CN113567385A - 激光红外气体传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光红外气体传感器，用于检测气体的类型和浓度，包括吸收单元，所述吸收单元包括检测通道和参考通道，所述检测通道导入被检测气体并且所述参考通道保持封闭；红外检测单元，所述红外检测单元包括检测通道检测装置和参考通道检测装置。本发明公开的一种激光红外气体传感器，其同时设有参考通道和检测通道，除了被检测气体这个变量其余条件相同，使得参考通道的检测环境与检测通道相同，然后通过参考通道产生的参考信号作为对照组，大大提高检测精度。

Description

激光红外气体传感器

技术领域

本发明属于红外气体传感器技术领域，具体涉及一种激光红外气体传感器。

背景技术

现代社会中，随着科学技术的不断进步，越来越多的探测传感器应运而生，特别使用最广泛的就是气体传感器，其中，常规的气体传感器一般分为电化学气体传感器、催化燃烧可燃气体传感器。

(1)电化学气体传感器缺点如下：

a)电化学气体传感器，当被测量的气体进入传感器内部，被测量气体和电化学传感器内部的电解液进行化学反应，电解液由于电离和分解，产生了一个正向电流，通过外部采样对该电流进行采样，得到了一个电压信号和内部气体浓度的对应关系；

b)因为被测量气体是消耗电化学传感器内部电解液，此过程是无法逆转的，当被测量气体进入传感器内部的浓度大于该传感器的允许最大测量浓度，传感器内部的电解液将会被耗尽，整个传感器将失效；

(2)催化燃烧可燃气体传感器缺点如下：

a)催化燃烧可燃气体传感器，当被检测的可燃气体进入该传感器内部，可燃气体和内部的催化剂进行燃烧反应，消耗该传感器内部的催化剂，可燃气体被燃烧分解，产生电流，利用外部的采用电路对其产生的电流进行采样，得到了一个电压信号和内部气体浓度的对应关系；

b)因为被测量可燃气体是消耗该传感器内部催化剂，此过程也是无法逆转的，当被测量可燃气体进入传感器内部的浓度大于该传感器的允许最大测量浓度，传感器内部的催化剂将会被耗尽，整个传感器将失效；

基于以上状况，目前已经出现了红外气体传感器，其优点如下：

a)利用红外光对气体进行浓度检测，在测量过程中被测量气体只吸收红外光源发出来的红外光信号，并不存在不可逆转的化学反应或燃烧反应，传感器可以重复使用，寿命长；

b)可以允许进入传感器内部的被测量气体浓度远大于该传感器的最大测量浓度，实际使用过程中，红外气体传感器可以在长期存在被测量气体的环境中工作；

c)红外光源功耗低、寿命长、发光稳定、低漂移，不需要定期对产品进行调整和校正，使用寿命一般可以达到5年以上，节省了用户的维护和维修成本，降低了现场供电的布线要求；

d)检测精度高，对被测气体类型分辩能力强，基本不受干扰气体的影响；

e)可测量多种气体，产品的灵活性好。

但是，对于传统的红外气体探测传感器来说，其缺点如下：

1、现在的红外气体传感器只是简单的将同一个红外光发射前后的衰减进行对比，但是红外激光在传输的过程中可能会受到不是被检测气体吸收的衰减，因此在检测精度上会有一定的误差；

2现在的红外气体传感器缺乏自动导入检测气体的结构，使得检测效率低；

3、现在的红外气体传感器在温度较低时，探测输出信号很容易受到环境温度的影响，即温漂，会造成检测精度的降低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供激光红外气体传感器，其同时设有参考通道和检测通道，除了被检测气体这个变量其余条件相同，使得参考通道的检测环境与检测通道相同，然后通过参考通道产生的参考信号作为对照组，大大提高检测精度。

本发明的另一目的在于提供激光红外气体传感器，其设有温度补偿电路，使得检测温度达到预设的温度，不会因为环境温度影响产生温漂，从而影响检测精度。

本发明的另一目的在于提供激光红外气体传感器，其设有气体自动导入装置，将检测气体导入检测通道，提高检测效率。

为达到以上目的，本发明提供一种激光红外气体传感器，用于检测气体的类型和浓度，包括：

吸收单元，所述吸收单元包括检测通道和参考通道，所述检测通道导入被检测气体并且所述参考通道保持封闭；

红外检测单元，所述红外检测单元包括检测通道检测装置和参考通道检测装置，所述检测通道检测装置对导入检测通道的被检测气体进行检测，以供被检测气体进行选择性吸收，从而形成检测信息，所述参考通道检测装置形成参考信息；

