CN112649388A - 气体浓度检测系统及空调器 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种气体浓度检测系统及空调器,第一反射面、第三反射面为椭圆凹面,第一反射面与第三反射面具有一个公共焦点,第一反射面的另一焦点上设置有光源,第三反射面的另一个焦点上设置有探测器;第二反射面为平面,第二反射面被配置为将光源发出,且经过第一反射面反射后汇集到公共焦点的光,反射至第二反射面,并再次反射汇集到探测器。本公开的气体浓度检测系统,基于朗伯‑比尔定律,光线由光源到达探测器前,通过多次镜面效果的反射,提升了光在气室内的光程,而不需要增加气室的体积,检测系统的尺寸能够做的更小,安装和使用更加方便,光程的提升,有助于提高检测系统的探测分辨率,提高检测精度。

Description

气体浓度检测系统及空调器
技术领域
本公开属于气体检测技术领域,具体涉及一种气体浓度检测系统及空调器。
背景技术
当前,环境质量越来越受到人们的关注。在日常生活中,教室、办公室、卧室等长期人流聚集、对空气质量要求较高的环境下,CO2浓度成为了一项值得关注的参数。当人员密度大、停留时间长、通风状况差时,CO2浓度的上升,会使得人体产生困倦、注意力不集中等状况。因此,根据环境的实时状态,及时地换气非常重要。
在气体探测领域,常使用红外传感器进行气体浓度测量。根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律,当红外光通过特定待测气体时,这些待测气体对特定波长的红外光有吸收作用,通过对比吸收前后的红外光的强度,就可以反演出待测气体浓度。
红外传感器采用直射式气室,但直射式气室受外形尺寸影响,当气体浓度较低时的探测分辨率较低。
发明内容
因此,本公开要解决的技术问题是直射式气室的红外气体传感器探测分辨率较低,从而提供一种气体浓度检测系统及空调器。
为了解决上述问题,本公开提供一种气体浓度检测系统,包括:
第一反射面、第二反射面、第三反射面;
第一反射面、第三反射面为椭圆凹面,第一反射面与第三反射面具有一个公共焦点,第一反射面的另一焦点上设置有光源,第三反射面的另一个焦点上设置有探测器;
第二反射面为平面,第二反射面被配置为将光源发出,且经过第一反射面反射后汇集到公共焦点的光,反射至第二反射面,并再次反射汇集到探测器。
在一些实施例中,第一反射面的长轴L1与第二反射面的长轴L2之间所夹的角小于90°。
在一些实施例中,第一反射面、第二反射面、第三反射面均采用电镀镜面处理;和/或,光源为定向光源,定向光源的发光方向不与第一反射面的长轴所在的直线重合。
在一些实施例中,第一反射面、第三反射面均为非封闭的椭圆凹面,且至少包裹椭圆的长轴的一部分。
在一些实施例中,第一反射面远离第三反射面边延伸至与第二反射面的交点处,第一反射面与第三反射面相邻的边与第二反射面之间留有开口。
在一些实施例中,第一反射面与第三反射面相邻的边延伸至靠近第三反射面的长轴的位置。
在一些实施例中,第一反射面与第三反射面相邻的边延伸至到达第三反射面的长轴的位置。
在一些实施例中,第一反射面与第三反射面相邻的边延伸至越过第三反射面的长轴的位置。
在一些实施例中,第一反射面、第二反射面、第三反射面围成封闭气室,封闭气室设有气体流道。
在一些实施例中,探测器设有通道,通道上设有滤光片,滤光片被配置为允许特定波长的光射入探测器内部。
在一些实施例中,通道包括测量通道,测量通道上设置的滤光片允许通过的光的波长为λ1。
在一些实施例中,通道还包括参考通道,参考通道上设置的滤光片允许通过的光的波长为λ2。
在一些实施例中,气体浓度检测系统还设有温度传感器,和/或湿度传感器。
一种空调器,采用上述的气体浓度检测系统。
本公开提供的气体浓度检测系统及空调器至少具有下列有益效果:
本公开的气体浓度检测系统,基于朗伯-比尔定律,光线由光源到达探测器前,通过多次镜面效果的反射,提升了光在气室内的光程,而不需要增加气室的体积,检测系统的尺寸能够做的更小,安装和使用更加方便,光程的提升,有助于提高检测系统的探测分辨率,提高检测精度。
附图说明
图1为本公开实施例的气体浓度检测系统的结构示意图;
图2为本公开另一实施例中气体浓度检测系统的结构示意图;
图3为本公开另一实施例中气体浓度检测系统的结构示意图。
附图标记表示为:
1、第一反射面;2、第二反射面;3、第三反射面;4、光源;5、探测器;6、封闭气室;7、气体流道。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开具体实施例及相应的附图对本公开技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,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,都属于本公开保护的范围。
