传感器,将这一类传感器称为NDIR,与电化学式传感器相比,此类传感器具有精度高、选择性好、寿命长、可靠性高等优点。
将NDIR技术应用在气体浓度检测是从20世纪70年代开始,随后,西方发达国家的科研机构都相继开展了此领域的研究工作,对光学气体检测技术起到了推动作用。如今,美、英、日、德等国家在气体检测传感器的研制领域处于世界领先地位,已经有许多成熟的NDIR气体检测产品。
国内NDIR气体传感器的研究起步较晚,始于上世纪90年代,经过20多年的发展,我国红外气体检测的技术水平和能力都有了较大提高,但与国际先进水平相比,还有一定差距,主要表现在:技术上局部先进,但总体落后;传感器的生产厂家多,但技术偏低,规模较小。
而NDIR的核心部分为探测器和稳定输出的红外辐射源。目前国内使用的红外辐射源主要有红外LED、能斯特等、卤钨灯等。其中,红外LED能量低,而且散热方面存在缺陷,受温度影响大,光源的带宽小等问题;黑体是最理想的红外辐射源,但其复杂的温控系统,需要长时间的温控才能保证其输出稳定性;卤钨灯同样存在光源带宽窄的问题。
发明内容
本发明目的是要解决现有红外LED的散热方面存在缺陷,受温度影响大,光源的带宽小,黑体的温控系统复杂,卤钨灯存在光源带宽窄的问题;而提供一种新型红外辐射源。
一种新型红外辐射源包括光源基座、引脚烧结槽、光源引脚、发热丝、保温涂层、保护涂层和固定丝;
在光源基座上设置引脚烧结槽,并把光源引脚固定在引脚烧结槽内;
所述的发热丝由缠绕部和连接部组成;
在发热丝的缠绕部表面包覆保温涂层,在保温涂层包覆保护涂层;
所述的发热丝的连接部点焊至光源引脚上;
所述的固定丝一端烧结至保温涂层中,一端点焊至光源引脚上,且保证固定丝与发热丝不接触。
本发明优点:
一、本发明以红外热辐射为发光机理,对绕制的光源通以固定的电流,来获得宽带的红外光谱;二、本发明新型红外辐射源设有保温涂层和保护涂层,起到保温和定型的作用;三、本发明新型红外辐射源中烧结有固定丝,焊接到引脚上,增加了光源的抗震性能;四、本发明新型红外辐射源可以实现结构小巧,低功耗,易于生产实现。
本发明新型红外辐射源用于低功耗气体检测系统。
本发明新型红外辐射源用于航空航天领域的气体检测系统中。
附图说明
图1是本发明新型红外辐射源的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1,本实施方式是一种新型红外辐射源,它包括光源基座1、引脚烧结槽2、光源引脚3、发热丝4、保温涂层5、保护涂层6和固定丝7;
在光源基座1上设置引脚烧结槽2,并把光源引脚3固定在引脚烧结槽2内;
所述的发热丝4由缠绕部4-1和连接部4-2组成;
在发热丝4的缠绕部4-1表面包覆保温涂层5,在保温涂层5包覆保护涂层6;
所述的发热丝4的连接部4-2点焊至光源引脚3上;
所述的固定丝7一端烧结至保温涂层5中,一端点焊至光源引脚3上,且保证固定丝7与发热丝4不接触。
本实施方式的目的是实现低功耗,原理简单,光源带宽宽的特点,所以选择光源的发光类型为原理最为简单,稳定性高的热辐射发光,根据维恩位移定律λT=2898可知,只要绝对温度T不等于零,就存在辐射,且峰值波长为λ,通过给加热丝通电,加热灯丝,让灯丝发光。
优选发热丝4的熔断温度达到1800℃,这种发热丝4熔点高,是理想的发光热丝。
具体实施方式二:结合图1,本实施方式与具体实施方式一的不同点是:所述的发热丝4是利用金属丝采用密绕方式制备而成。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是:所述的金属丝为铂丝、钨丝、铂铱丝或镍铬丝。其他与具体实施方式一或二相同。
本实施方式所述的金属丝的直径为0.02mm~0.05mm。
本实施方式采用抗氧化性能好的铂丝、钨丝、铂铱丝或镍铬丝为发热丝,避免长时间通电发生的氧化现象。
具体实施方式四:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是:所述的固定丝7为直径为0.05mm~1mm的金属丝。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是:所述直径为0.05mm~1mm的金属丝为直径为0.05mm~1mm的镍铬丝、直径为0.05mm~1mm的不锈钢丝或直径为0.05mm~1mm的铁铬铝丝。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是:所述的保温涂层5为固化的氧化铝粉末。其他与具体实施方式一至五相同。
本实施方式采用氧化铝涂层作为保温涂层5,对发热丝4进行保温。
具体实施方式七:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是:所述的保护涂层6采用玻璃粉浆料烧结而成。其他与具体实施方式一至六相同。
本实施方式采用玻璃釉涂层作为保护涂层6,对发热丝4进行定型。
