CN110095426A - 一种基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，包括基板、盖板、红外发射和探测集成芯片和腔体；所述基板与所述盖板平行设置，所述腔体设置于所述基板与所述盖板之间，所述红外发射和探测集成芯片设置于所述基板上并位于所述腔体中；所述腔体的表面设置有红外反射膜，以使所述红外发射和探测集成芯片一侧发射红外辐射后，经所述腔体反射传播，由所述红外发射和探测集成芯片另一侧探测所述红外辐射。本发明通过采用了特定结构的红外发射和探测集成芯片以及独立的腔体结构，使传感器结构简单紧凑，光能损失较小，制造成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感技术领域，特别为一种基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器。
背景技术
红外气体传感器是一种基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度与吸收强度关系鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。目前，传统的红外气体传感器采用分离部件如红外光发射源、窄带滤光片、气室和红外光探测器等组成，导致传感器难以薄型化和微小型化，同时也难以降低功耗和成本，给便携式智能气体测量系统如智能手机等应用带来困难。采用微纳加工批量加工技术将上述分离部件部分或全部集成到同一衬底上有利于减小厚度和体积，同时还可能减少功耗和成本。专利CN105181621A公开了一种由微型气室及硅集成模块键合构成的全集成式红外气体传感器，其中集成模块包含硅衬底以及硅衬底上的红外光源和红外探测器，微型气室则是上下两个开有V型槽的硅片键合构成；但是该专利的红外光源和探测器仍然是分离的器件，难以微小型化或实现薄型化。专利CN103245634B公开了一种含有凹坑的上下硅片键合的集成式微型红外气体传感器，其中凹坑区域形成中空的气室；该专利虽然具有紧凑的结构和比较薄的厚度，但是当光源、探测器和气室均在硅片上集成时，工艺集成难度大，同时凹坑区域占用大量的硅片表面面积，使得光源和探测器的集成密度低，导致器件成本上升。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器用于解决现有技术中红外气体传感器结构复杂，集成难度大，光能损失大，成本较高等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，包括基板、盖板、红外发射和探测集成芯片和腔体；基板与盖板平行设置，腔体设置于基板与盖板之间，红外发射和探测集成芯片设置于基板上并位于腔体中；腔体的表面设置有红外反射膜，以使红外发射和探测集成芯片一侧发射红外辐射后，经腔体反射传播，由红外发射和探测集成芯片另一侧探测红外辐射。
在本发明的第一实施方式中，基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器还包括卡槽、凹槽和键合线；卡槽垂直设置于基板上，基板和盖板中设置有图形相同且位置相对应的凹槽，通过键合线将基板和盖板以凹槽位置相对应的方式配合固定并形成腔体。
其中，腔体为相互交叠的双环形闭合结构。
其中，卡槽设置于双环形闭合结构的交叠通道中，且红外发射和探测集成芯片设置于卡槽中。
在本发明的第二实施方式中，基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器还包括第一圆柱筒和第二圆柱筒，且第一圆柱筒和第二圆柱筒为高度相同但半径不同的圆柱筒；第一圆柱筒和第二圆柱筒垂直设置于基板与盖板之间，第一圆柱筒与第二圆柱筒同轴嵌套，通过基板、盖板、第一圆柱筒和第二圆柱筒围合形成腔体。
在前述任一实施方式中，盖板上设置有与腔体相连通的通气孔，用于向腔体中导入气体或由腔体向外排出气体。
在前述任一实施方式中，红外发射和探测集成芯片包括透明衬底、红外发射芯片、红外探测芯片和微光学单元；透明衬底包括相对应的第一表面和第二表面，红外探测芯片包括第一探测芯片和第二探测芯片，微光学单元包括第一微光学单元和第二微光学单元；第一表面上设置有红外发射芯片和红外探测芯片，且第一探测芯片和第二探测芯片分别设置于红外发射芯片的两侧；第二表面上设置有微光学单元，且在垂直于透明衬底表面的方向上，第一微光学单元与第一探测芯片位置对应，第二微光学单元与第二探测芯片位置对应。
其中，红外发射芯片中包括红外发射单元；第一探测芯片中包括第一探测单元，第一探测单元对特征波长的红外辐射敏感；第二探测芯片中包括第二探测单元，第二探测单元不对特征波长的红外辐射敏感。
其中，红外发射单元与第一表面之间设置有红外反射膜，且第一探测单元和第二探测单元于远离第一表面的一侧表面均设置有红外反射膜。
本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明通过采用了特定结构的红外发射和探测集成芯片以及独立的腔体结构，使传感器具有更小的体积，结构简单紧凑，光能损失较小，制造成本更低，且更适用于智能手机等便携式智能气体测量系统。
附图说明
图1是本发明中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器第一实施方式的内部结构俯视图；
