CN115656059A - 一种激光气体传感器温控方法及封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光气体传感器封装结构，包括基座，所述基座上嵌有两块绝缘体，两块所述绝缘体上均安装有连接柱，两列所述连接柱之间安装有加热片，所述加热片连接两侧的连接柱，所述加热片上安装有电路板，所述电路板上安装有激光芯片和热敏电阻，并与电路板上的电路连接，所述电路板连接两侧的连接柱，所述激光芯片一侧设有光学元件，所述光学元件固定于电路板上。本结构中采用加热片替代TEC芯片，通过控制加热片的工作能耗来控制其温度，使得激光芯片波长在要求范围之内，加热片价格便宜，降低了激光气体传感器的制造成本，同时也打破了外国供应商的原料管控。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感器技术领域，具体涉及一种激光气体传感器温控方法及封装结构。
背景技术
当前，随着工业的迅猛发展，其中化工、矿产以及油气开采行业等在生产过程中难免产生易燃易爆、有毒的危险性气体，例如甲烷等。危险气体一旦泄漏并达到一定浓度，会导致爆炸和中毒。为了保障人民群众的生命财产安全，对可燃易爆、有毒目标气体的检测和实时监测是迫在眉睫的。目前，常见的气体浓度检测装置为激光气体传感器，其原理是利用目标气体对特定波长的激光具有吸收作用的原理而设计，激光芯片发射激光，并接受反射镜反射的激光，在固定的光程内，通过激光芯片接受功率，监测目标气体浓度。激光芯片发射波长会随着温度升高而变长，随着温度降温而变短，因此例如甲烷激光业界是采用TEC制冷器芯片控制温度升温或降温，使得波长能达到甲烷吸收波长1650.9nm至1653.7nm之间。但TEC制冷器芯片非常昂贵，且受控于他国供应商。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光气体传感器温控方法及封装结构，以解决背景技术中提到的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种激光气体传感器封装结构，包括基座，所述基座上嵌有两块绝缘体，两块所述绝缘体上均安装有连接柱，两列所述连接柱之间安装有加热片，所述加热片连接两侧的连接柱，所述加热片上安装有电路板，所述电路板上安装有激光芯片和热敏电阻，并与电路板上的电路连接，所述电路板连接两侧的连接柱，所述激光芯片一侧设有光学元件，所述光学元件固定于电路板上。
优选地，每块绝缘体上设有三个连接柱，六个所述连接柱的上端高度不同，所述连接柱的高度与其需要连接的结构高度对应。
优选地，所述基座为圆饼状金属基座。
优选地，两块所述绝缘体平行分布，连接柱贯穿安装在绝缘体上。
优选地，所述光学元件为直角棱镜。
一种激光气体传感器温控方法，具体包括以下内容：
将该封装结构底部通过连接柱连接pcb板，在使用时，热敏电阻检测激光芯片外部的环境温度，并将温度检测信号通过电路板和连接柱传递给pcb板，pcb板上的芯片根据信号控制电源对加热片的功率输出大小，改变加热片的发热量，从而控制激光芯片外部温度，改变激光芯片波长。
本发明的技术效果和优点：本结构中采用加热片替代TEC芯片，通过控制加热片的工作能耗来控制其温度，使得激光芯片波长在要求范围之内，加热片价格便宜，降低了激光气体传感器的制造成本，同时也打破了外国供应商的原料管控。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-基座，2-绝缘体，3-连接柱，4-加热片，5-电路板，6-激光芯片，7-热敏电阻，8-光学元件。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接或是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。
实施例1
如图1图所示的一种激光气体传感器封装结构，包括基座1，所述基座1上嵌有两块绝缘体2，两块所述绝缘体2上均安装有连接柱3，两列所述连接柱3之间安装有加热片4，所述加热片4的输入端连接两侧的连接柱3，所述加热片4上安装有电路板5，所述电路板5上安装有激光芯片6和热敏电阻7，并与电路板5上的电路连接，所述电路板5连接两侧的连接柱3，所述激光芯片6一侧设有光学元件8，所述光学元件8固定于电路板5上。
实施例2
如图1图所示的一种激光气体传感器封装结构，包括基座1，基座1为圆饼状金属基座，所述基座1上嵌有两块平行分布的绝缘体2，两块绝缘体2上均贯穿安装有连接柱3，两列所述连接柱3之间安装有加热片4，所述加热片4的输入端连接两侧的连接柱3，所述加热片4上安装有电路板5，所述电路板5上安装有激光芯片6和热敏电阻7，并与电路板5上的电路连接，所述电路板5连接两侧的连接柱3，所述激光芯片6一侧设有光学元件8，光学元件8为直角棱镜，光学元件8固定于电路板5上；
其中，每块绝缘体2上设有三个连接柱3，六个所述连接柱3的上端高度不同，连接柱3的高度与其需要连接的结构高度对应，可以避免连接时产生较大高度差，避免连接线发生断裂。
一种激光气体传感器温控方法，具体包括以下内容：
将该封装结构底部通过连接柱3连接pcb板，在使用时，热敏电阻7检测激光芯片6外部的环境温度，并将温度检测信号通过电路5板和连接柱3传递给pcb板，pcb板上的芯片根据接收到的信号控制电源对加热片4的功率输出大小，改变加热片4的发热量，从而控制激光芯片6外部温度，改变激光芯片6波长，例如，使波长能达到甲烷吸收波长1650.9nm至1653.7nm之间。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者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之内。
Claims (6)
1.一种激光气体传感器封装结构，包括基座，其特征在于：所述基座上嵌有两块绝缘体，两块所述绝缘体上均安装有连接柱，两列所述连接柱之间安装有加热片，所述加热片连接两侧的连接柱，所述加热片上安装有电路板，所述电路板上安装有激光芯片和热敏电阻，并与电路板上的电路连接，所述电路板连接两侧的连接柱，所述激光芯片一侧设有光学元件，所述光学元件固定于电路板上。
2.根据权利要求1所述的一种激光气体传感器温控方法及封装结构，其特征在于：每块绝缘体上设有三个连接柱，六个所述连接柱的上端高度不同，所述连接柱的高度与其需要连接的结构高度对应。
3.根据权利要求1所述的一种激光气体传感器温控方法及封装结构，其特征在于：所述基座为圆饼状金属基座。
4.根据权利要求1所述的一种激光气体传感器温控方法及封装结构，其特征在于：两块所述绝缘体平行分布，连接柱贯穿安装在绝缘体上。
5.根据权利要求1所述的一种激光气体传感器温控方法及封装结构，其特征在于：所述光学元件为直角棱镜。
6.一种激光气体传感器温控方法，其特征在于，具体包括以下内容：
将该封装结构底部通过连接柱连接pcb板，在使用时，热敏电阻检测激光芯片外部的环境温度，并将温度检测信号通过电路板和连接柱传递给pcb板，pcb板上的芯片根据信号控制电源对加热片的功率输出大小，改变加热片的发热量，从而控制激光芯片外部温度，改变激光芯片波长。
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