处理分析单元，所述处理分析单元接收所述红外检测单元经过放大和温度补偿后的检测信息和参考信息后进行光强衰减对比分析，从而获得包括被检测气体的类型和浓度的气体信息；

显示单元，所述显示单元与所述处理分析单元信息交互，从而所述显示单元将气体信息进行实时显示。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述检测通道检测装置包括第一红外激光发射装置、第一红外激光接收装置、第一检测腔和若干反射镜，所述第一红外激光发射装置和所述第一红外激光接收装置安装于所述第一检测腔的一侧并且若干所述反射镜位于分布于所述第一检测腔的四周，其中：

当被检测气体充满第一检测腔时，所述第一红外激光发射装置发射的第一红外激光穿越充满第一检测腔的被检测气体，以供被检测气体进行第一次选择性吸收，被检测气体吸收后的第一红外激光通过若干反射镜在第一检测腔进行多次反射，以使得被检测气体进行充分选择性吸收，并且经过多次选择性吸收后的第一红外激光被第一红外激光接收装置接收，从而形成检测信息。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述参考测通道检测装置包括第二红外激光发射装置、第二红外激光接收装置、第二检测腔和若干反射镜(参考通道也设置反射镜，防止反射带来影响)，所述第二红外激光发射装置和所述第二红外激光接收装置安装于所述第二检测腔的一侧并且若干所述反射镜位于分布于所述第二检测腔的四周，其中：

第二检测腔保持真空状态，所述第二红外激光发射装置发射的第二红外激光在第二检测腔通过反射镜进行多次反射后被所述第二红外接收装置接收，从而形成参考信息。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述吸收单元包括电机、导入风扇和电机驱动电路板，所述导入风扇连接所述检测通道检测装置，所述电机驱动电路板驱动电机进行转动，从而所述电机带动所述导入风扇旋转，使得被检测气体被导入风扇导入第一检测腔(加快检测速度)。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述处理分析单元设有温度补偿电路和温度检测电路，其中：

在进行光强衰减对比分析之前，温度检测电路判断当前第一检测腔和第二检测腔是否达到预设的检测温度，并且只有第一检测腔和第二检测腔的温度达到预设的检测温度，所述处理分析单元才接受检测信息和参考信息，如果第一检测腔和第二检测腔的温度没有达到预设的检测温度，则通过温度补偿电路对第一检测腔和第二检测强进行温度补偿。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的显示单元、被检测气体等可被视为现有技术。

优选实施例。

本发明公开了一种激光红外气体传感器，用于检测气体的类型和浓度，包括：

吸收单元，所述吸收单元包括检测通道和参考通道，所述检测通道导入被检测气体并且所述参考通道保持封闭；

红外检测单元，所述红外检测单元包括检测通道检测装置和参考通道检测装置，所述检测通道检测装置对导入检测通道的被检测气体进行检测，以供被检测气体进行选择性吸收，从而形成检测信息，所述参考通道检测装置形成参考信息；

处理分析单元，所述处理分析单元接收所述红外检测单元经过放大和温度补偿后的检测信息和参考信息后进行光强衰减对比分析，从而获得包括被检测气体的类型和浓度的气体信息；

显示单元，所述显示单元与所述处理分析单元信息交互，从而所述显示单元将气体信息进行实时显示。

具体的是，所述检测通道检测装置包括第一红外激光发射装置、第一红外激光接收装置、第一检测腔和若干反射镜，所述第一红外激光发射装置和所述第一红外激光接收装置安装于所述第一检测腔的一侧并且若干所述反射镜位于分布于所述第一检测腔的四周，其中：

当被检测气体充满第一检测腔时，所述第一红外激光发射装置发射的第一红外激光穿越充满第一检测腔的被检测气体，以供被检测气体进行第一次选择性吸收，被检测气体吸收后的第一红外激光通过若干反射镜在第一检测腔进行多次反射，以使得被检测气体进行充分选择性吸收，并且经过多次选择性吸收后的第一红外激光被第一红外激光接收装置接收，从而形成检测信息。