图2是本发明中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器第一实施方式的整体结构示意图；
图3是本发明中红外发射和探测集成芯片一实施方式的结构示意图；
图4是本发明中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器第二实施方式的内部结构俯视图；
图5是图4中沿B-B方向的截面示意图；
图6是本发明中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器第二实施方式的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，图1是本发明中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器第一实施方式的内部结构俯视示意图，图2是本发明中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器第一实施方式的整体结构示意图，其中，101为基板，102为盖板，103为红外发射和探测集成芯片，104为卡槽，105为光路凹槽，106为键合线，107为通气孔。本发明第一实施方式中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器包括基板101、盖板102、红外发射和探测集成芯片103、卡槽104、光路凹槽105和键合线106；基板101和盖板102中设置有图形相同且位置相对应的光路凹槽105，通过键合线106将基板101和盖板102以光路凹槽105位置相对应的方式平行固定起来，且固定后形成闭合的腔体，光路凹槽105的表面均设置有红外反射膜，即腔体的腔体内壁均有红外反射膜，用于改变红外辐射传播路径。在第一实施方式中，该腔体为相互交叠的双环形闭合结构，双环形闭合结构的交叠部分是单一的交叠通道，通过垂直设置于基板101上的卡槽104，将红外发射和探测集成芯片103固定于该双环形闭合结构的交叠通道中，用于发射和探测红外辐射；盖板102上设置有与腔体相连通的通气孔107，用于向腔体中导入气体或由腔体向外排出气体。
具体地，对上述红外发射和探测集成芯片103进行详述，请参阅图3，图3是本发明中红外发射和探测集成芯片103一实施方式的结构示意图，其中200为透明衬底，201为红外发射芯片，202为第一探测芯片，203为第二探测芯片，204为第一微光学单元，205为第二微光学单元，206为第一表面，207为第二表面。本实施方式中的红外发射和探测集成芯片103包括透明衬底200、红外发射芯片201、红外探测芯片和微光学单元，其中，红外探测芯片包括第一探测芯片202和第二探测芯片203，微光学单元包括第一微光学单元204和第二微光学单元205；透明衬底200包括第一表面206和第二表面207，第一表面206上设置有红外发射芯片201和红外探测芯片，且第一探测芯片202和第二探测芯片203分别设置于红外发射芯片201的两侧；第二表面207上设置有微光学单元，微光学单元包括第一微光学单元204和第二微光学单元205，且在垂直于透明衬底100表面的方向上，第一微光学单元204与第一探测芯片202位置对应，第二微光学单元205与第二探测芯片203位置对应；第一微光学单元204与第一探测芯片202组成第一探测通道，第二微光学单元205与第二探测芯片203组成第二探测通道，且第一探测通道与第二探测通道用于探测不同波长的红外辐射。其中，红外发射芯片201中包括红外发射单元，且红外发射单元与第一表面206之间设置有红外反射膜，目的在于阻挡由红外发射单元发射的红外辐射进入透明衬底200中，以避免对两侧的红外探测芯片造成干扰；第一探测芯片202中包括第一探测单元，第一探测单元对特征波长的红外辐射敏感，且第一探测单元于远离第一表面206的一侧表面设置有红外反射膜，目的在于避免在第一表面206外侧受到来自红外发射芯片201的红外辐射的干扰，使第一探测单元仅接收经第一微光学单元204透射进入的红外辐射；第二探测芯片203中包括第二探测单元，第二探测单元不对特征波长的红外辐射敏感，且第二探测单元于远离第一表面206的一侧表面设置有红外反射膜，目的在于避免在第一表面206外侧受到来自红外发射芯片201的红外辐射的干扰，使第二探测单元仅接收经第二微光学单元205透射进入的红外辐射；红外反射膜均为具有阻挡红外辐射功能的薄膜材料，上述红外发射和探测集成芯片结构紧凑，并且可有效避免红外发射芯片发出的红外辐射对红外探测芯片的干扰，使红外探测芯片所接收到的红外辐射更为准确，从而提高了探测精度。此外，微光学单元的形貌为向外凸出的弧面，其目的在于起到聚光的作用，同时还具有窄谱滤波功能，可选取具有窄谱滤波以及聚焦功能的衍射透镜或超材料透镜作为微光学单元，在其他实施例中，还可以采用其他形貌的微光学单元如衍射光学单元或超表面结构单元，在此不作限定。
本实施方式中，对于上述红外发射和探测集成芯片的材料选取方面，红外发射单元是能够产生红外辐射的芯片，如微加热板、红外LED芯片或红外激光器芯片等；而红外探测单元可以是基于测辐射计原理的薄膜材料如氧化钒薄膜或非晶硅薄膜等，还可以是基于室温光导或光伏探测原理的材料如PbS、PeSe、InSb，InGaAs或MCT等。在制作工艺上，红外探测单元可以在透明衬底上单片制作完成，而红外发射单元在红外发射单元衬底上制作并设置相应的红外反射层后，再一起集成到透明衬底上，由此构成红外发射芯片；微光学单元可以是在透明衬底上直接制作的折射或衍射微透镜，还可以是基于多种材料的超表面平面结构，其线度大小尺寸范围为100～1000μm。