结合图1-3所示,本实施例提供了一种气体浓度检测系统,包括:第一反射面1、第二反射面2、第三反射面3;第一反射面1、第三反射面3为椭圆凹面,第一反射面1与第三反射面3具有一个公共焦点F’,第一反射面1的另一焦点F0上设置有光源4,第三反射面3的另一个焦点F1上设置有探测器5;第二反射面2为平面,第二反射面2被配置为将光源4发出,且经过第一反射面1反射后汇集到公共焦点F’的光,反射至第二反射面2,并再次反射汇集到探测器5,经探测器5内光电转化,输出电压信号。
本实施例的气体浓度检测系统,基于朗伯-比尔定律,光线由光源到达探测器前,通过多次镜面效果的反射,提升了光在气室内的光程,而不需要增加气室的体积,检测系统的尺寸能够做的更小,安装和使用更加方便,光程的提升,有助于提高检测系统的探测分辨率,提高检测精度。
光线到达探测器时在椭圆反射特性作用下,自动汇聚到第三反射面3的焦点F1处,对于具有视角要求的探测器,能够更好的将光汇聚在探测器的有效探测面上,也有助于提高探测器的分辨率和检测精度。
在一些实施例中,光源4发射光线的波长范围应覆盖预设波长;预设波长即测量的目标气体吸收峰处对应的波长。
在一些实施例中,第一反射面1的长轴L1与第二反射面2的长轴L2之间所夹的角小于90°。
本实施例基于椭圆形凹面具有的从椭圆的一个焦点出发的射线经椭圆反射后经过另一个焦点的特性,将两个椭圆凹反射面长轴相交设置,并具有公共焦点F’,从而使得第一反射面1的焦点F0处的光源4发出的光线均需要通过反射增加光程后才能到达探测器。
在一些实施例中,光源4发出的光线到达探测器5时走过的光程为L,第一反射面1的长轴为L1,第二反射面2的长轴为L2,满足L≥L1+L2。光程越大,探测分辨率越高,在气体浓度较低的情况下,也能保证足够的检测精度。
在一些实施例中,第一反射面1、第二反射面2、第三反射面3均采用电镀镜面处理,使其具有高反射频率特性,减少光在反射过程中的损耗,提高检测系统的检测精度。
在一些实施例中,光源4为定向光源,定向光源的发光方向不与第一反射面1的长轴所在的直线重合,从而光源4发出的光至少需要通过三次反射才能到达探测器5,光程远大于直射式气室,探测分辨率和检测精度大大提升。
在一些实施例中,第一反射面1、第三反射面3均为非封闭的椭圆凹面,且至少包裹椭圆的长轴的一部分,从而第一反射面1的两边缘包裹光源4的角度在180°以上,光源4向外发射的光线,绝大多数都可以到达第一反射面1,并进行反射后最终通过最大光程到达探测器5。
在一些实施例中,第一反射面1远离第三反射面3边延伸至与第二反射面2的交点处,第一反射面1与第三反射面3相邻的边与第二反射面2之间留有开口,此时所有从光源4照射到第一反射面1而反射汇聚到公共焦点F’的光线,都能够经过开口射入第三反射面3。
在一些实施例中,第一反射面1与第三反射面3相邻的边延伸至靠近第三反射面3的长轴的位置,在保证第一反射面1具有足够的反射区域的基础上,预留较大的开口,让更多的光线能够经过开口射入第三反射面3,同时,第一反射面1的周长较小,能够节省空间与材料。
在一些实施例中,第一反射面1与第三反射面3相邻的边延伸至到达第三反射面3的长轴的位置,此时所有从光源4照射到第一反射面1而反射汇聚到公共焦点F’的光线,都能够经过开口射入第三反射面3。
在一些实施例中,第一反射面1与第三反射面3相邻的边延伸至越过第三反射面3的长轴的位置,此时从光源4照射到第一反射面1而反射汇聚到公共焦点F’的光线,能够经过开口射入第三反射面3,且由于第一放射面1覆盖的角度更大,光线在到达探测器5时经过的光程更大,提高了探测器5的分辨率。
在一些实施例中,第一反射面1、第二反射面2、第三反射面3围成封闭气室6,封闭气室6设有气体流道7。气体流道7用于与外界进行气体交换,以保持封闭气室6内部气体浓度与封闭气室6外部气体浓度一致。待测气体经过气体流道7进入封闭气室6内,光线在封闭气室6内经多次反射,特定波长的光被待测气体充分吸收,剩余光线照射到探测器5。
在一些实施例中,探测器5设有通道,通道上设有滤光片,滤光片被配置为允许特定波长的光射入探测器5内部,通道包括测量通道、参考通道,测量通道上设置的滤光片允许通过的光的波长为λ1,参考通道上设置的滤光片允许通过的光的波长为λ2,λ1≠λ2。如在测量CO2的浓度时,测量通道的滤光片仅能令4.26μm波长的光通过,参考通道的滤光片仅能令3.95μm波长的光通过,通过滤光片的光进入探测器5内部,经光电转换部件分别转换为电信号,传入控制系统;由于CO2气体仅吸收4.26μm左右的波长的光,而基本不吸收3.95μm左右的波长的光,因此测量通道接收的光能,是从光源4发射后被气体吸收过的衰减的光,反映CO2气体的浓度信息,而参考通道接收的光,是从光源4发射后没有被气体吸收过的光,反映系统本身存在的对光的损耗。考虑到光源4、封闭气室6、探测器5等元件会发生老化等造成系统性质变化,为保证测量效果,需要以测量通道为基准,使用参考通道作为校正。
