CN109946259A - 一种单窗口双通道红外探测器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明单窗口双通道红外探方法，步骤如下：从红外光源发出的红外光经过光学腔体反射后射到红外探测器的窗口滤光片上；红外光进入探测器内部，射向成45度放置的半反半透分光镜；半反半透分光镜将红外光束分成两部分：一部分反射到参考通道窄带滤光片然后到达参考通道灵敏元；另一部分透过半反半透分光镜射向测量通道窄带滤光片，最后到达测量通道灵敏元；当光路被污染或红外光源衰弱时，进入探测器的光强变弱，分光后到达参考通道和测量通道的光强同比例减弱，比值不变，可用于补偿零点漂移。

Description

一种单窗口双通道红外探测器及方法

技术领域

本发明涉及检测设备及其检测方法，具体的，其展示一种单窗口双通道红外探测器及方法。

背景技术

红外探测技术的核心是红外探测器，红外探测器将接受到的红外辐射能转换为便于测量或观测的电能、热能等其他形式的能量。红外探测器具有结构简单，响应速度快，环境适应性强等特点，被广泛应用于工业火灾检测，气体检测等领域。其中红外气体传感器就是利用红外探测器作为检测元件，结合红外光源，光学反射腔体制备的用于检测目标气体浓度的传感器，具有精度高，稳定性好，寿命长等优点。实际检测过程中，红外探测器接收到的红外光强I与气体的浓度C，光学腔体的长度L，光源的光强I₀近似满足朗伯-比尔定律:,其中α为目标气体的红外吸收系数。利用红外探测器制备的红外气体传感器具有分辨率高，不易中毒，使用寿命长等优点。

零点漂移一直是红外气体传感器最重要的性能指标之一，随着长时间的使用，红外光源强度衰弱，光路污染等都会引起零点发生漂移；传统红外气体传感器利用双窗口双通道红外探测器来解决零点漂移问题，一个通道用于测量气体浓度，另一个通道用于补偿补偿光强的衰弱和光路的污染。但是，该方法并不能完全补偿光路的污染，因为到达两个窗口上的光线并非相同的光线，且光路污染也是非对称的，因此，当部分光路被污染后，可能到达探测窗口的光强减弱了，而到达参考窗口的光强不变，零点漂移依然存在。

因此，有必要提供一种单窗口双通道红外探测器及方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种单窗口双通道红外探测器，其具有一用于接受红外光的窗口，当红外光束进入探测器内部后，利用半反半透分光镜，将进入探测器内部的光线分成两束，一束射向测量通道，另一束射向参比通道；可以补偿部分光路被污染的情况，真正解决气体传感器零点漂移问题、结构紧凑等优点。

技术方案如下：

一种单窗口双通道红外探测器，包括管座、依次设置于管座上的信号处理电路板、测量通道灵敏元、测量通道窄带滤光片、分光镜支架、半反半透分光镜、参考通道灵敏元、参考通道窄带滤光片、广谱滤光片、以及单窗口双通道红外结构的管帽。

进一步的，信号处理电路板通过焊接方式固定连接于管座。

进一步的，测量通道灵敏元设置于信号处理电路板上，测量通道窄带滤光片设置于测量通道灵敏元上，参考通道窄带滤光片设置于参考通道灵敏元上，固定设置有参考通道窄带滤光片的参考通道灵敏元设置于测量通道灵敏元上，与测量通道灵敏元形成90°对应分布。

进一步的，半反半透分光镜设置于分光镜支架上，分光镜支架设置于信号处理电路板指定位置上，且半反半透分光镜分别与参考通道窄带滤光片以及测量通道窄带滤光片呈45度夹角。

进一步的，广谱滤光片设置于管帽内，管帽通过焊接固定于管座，管帽内部空间内填充有惰性气体。

本发明的目的之二是提供一种单窗口双通道红外探方法。

具体方案如下：

利用本实施例进行探测，步骤如下：

1）从红外光源发出的红外光经过光学腔体反射后射到红外探测器的窗口滤光片上；

2）红外光进入探测器内部，射向成45度放置的半反半透分光镜；

3）半反半透分光镜将红外光束分成两部分：

一部分反射到参考通道窄带滤光片然后到达参考通道灵敏元；

另一部分透过半反半透分光镜射向测量通道窄带滤光片，最后到达测量通道灵敏元；

当光路被污染或红外光源衰弱时，进入探测器的光强变弱，分光后到达参考通道和测量通道的光强同比例减弱，比值不变，可用于补偿零点漂移。

与现有技术相比，本发明利用半反半透分光镜在探测器内部将一束光分成两束，分别用于探测通道和参比通道，相比传统双窗口双通道探测器对光源衰减、光路污染具有更好的补偿效果，能够有效的抑制红外气体传感器零点漂移引起的浓度不准问题，提高了红外气体传感器的寿命和在长期使用过程中的准确度。