本实施方式中，在基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器的制作工艺上，在基板和盖板中刻蚀出图形相同且位置相对应的光路凹槽，并在光路凹槽表面均涂覆红外反射膜；于基板中制作卡槽，将是以第一表面垂直于基板的方式设置于卡槽中，并使红外发射和探测集成芯片恰好位于基板的光路凹槽中；于盖板的外表面上制作通气孔，且该通气孔与盖板的光路凹槽连通；将基板和盖板以光路凹槽位置相对应的方式平行固定起来，且固定后形成闭合的腔体，由此完成器件制作。其中，基板和盖板的材料优选硅材料，光路凹槽的刻蚀可以采用湿法刻蚀技术制作，也可以采用干法刻蚀技术制作，或者采用3D打印技术制作；在光路凹槽表面涂覆的红外反射膜可采用Au或Al金属反射膜，以增强气室内壁表面的反射；本实施方式中固定后形成的腔体为相互交叠的双环形闭合结构，双环形闭合结构的交叠部分是单一的交叠通道，红外发射和探测集成芯片位于双环形结构的交叠通道中，其腔体垂直截面为圆形，结构紧凑且传播过程中的光能损失较小，在其他实施方式中也可以根据实际情况采用其他材料、制备方法以及光路凹槽图形，在此不作限定。
结合上述结构特征，对本发明第一实施方式中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器的工作原理进行详述。首先由盖板102上的通气孔107向腔体中导入待测气体，测试开始时，红外发射和探测集成芯片103中红外发射芯片201以第一表面206向外的方向发出红外辐射，其传播路径为108，当传播至腔体的双环形分叉处时发生反射，并分为109和110两个路径在腔体的两个分立的环形通道中分别进行传播，随后在腔体的另一个双环形分叉处时发生反射并汇聚后回到红外发射和探测集成芯片103的第二表面207，经第一微光学单元204和第二微光学单元205分别被第一探测芯片102中的第一探测单元和第二探测芯片103中的第二探测单元所接收；由于红外辐射在腔体中传播时，腔体中的气体会吸收与其特征吸收峰一致的红外辐射，且第一探测单元对该特征波长敏感而第二探测单元不对该特征波长敏感，故第一探测单元接收到红外辐射时响应下降而第二探测单元接收到红外辐射时不受影响，形成两组不同的红外谱图，根据朗伯比尔定律，由这两组红外谱图的特征峰差异即可求出待测气体的浓度。其中，上述第一探测单元和第二探测单元所接收到的红外谱图，还可以通过对比分析，对导入腔体中的气体成分进行定量分析以及化学动力学分析，在此不做详述。
进一步地，对上述第一实施方式中光路凹槽的结构进行变换设计，得到本发明的第二实施方式，请参阅图4和图5，图4是本发明中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器第二实施方式的内部结构俯视图，图5是图4中沿B-B方向的截面示意图，其中，301为基板，302为盖板，303为红外发射和探测集成芯片，304为腔体，305为第一圆柱筒，306为第二圆柱筒，307为通气孔。本发明第二实施方式中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器包括基板301、盖板302、红外发射和探测集成芯片303、腔体304、第一圆柱筒305、第二圆柱筒306和通气孔307；第一圆柱筒305和第二圆柱筒306高度相同但半径不同，本实施方式中，第一圆柱筒305半径大于第二圆柱筒306，第一圆柱筒305和第二圆柱筒306呈薄壁状，使器件更为轻便；第一圆柱筒305和第二圆柱筒306垂直设置于基板301与盖板305之间，第一圆柱筒305与第二圆柱筒306同轴嵌套，通过基板301、盖板302、第一圆柱筒305和第二圆柱筒306围合形成腔体304，即腔体304为单环形结构；红外发射和探测集成芯片303垂直于基板301设置在腔体304中，用于发射和探测红外辐射，腔体304内壁均设置有红外反射膜，用于改变红外辐射传播路径；盖板302上设置有与腔体304相连通的通气孔307，用于向腔体304中导入气体或由腔体304向外排出气体；本实施方式中的红外发射和探测集成芯片303的结构与功能同第一实施方式中的红外发射和探测集成芯片303相同，在此不做赘述；由于在基板301、盖板302和第二圆柱筒306所围成区域内还预留有一定空间，在其他实施方式中可根据实际情况，于该区域处添加与测试相关的工作器件，使整体结构更为紧凑，在此不作限定。
请参阅图6，结合上述结构特征，对本发明中第二实施方式中基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器的工作原理进行详述。首先由盖板302上的通气孔307向腔体304中导入待测气体，测试开始时，红外发射和探测集成芯片303中红外发射芯片201以第一表面206向外的方向发出红外辐射，其传播路径包括308和309，经单环形通道的多次反射后，308经第一微光学单元204后被第一探测芯片102中的第一探测单元所接收，而309经第二微光学单元205后被第二探测芯片103中的第一探测单元所接收；由于红外辐射在腔体304中传播时，腔体304中的气体会吸收与其特征吸收峰一致的红外辐射，且第一探测单元对该特征波长敏感而第二探测单元不对该特征波长敏感，故第一探测单元接收到红外辐射时响应下降而第二探测单元接收到红外辐射时不受影响，形成两组不同的红外谱图，根据朗伯比尔定律，由这两组红外谱图的特征峰差异即可求出待测气体的浓度。