在一些实施例中,检测系统还设有温度传感器,和/或湿度传感器,测量此时检测系统周围的温度、湿度,传入控制系统,作为环境参考;综合来自探测器5的光电信号,以及温度、湿度信息,经过计算可以得到此时的气体浓度信息。
一种空调器,采用上述的气体浓度检测系统。
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本公开的较佳实施例而已,并不用以限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。以上仅是本公开的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本公开技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。

Claims (14)

1.一种气体浓度检测系统,其特征在于,包括:
第一反射面(1)、第二反射面(2)、第三反射面(3);
所述第一反射面(1)、第三反射面(3)为椭圆凹面,所述第一反射面(1)与所述第三反射面(3)具有一个公共焦点,所述第一反射面(1)的另一焦点上设置有光源(4),所述第三反射面(3)的另一个焦点上设置有探测器(5);
所述第二反射面(2)为平面,所述第二反射面(2)被配置为将所述光源(4)发出,且经过所述第一反射面(1)反射后汇集到所述公共焦点的光,反射至所述第二反射面(2),并再次反射汇集到所述探测器(5)。
2.根据权利要求1所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述第一反射面(1)的长轴L1与所述第二反射面(2)的长轴L2之间所夹的角小于90°。
3.根据权利要求1所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述第一反射面(1)、第二反射面(2)、第三反射面(3)均采用电镀镜面处理;和/或,所述光源(4)为定向光源(4),定向光源(4)的发光方向不与所述第一反射面(1)的长轴所在的直线重合。
4.根据权利要求1所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述第一反射面(1)、第三反射面(3)均为非封闭的椭圆凹面,且至少包裹椭圆的长轴的一部分。
5.根据权利要求1所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述第一反射面(1)远离所述第三反射面(3)边延伸至与所述第二反射面(2)的交点处,所述第一反射面(1)与所述第三反射面(3)相邻的边与所述第二反射面(2)之间留有开口。
6.根据权利要求5所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述第一反射面(1)与所述第三反射面(3)相邻的边延伸至靠近所述第三反射面(3)的长轴的位置。
7.根据权利要求5所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述第一反射面(1)与所述第三反射面(3)相邻的边延伸至到达所述第三反射面(3)的长轴的位置。
8.根据权利要求5所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述第一反射面(1)与所述第三反射面(3)相邻的边延伸至越过所述第三反射面(3)的长轴的位置。
9.根据权利要求1所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述第一反射面(1)、第二反射面(2)、第三反射面(3)围成封闭气室(6),所述封闭气室(6)设有气体流道(7)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述探测器(5)设有通道,所述通道上设有滤光片,所述滤光片被配置为允许特定波长的光射入所述探测器(5)内部。
11.根据权利要求10所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述通道包括测量通道,所述测量通道上设置的滤光片允许通过的光的波长为λ1。
12.根据权利要求11所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述通道还包括参考通道,所述参考通道上设置的滤光片允许通过的光的波长为λ2。
13.根据权利要求1-12任一项所述的气体浓度检测系统,其特征在于,所述气体浓度检测系统还设有温度传感器,和/或湿度传感器。
14.一种空调器,其特征在于,采用权利要求1-13任一项所述的气体浓度检测系统。
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