附图说明

图1是本发明的实施例的结构示意图。

图2是本发明的实施例的光传递示意图。

具体实施方式

实施例：

请参阅图1，本实施例展示一种单窗口双通道红外探测器，包括管座10、依次设置于管座10上的信号处理电路板9、测量通道灵敏元8、测量通道窄带滤光片7、分光镜支架6、半反半透分光镜5、参考通道灵敏元4、参考通道窄带滤光片3、广谱滤光片2、以及单窗口双通道红外结构的管帽1。

信号处理电路板9通过焊接方式固定连接于管座10。

测量通道灵敏元8设置于信号处理电路板9上，测量通道窄带滤光片7设置于测量通道灵敏元8上，参考通道窄带滤光片3设置于参考通道灵敏元4上，固定设置有参考通道窄带滤光片3的参考通道灵敏元4设置于测量通道灵敏元8上，与测量通道灵敏元8形成90°对应分布。

半反半透分光镜5设置于分光镜支架6上，分光镜支架6设置于信号处理电路板9指定位置上，且半反半透分光镜5分别与参考通道窄带滤光片3以及测量通道窄带滤光片7呈45度夹角。

广谱滤光片2设置于管帽1内，管帽1通过焊接固定于管座10，管帽1内部空间内填充有惰性气体。

利用本实施例进行探测，参阅图2，步骤如下：

1）从红外光源发出的红外光经过光学腔体反射后射到红外探测器的窗口滤光片2上；

2）红外光进入探测器内部，射向成45度放置的半反半透分光镜5；

3）半反半透分光镜5将红外光束分成两部分：

一部分反射到参考通道窄带滤光片3然后到达参考通道灵敏元4；

另一部分透过半反半透分光镜5射向测量通道窄带滤光片7，最后到达测量通道灵敏元8；

当光路被污染或红外光源衰弱时，进入探测器的光强变弱，分光后到达参考通道和测量通道的光强同比例减弱，比值不变，可用于补偿零点漂移。

与现有技术相比，本发明利用半反半透分光镜在探测器内部将一束光分成两束，分别用于探测通道和参比通道，相比传统双窗口双通道探测器对光源衰减、光路污染具有更好的补偿效果，能够有效的抑制红外气体传感器零点漂移引起的浓度不准问题，提高了红外气体传感器的寿命和在长期使用过程中的准确度。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种单窗口双通道红外探测器，其特征在于：包括管座、依次设置于管座上的信号处理电路板、测量通道灵敏元、测量通道窄带滤光片、分光镜支架、半反半透分光镜、参考通道灵敏元、参考通道窄带滤光片、广谱滤光片、以及单窗口双通道红外结构的管帽。

2.根据权利要求1所述的一种单窗口双通道红外探测器，其特征在于：信号处理电路板通过焊接方式固定连接于管座。

3.根据权利要求2所述的一种单窗口双通道红外探测器，其特征在于：测量通道灵敏元设置于信号处理电路板上，测量通道窄带滤光片设置于测量通道灵敏元上，参考通道窄带滤光片设置于参考通道灵敏元上，固定设置有参考通道窄带滤光片的参考通道灵敏元设置于测量通道灵敏元上，与测量通道灵敏元形成90°对应分布。

4.根据权利要求3所述的一种单窗口双通道红外探测器，其特征在于：半反半透分光镜设置于分光镜支架上，分光镜支架设置于信号处理电路板指定位置上，且半反半透分光镜分别与参考通道窄带滤光片以及测量通道窄带滤光片呈45度夹角。

5.根据权利要求4所述的一种单窗口双通道红外探测器，其特征在于：广谱滤光片设置于管帽内，管帽通过焊接固定于管座，管帽内部空间内填充有惰性气体。

6.一种单窗口双通道红外探方法，其特征在于：其利用权利要求5所述的单窗口双通道红外探测器进行红外探测，步骤如下：

1)从红外光源发出的红外光经过光学腔体反射后射到红外探测器的窗口滤光片上；

2)红外光进入探测器内部，射向成45度放置的半反半透分光镜；

3)半反半透分光镜将红外光束分成两部分：

一部分反射到参考通道窄带滤光片然后到达参考通道灵敏元；

另一部分透过半反半透分光镜射向测量通道窄带滤光片，最后到达测量通道灵敏元；

当光路被污染或红外光源衰弱时，进入探测器的光强变弱，分光后到达参考通道和测量通道的光强同比例减弱，比值不变，可用于补偿零点漂移。