区别于现有技术，本发明通过采用了特定结构的红外发射和探测集成芯片以及独立的腔体结构，使传感器具有更小的体积，结构简单紧凑，光能损失较小，制造成本更低，且更适用于智能手机等便携式智能气体测量系统。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，包括基板、盖板、红外发射和探测集成芯片和腔体；所述基板与所述盖板平行设置，所述腔体设置于所述基板与所述盖板之间，所述红外发射和探测集成芯片设置于所述基板上并位于所述腔体中；所述腔体的表面设置有红外反射膜，以使所述红外发射和探测集成芯片一侧发射红外辐射后，经所述腔体反射传播，由所述红外发射和探测集成芯片另一侧探测所述红外辐射。
2.根据权利要求1所述的基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，所述基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器还包括卡槽、凹槽和键合线；所述卡槽垂直设置于所述基板上，所述基板和所述盖板中设置有图形相同且位置相对应的所述凹槽，通过所述键合线将所述基板和所述盖板以所述凹槽位置相对应的方式配合固定并形成所述腔体。
3.根据权利要求2所述的基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，所述腔体为相互交叠的双环形闭合结构。
4.根据权利要求3所述的基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，所述卡槽设置于所述双环形闭合结构的交叠通道中，且所述红外发射和探测集成芯片设置于所述卡槽中。
5.根据权利要求1所述的基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，所述基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器还包括第一圆柱筒和第二圆柱筒，且所述第一圆柱筒和所述第二圆柱筒为高度相同但半径不同的圆柱筒；所述第一圆柱筒和所述第二圆柱筒垂直设置于所述基板与所述盖板之间，所述第一圆柱筒与所述第二圆柱筒同轴嵌套，通过所述基板、所述盖板、所述第一圆柱筒和所述第二圆柱筒围合形成所述腔体。
6.根据权利要求1-5任一所述的基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，所述盖板上设置有与所述腔体相连通的通气孔，用于向所述腔体中导入气体或由所述腔体向外排出气体。
7.根据权利要求1-5任一所述的基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，所述红外发射和探测集成芯片包括透明衬底、红外发射芯片、红外探测芯片和微光学单元；所述透明衬底包括相对应的第一表面和第二表面，所述红外探测芯片包括第一探测芯片和第二探测芯片，所述微光学单元包括第一微光学单元和第二微光学单元；所述第一表面上设置有所述红外发射芯片和所述红外探测芯片，且所述第一探测芯片和所述第二探测芯片分别设置于所述红外发射芯片的两侧；所述第二表面上设置有所述微光学单元，且在垂直于所述透明衬底表面的方向上，所述第一微光学单元与所述第一探测芯片位置对应，所述第二微光学单元与所述第二探测芯片位置对应。
8.根据权利要求7中所述的基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，所述红外发射芯片中包括红外发射单元；所述第一探测芯片中包括第一探测单元，所述第一探测单元对特征波长的红外辐射敏感；所述第二探测芯片中包括第二探测单元，所述第二探测单元不对特征波长的红外辐射敏感。
9.根据权利要求8中所述的基于红外发射和探测集成芯片的红外气体传感器，其特征在于，所述红外发射单元与所述第一表面之间设置有红外反射膜，且所述第一探测单元和所述第二探测单元于远离所述第一表面的一侧表面均设置有红外反射膜。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113702320A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-11-26 | 华南师范大学 | 线性分光红外传感芯片及气体检测装置 |
Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1115388A (zh) * | 1994-03-08 | 1996-01-24 | 索尼公司 | 光学器件 |
| US20020196431A1 (en) * | 2001-06-20 | 2002-12-26 | Defelice Richard Alden | Testing bottom-emitting VCSELs |
| CN1445528A (zh) * | 2002-03-14 | 2003-10-01 | 北京航空航天大学 | 无气泵式红外二氧化碳浓度分析方法及装置 |