具体实施方式八:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是:由所述的发热丝4、保温涂层5、保护涂层6和固定丝7组成光源,所述的发热丝4保持松弛状态,使光源的重量完全承受在固定丝7两端。其他与具体实施方式一至七相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容,其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1:一种新型红外辐射源,它包括光源基座1、引脚烧结槽2、光源引脚3、发热丝4、保温涂层5、保护涂层6和固定丝7;
在光源基座1上设置引脚烧结槽2,并把光源引脚3固定在引脚烧结槽2内;
所述的发热丝4由缠绕部4-1和连接部4-2组成;
在发热丝4的缠绕部4-1表面包覆保温涂层5,在保温涂层5包覆保护涂层6;
所述的发热丝4的连接部4-2点焊至光源引脚3上;
所述的固定丝7一端烧结至保温涂层5中,一端点焊至光源引脚3上,且保证固定丝7与发热丝4不接触。
本实施例由所述的发热丝4、保温涂层5、保护涂层6和固定丝7组成光源,所述的发热丝4保持松弛状态,使光源的重量完全承受在固定丝7两端。
本实施例所述的发热丝4是利用铂丝采用密绕方式制备而成。
本实施例所述的固定丝7为直径为0.07mm的镍铬丝,直径为0.07mm的镍铬丝的机械强度大。
本实施例所述的保温涂层5为固化的氧化铝粉末。
本实施例所述的保护涂层6采用玻璃粉浆料烧结而成。
本实施例的具体实施方法如下:
一、选取直径为0.04mm的铂丝作为发热丝4:通过绕线机将直径为0.04mm的铂丝密绕若干圈后,从绕线机取下密绕灯丝,进行简单矫形,随后用蒸馏水清理灯丝表面杂质,即得到发热丝4;
二、保温涂层5为固化的氧化铝粉末:将氧化铝粉末与水进行混合搅拌,得到氧化铝浆料;将步骤一得到的发热丝4的两端固定至可通电夹具上,将夹具放置于显微镜下操作,将氧化铝浆料均匀涂抹与发热丝4表面,对夹具进行通电,通低电压至氧化铝涂层表面的水分蒸干时断电,得到表面固化保温涂层5的发热丝4;
三、保护涂层6采用玻璃粉浆料烧结而成:(1)、将釉粉与水混合,均匀搅拌,得到玻璃浆料;将玻璃浆料涂抹在保温涂层5表面,对夹具进行通电,通低电压至玻璃浆料表面的水分蒸干时,逐步加大通电电压,通过显微镜观察玻璃粉状态,持续通电至表面的玻璃粉完全处于流动的熔融状态时,逐步降低电压直至完全断电;(2)、将玻璃浆料再次均匀涂抹在保温涂层5表面,将所述的固定丝7插入涂层浆料中,对夹具进行通电,通低电压至玻璃浆料表面的水分蒸干时,逐步加大通电电压,通过显微镜观察玻璃粉状态,持续通电至表面的玻璃粉完全处于流动的熔融状态时,逐步降低电压直至完全断电;
四、先将固定丝7两端点焊至引脚两端,然后在将发热丝4点焊至引脚两端,点焊的发热丝4保持松弛状态,这样可使光源的重量完全承受在直径大的固定丝7两端,发热丝4不直接受力,这样可以加大光源机械抗震强度;
五、将制作好的新型红外辐射源封装在反射罩中,完成红外辐射源制作,通过控制红外辐射源电流来实现宽带的红外辐射源;可以在反射罩表面加入滤光片,过滤掉无用波长的光,留下需要的波长,实现窄带的红外辐射源。
采用上述方案制成的红外辐射源可以实现结构小巧,低功耗,易于生产,同时可以实现宽带红外辐射源和窄带的红外辐射源,增加了光源使用的灵活性。
上述方法制作的红外辐射源所选取的热丝材料、绕制圈数、绕制直径和玻璃釉粉材质根据实际情况进行选择,具体红外辐射源的实施方案应按照光源实际的需求情况来确定,如光源的功耗、尺寸等。
Claims (8)
1.一种新型红外辐射源,其特征在于新型红外光源包括光源基座(1)、引脚烧结槽(2)、光源引脚(3)、发热丝(4)、保温涂层(5)、保护涂层(6)和固定丝(7),
在光源基座(1)上设置引脚烧结槽(2),并把光源引脚(3)固定在引脚烧结槽(2)内;
所述的发热丝(4)由缠绕部(4-1)和连接部(4-2)组成;
在发热丝(4)的缠绕部(4-1)表面包覆保温涂层(5),在保温涂层(5)包覆保护涂层(6);
所述的发热丝(4)的连接部(4-2)点焊至光源引脚(3)上;
所述的固定丝(7)一端烧结至保温涂层(5)中,一端点焊至光源引脚(3)上,且保证固定丝(7)与发热丝(4)不接触。
2.根据权利要求1所述的一种新型红外辐射源,其特征在于所述的发热丝(4)是利用金属丝采用密绕方式制备而成。
3.根据权利要求2所述的一种新型红外辐射源,其特征在所述的金属丝为铂丝、钨丝、铂铱丝或镍铬丝。
4.根据权利要求1所述的一种新型红外辐射源,其特征在所述的固定丝(7)为直径为0.05mm~1mm的金属丝。
5.根据权利要求4所述的一种新型红外辐射源,其特征在于所述直径为0.05mm~1mm的金属丝为直径为0.05mm~1mm的镍铬丝、直径为0.05mm~1mm的不锈钢丝或直径为0.05mm~1mm的铁铬铝丝。
6.根据权利要求1所述的一种新型红外辐射源,其特征在于所述的保温涂层(5)为固化的氧化铝粉末。
7.根据权利要求1所述的一种新型红外辐射源,其特征在于所述的保护涂层(6)采用玻璃粉浆料烧结而成。
8.根据权利要求1所述的一种新型红外辐射源,其特征在于由所述的发热丝(4)、保温涂层(5)、保护涂层(6)和固定丝(7)组成光源,所述的发热丝(4)保持松弛状态,使光源的重量完全承受在固定丝(7)两端。
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