更具体的是，所述参考测通道检测装置包括第二红外激光发射装置、第二红外激光接收装置、第二检测腔和若干反射镜(参考通道也设置反射镜，防止反射带来影响)，所述第二红外激光发射装置和所述第二红外激光接收装置安装于所述第二检测腔的一侧并且若干所述反射镜位于分布于所述第二检测腔的四周，其中：

第二检测腔保持真空状态，所述第二红外激光发射装置发射的第二红外激光在第二检测腔通过反射镜进行多次反射后被所述第二红外接收装置接收，从而形成参考信息。

进一步的是，所述吸收单元包括电机、导入风扇和电机驱动电路板，所述导入风扇连接所述检测通道检测装置，所述电机驱动电路板驱动电机进行转动，从而所述电机带动所述导入风扇旋转，使得被检测气体被导入风扇导入第一检测腔(加快检测速度)。

更进一步的是，所述处理分析单元设有温度补偿电路和温度检测电路，其中：

在进行光强衰减对比分析之前，温度检测电路判断当前第一检测腔和第二检测腔是否达到预设的检测温度，并且只有第一检测腔和第二检测腔的温度达到预设的检测温度，所述处理分析单元才接受检测信息和参考信息，如果第一检测腔和第二检测腔的温度没有达到预设的检测温度，则通过温度补偿电路对第一检测腔和第二检测强进行温度补偿。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的显示单元、被检测气体等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种激光红外气体传感器，用于检测气体的类型和浓度，其特征在于，包括：

吸收单元，所述吸收单元包括检测通道和参考通道，所述检测通道导入被检测气体并且所述参考通道保持封闭；

红外检测单元，所述红外检测单元包括检测通道检测装置和参考通道检测装置，所述检测通道检测装置对导入检测通道的被检测气体进行检测，以供被检测气体进行选择性吸收，从而形成检测信息，所述参考通道检测装置形成参考信息；

处理分析单元，所述处理分析单元接收所述红外检测单元经过放大和温度补偿后的检测信息和参考信息后进行光强衰减对比分析，从而获得包括被检测气体的类型和浓度的气体信息；

显示单元，所述显示单元与所述处理分析单元信息交互，从而所述显示单元将气体信息进行实时显示。

2.根据权利要求1所述的一种激光红外气体传感器，其特征在于，所述检测通道检测装置包括第一红外激光发射装置、第一红外激光接收装置、第一检测腔和若干反射镜，所述第一红外激光发射装置和所述第一红外激光接收装置安装于所述第一检测腔的一侧并且若干所述反射镜位于分布于所述第一检测腔的四周，其中：

当被检测气体充满第一检测腔时，所述第一红外激光发射装置发射的第一红外激光穿越充满第一检测腔的被检测气体，以供被检测气体进行第一次选择性吸收，被检测气体吸收后的第一红外激光通过若干反射镜在第一检测腔进行多次反射，以使得被检测气体进行充分选择性吸收，并且经过多次选择性吸收后的第一红外激光被第一红外激光接收装置接收，从而形成检测信息。

3.根据权利要求2所述的一种激光红外气体传感器，其特征在于，所述参考测通道检测装置包括第二红外激光发射装置、第二红外激光接收装置、第二检测腔和若干反射镜，所述第二红外激光发射装置和所述第二红外激光接收装置安装于所述第二检测腔的一侧并且若干所述反射镜位于分布于所述第二检测腔的四周，其中：

第二检测腔保持真空状态，所述第二红外激光发射装置发射的第二红外激光在第二检测腔通过反射镜进行多次反射后被所述第二红外接收装置接收，从而形成参考信息。

4.根据权利要求3所述的一种激光红外气体传感器，其特征在于，所述吸收单元包括电机、导入风扇和电机驱动电路板，所述导入风扇连接所述检测通道检测装置，所述电机驱动电路板驱动电机进行转动，从而所述电机带动所述导入风扇旋转，使得被检测气体被导入风扇导入第一检测腔。

5.根据权利要求4所述的一种激光红外气体传感器，其特征在于，所述处理分析单元设有温度补偿电路和温度检测电路，其中：

在进行光强衰减对比分析之前，温度检测电路判断当前第一检测腔和第二检测腔是否达到预设的检测温度，并且只有第一检测腔和第二检测腔的温度达到预设的检测温度，所述处理分析单元才接受检测信息和参考信息，如果第一检测腔和第二检测腔的温度没有达到预设的检测温度，则通过温度补偿电路对第一检测腔和第二检测强进行温度补偿。