| US20050286594A1 (en) * | 2004-06-25 | 2005-12-29 | Finisar Corporation | Mirrors for reducing the effects of spontaneous emissions in photodiodes |
| US20080181270A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-07-31 | Lin Ta-Tsung | Packaging structure for the horizontal cavity surface emitting laser diode with monitor photodiode |
| CN103500770A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-01-08 | 中北大学 | 一种多气体检测的红外气体传感器 |
| US20140212085A1 (en) * | 2013-01-29 | 2014-07-31 | Georgios Margaritis | Optocoupler |
| CN203798729U (zh) * | 2014-05-11 | 2014-08-27 | 西安安通测控技术有限公司 | 一种微型红外气体检测传感器 |
| CN104122224A (zh) * | 2014-08-13 | 2014-10-29 | 成都君凌科创科技有限公司 | 一种高精度非分散红外线气体传感器 |
| CN104285500A (zh) * | 2012-05-08 | 2015-01-14 | 剑桥Cmos传感器有限公司 | 红外线发射器与ndir传感器 |
| CN204128692U (zh) * | 2014-09-29 | 2015-01-28 | 华中科技大学 | 一种像素单元及其构成的红外成像探测器 |
| CN104568784A (zh) * | 2013-10-24 | 2015-04-29 | 日月光半导体制造股份有限公司 | 感测模块及其制造方法 |
| CN104568831A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-29 | 武汉六九传感科技有限公司 | 一种光电气体传感器及检测装置 |
| CN105181621A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-23 | 电子科技大学 | 一种全集成红外气体传感器 |
| CN205793553U (zh) * | 2015-12-21 | 2016-12-07 | 重庆工程职业技术学院 | 一种基于单片机控制的智能家居照明控制开关接收电路 |
| US20170146450A1 (en) * | 2015-11-19 | 2017-05-25 | Sentelligence, Inc. | Species specific sensor for exhaust gases and method thereof |
| CN106847802A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-13 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 光学传感器封装组件及其制作方法和电子设备 |
| US20190049388A1 (en) * | 2017-08-11 | 2019-02-14 | Black Joule, Llc | Fermentation gas sensor system |
| CN208707640U (zh) * | 2018-08-28 | 2019-04-05 | 深圳市欧凌克光电科技有限公司 | 一种单纤中距传输模块 |
| CN208705199U (zh) * | 2018-09-10 | 2019-04-05 | 北京知天地环境科技有限公司 | 一种烟度计 |
-
2019
- 2019-04-12 CN CN201910292648.3A patent/CN110095426B/zh active Active
Patent Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1115388A (zh) * | 1994-03-08 | 1996-01-24 | 索尼公司 | 光学器件 |
| US20020196431A1 (en) * | 2001-06-20 | 2002-12-26 | Defelice Richard Alden | Testing bottom-emitting VCSELs |
| CN1445528A (zh) * | 2002-03-14 | 2003-10-01 | 北京航空航天大学 | 无气泵式红外二氧化碳浓度分析方法及装置 |
| US20050286594A1 (en) * | 2004-06-25 | 2005-12-29 | Finisar Corporation | Mirrors for reducing the effects of spontaneous emissions in photodiodes |
