CN112710622A - 气体浓度检测系统及空调器 - Google Patents

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CN112710622A CN202011431626.XA CN202011431626A CN112710622A CN 112710622 A CN112710622 A CN 112710622A CN 202011431626 A CN202011431626 A CN 202011431626A CN 112710622 A CN112710622 A CN 112710622A
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冯玲
王国苏
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/50—Air quality properties
    • F24F2110/65—Concentration of specific substances or contaminants
    • F24F2110/70—Carbon dioxide

Abstract

本公开提供气体浓度检测系统及空调器，系统包括第一反射面、第二反射面为抛物线凹面，第一反射面与第二反射面凹面相对围成封闭气室，第一反射面的焦点与第一反射面的顶点的连线，与第二反射面的焦点与第二反射面的顶点的连线平行；第一反射面的焦点上设有光源，第二反射面的焦点上设有探测器。本公开的气体浓度检测系统，光源固定于第一反射面的焦点，探测器固定于第二反射面的焦点，光线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；
第一反射面、第二反射面为抛物线凹面，第一反射面与第二反射面凹面相对设置，并围成封闭气室，第一反射面的焦点与第一反射面的顶点的连线，与第二反射面的焦点与第二反射面的顶点的连线平行；
第一反射面的焦点上设有光源，第二反射面的焦点上设有探测器，光源被配置为由第一反射面的焦点向第一反射面发射光线，探测器被配置为接收第二反射面汇聚到第二反射面的焦点的光线。
在一些实施例中，封闭气室设有进气口、出气口，进气口用于向封闭气室内输入待测气体，出气口用于将封闭气室内的待测气体输出。
在一些实施例中，进气口设置在靠近光源的封闭气室的端部，出气口设置在靠近探测器的封闭气室的端部。
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。
在一些实施例中，第一反射面、第二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为第一反射面所在方向。
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，光源固定于第一反射面的焦点，其发射并照射到第一反射面的光线的反射光线都将平行于焦点与第一反射面的顶点的连线；这些光线同样平行于焦点与第二反射面的顶点的连线，因此照射到第二反射面后，将被汇聚到焦点。探测器固定于焦点，因此这些光线将射到探测器表面，光线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。
附图标记表示为：
1、第一反射面；2、第二反射面；3、进气口；4、光源；5、探测器；6、封闭气室；7、出气口。
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所示，本公开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；第一反射面1、第二反射面2为抛物线凹面，第一反射面1与第二反射面2凹面相对设置，并围成封闭气室6，第一反射面1的焦点k1与第一反射面1的顶点o1的连线，与第二反射面2的焦点k2与第二反射面2的顶点o2的连线平行；第一反射面1的焦点k1上设有光源4，第二反射面2的焦点k2上设有探测器5，光源4被配置为由第一反射面1的焦点k1向第一反射面1发射光线，探测器5被配置为接收第二反射面2汇聚到第二反射面2的焦点k2的光线，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，光源4固定于第一反射面1的焦点k1，其发射并照射到第一反射面1的光线的反射光线都将平行于焦点k1与第一反射面1的顶点o1的连线；这些光线同样平行于焦点k2与第二反射面2的顶点o2的连线，因此照射到第二反射面2后，将被汇聚到焦点k2。探测器5固定于焦点k2，因此这些光线将射到探测器5表面，射入到探测器5内部的光电转换部件；光电转换部件将接收到的光能转化为电信号，传递到控制系统。
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。
在一些实施例中，封闭气室6设有进气口3、出气口7，进气口3用于向封闭气室6内输入待测气体，出气口7用于将封闭气室6内的待测气体输出。本实施例的封闭气室6设有一进一出的气流通道，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。待测气体经过进气口3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，进气口3设置在靠近光源4的封闭气室6的端部，出气口7设置在靠近探测器5的封闭气室6的端部，或者，进气口3设置在靠近探测器5的封闭气室6的端部，出气口7设置在靠近光源4的封闭气室6的端部。气体流向与光线传递方向相同或相反，光线与待测气体充分、均匀接触，提高检测精度。
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。
在一些实施例中，第一反射面1、第二反射面2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4，定向光源4的发光方向为第一反射面1所在方向，使光源4发出的光线都能循着抛物线的反射特性到达探测器5，减少光源浪费和影响检测精度。
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 (9)

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)；
所述第一反射面(1)、第二反射面(2)为抛物线凹面，所述第一反射面(1)与所述第二反射面(2)凹面相对设置，并围成封闭气室(6)，所述第一反射面(1)的焦点与所述第一反射面(1)的顶点的连线，与所述第二反射面(2)的焦点与所述第二反射面(2)的顶点的连线平行；
所述第一反射面(1)的焦点上设有光源，所述第二反射面(2)的焦点上设有探测器(5)，所述光源被配置为由所述第一反射面(1)的焦点向所述第一反射面(1)发射光线，所述探测器(5)被配置为接收所述第二反射面(2)汇聚到所述第二反射面(2)的焦点的光线。
2.根据权利要求1所述的气体浓度检测系统，其特征在于，所述封闭气室(6)设有进气口(3)、出气口(7)，所述进气口(3)用于向所述封闭气室(6)内输入待测气体，所述出气口(7)用于将所述封闭气室(6)内的待测气体输出。
3.根据权利要求2所述的气体浓度检测系统，其特征在于，所述进气口(3)设置在靠近所述光源的所述封闭气室(6)的端部，所述出气口(7)设置在靠近所述探测器(5)的所述封闭气室(6)的端部。
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。
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。
6.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。
7.根据权利要求1所述的气体浓度检测系统，其特征在于，所述气体浓度检测系统还设有温度传感器，和/或湿度传感器。
8.根据权利要求1-7任一项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)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)的发光方向为所述第一反射面(1)所在方向。
9.一种空调器，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的气体浓度检测系统。
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