| US20080181270A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-07-31 | Lin Ta-Tsung | Packaging structure for the horizontal cavity surface emitting laser diode with monitor photodiode |
| CN104285500A (zh) * | 2012-05-08 | 2015-01-14 | 剑桥Cmos传感器有限公司 | 红外线发射器与ndir传感器 |
| US20140212085A1 (en) * | 2013-01-29 | 2014-07-31 | Georgios Margaritis | Optocoupler |
| CN103500770A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-01-08 | 中北大学 | 一种多气体检测的红外气体传感器 |
| CN104568784A (zh) * | 2013-10-24 | 2015-04-29 | 日月光半导体制造股份有限公司 | 感测模块及其制造方法 |
| CN203798729U (zh) * | 2014-05-11 | 2014-08-27 | 西安安通测控技术有限公司 | 一种微型红外气体检测传感器 |
| CN104122224A (zh) * | 2014-08-13 | 2014-10-29 | 成都君凌科创科技有限公司 | 一种高精度非分散红外线气体传感器 |
| CN204128692U (zh) * | 2014-09-29 | 2015-01-28 | 华中科技大学 | 一种像素单元及其构成的红外成像探测器 |
| CN104568831A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-29 | 武汉六九传感科技有限公司 | 一种光电气体传感器及检测装置 |
| CN105181621A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-23 | 电子科技大学 | 一种全集成红外气体传感器 |
| US20170146450A1 (en) * | 2015-11-19 | 2017-05-25 | Sentelligence, Inc. | Species specific sensor for exhaust gases and method thereof |
| CN205793553U (zh) * | 2015-12-21 | 2016-12-07 | 重庆工程职业技术学院 | 一种基于单片机控制的智能家居照明控制开关接收电路 |
| CN106847802A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-13 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 光学传感器封装组件及其制作方法和电子设备 |
| US20190049388A1 (en) * | 2017-08-11 | 2019-02-14 | Black Joule, Llc | Fermentation gas sensor system |
| CN208707640U (zh) * | 2018-08-28 | 2019-04-05 | 深圳市欧凌克光电科技有限公司 | 一种单纤中距传输模块 |
| CN208705199U (zh) * | 2018-09-10 | 2019-04-05 | 北京知天地环境科技有限公司 | 一种烟度计 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JANE HODGKINSON 等: "Non-dispersive infra-red(NDIR) measurement of carbon dioxide at 4.2um in a compact and optically efficient sensor", 《SENSORS AND ACTUATORS B:CHEMICAL》 * |
| 徐科军 等: "传感器数学模型的研究", 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 * |
| 朱腾飞 等: "基于MEMS工艺的集成红外气体传感器工艺研究", 《激光与红外》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113702320A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-11-26 | 华南师范大学 | 线性分光红外传感芯片及气体检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110095426B (zh) | 2022-01-07 |
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