CN116908132A - 气体浓度检测装置、调节方法及气体浓度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气体浓度检测装置、调节方法及气体浓度检测系统，涉及气体浓度检测的技术领域，检测光从进光孔进入到气体室后在进光反射镜、第一球面镜、第二球面镜和第三球面镜的反射作用下形成第一反射光线段，本方案通过在气体室内增加增程反射镜，从而使原本将要从出光孔传出的第一反射光线段再次反射向第二球面镜或者第三球面镜，从而形成第二反射光线段，第二反射光线段在第一球面镜、第二球面镜和第三球面镜之间再次反射延长的检测光的光程。因此，可以最多将原气体室体积缩小一半（即长条形腔室的长度缩小一半，同时各球面镜曲率半径也减半），仍能有原体积规格下的光程，实现了缩小体积的同时确保检测精度和灵敏度。

Description

气体浓度检测装置、调节方法及气体浓度检测系统

技术领域

本发明涉及气体浓度检测技术领域，尤其是涉及一种气体浓度检测装置、调节方法及气体浓度检测系统。

背景技术

呼出气中会包含一部分人体内源性产生的气体，测量内源性气体浓度，可以用来判断人体某些机能是否正常，如内源性一氧化碳浓度可以判断人是否溶血、内源性氢气浓度可以判断人是否乳糖不耐受等。呼出气中某些成分的浓度很低（如呼出气内源性一氧化碳浓度），常规的检测模块并难以对其进行精确检测，而非色散红外(NDIR)检测技术因其具有精度高、响应速度快、抗干扰能力强、使用寿命长等优点，适于在呼出气内源性气体检测场景中使用。

利用NDIR技术，当一束红外光穿过待测气体时，特定波长的红外光被气体选择性的吸收，通过测量特定波长红外光的衰减量即可确定气体浓度，而红外光从光源到探测器的光程距离，对于检测的准确性有着很大影响，设计时通常希望光程距离越大越好，因此目前工业环境监测中使用到的NDIR检测模块通常有着较大的体积；而在呼出气检测设备，其使用环境通常为医院科室、中心实验室，对体积小型化有着较为严格的需求，同时，检测结果作为疾病筛查诊断的依据，通常对检测精度、灵敏度有着更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体浓度检测装置、调节方法及气体浓度检测系统，以缓解现有的气体浓度检测装置体积较大的技术问题。

第一方面，本发明提供的一种气体浓度检测装置，包括：气体室，气体室上设置有连通内外的进气孔、出气孔、进光孔和出光孔；

气体室内设置有第一球面镜、第二球面镜、第三球面镜、进光反射镜和出光反射镜；沿气体室的长度方向，第一球面镜设置在气体室的一端，第二球面镜和第三球面镜沿气体室宽度方向并排设置在气体室的另一端；

进光反射镜用于将由进光孔引入的检测光朝向第二球面镜反射，以使检测光在第一球面镜、第二球面镜、第三球面镜之间形成往复反射的第一反射光线段；

气体室内设置有增程反射镜，增程反射镜用于承接第一反射光线段并反射形成第二反射光线段；增程反射镜位于第一球面镜和第二球面镜之间；

出光反射镜用于承接第二反射光线段，并将第二反射光线段从出光孔反射而出。

进一步的，第一反射光线段能够在第一球面镜上形成多个一级光斑，多个一级光斑中偶数次出现的各个光斑沿气体室宽度方向排列成第一排光斑，多个光斑中奇数次出现的各个光斑沿气体室宽度方向排列成第二排光斑；

增程反射镜设置在第一反射光线段的末段反射光的路径上，其中，沿气体室宽度方向，第一球面镜可容纳的最后一个一级光斑照射到第二球面镜或者第三球面镜后反射形成的反射光为末段反射光。

进一步的，沿气体室宽度方向，增程反射镜和进光孔分别设置于气体室的相对两侧。

进一步的，出光反射镜设置在进光反射镜的背面一侧。

进一步的，气体室包括盒体和盖体，盒体包括依次连接的前侧壁、左侧壁、后侧壁和右侧壁；

进光孔设置在左侧壁或者右侧壁上，出光孔设置在盖体上。

进一步的，气体浓度检测装置包括第一调节座，增程反射镜通过第一调节座与气体室的内壁连接，通过第一调节座能够调节反射镜的朝向。

进一步的，第一调节座包括：座体，座体与气体室的底面连接；

座体上螺纹连接有调节螺栓，调节螺栓贯穿座体并与气体室的底面抵接，通过旋转调节螺栓以改变座体相对于气体室的底面的俯仰角度；

座体上转动连接有夹具，夹具用于固定增程反射镜，夹具的转动轴垂直于气体室的底面。

进一步的，气体浓度检测装置包括第二调节座，进光反射镜通过第二调节座与气体室的内壁连接，通过第二调节座能够调节进光反射镜的朝向。

和/或，气体浓度检测装置包括第三调节座，出光反射镜通过第三调节座与气体室的内壁连接，通过第二调节座能够调节进光反射镜的朝向。

进一步的，还包括调距模组，调距模组分别与第二球面镜和第三球面镜连接，用于沿气体室宽度方向同步相向或者相背移动第二球面镜和第三球面镜。

进一步的，调距模组包括齿轮减速机构、第一齿条和第二齿条，第一齿条和第二齿条平行设置，且第一齿条的齿面和第二齿条的齿面朝向相对；

齿轮减速机构的最后一级齿轮分别与第一齿条和第二齿条啮合。

第二方面，本发明提供的一种调节方法，用于调节上述的气体浓度检测装置，包括：

步骤S1.通过进气孔向气体室发射红外光源，调节进光反射镜的角度，使第二球面镜上呈现出一个光斑，然后在第一球面镜一侧边缘处形成第一个光斑，并在第三球面镜上呈现出一个光斑，在第一球面镜上形成两排光斑；

步骤S2.调节增程反射镜的角度，使第三球面镜上呈现新的光斑，与原光斑不重合，然后在第一球面镜另一侧边缘处形成一个新的光斑，并在第二球面镜上呈现新的光斑，在第一球面镜上形成新的两排光斑；

步骤S3.调节出光反射镜的角度，将红外光反射出出光孔。

进一步的，气体浓度检测装置还包括调距模组，调距模组分别与第二球面镜和第三球面镜连接，用于沿气体室宽度方向同步相向或者相背移动第二球面镜和第三球面镜；

调节方法还包括在步骤S2之前进行的步骤：

通过调距模组增大第二球面镜和第三球面镜的间距，进而减小第一球面镜上形成光斑的个数，然后进行步骤S2。

第三方面，本发明提供的一种气体浓度检测系统，包括上述的气体浓度检测装置；

气体浓度检测系统还包括取样管、第一阀体、二氧化碳传感器、第二阀体、第三阀体和气泵；

第一阀体连接在取样管和二氧化碳传感器之间；

第二阀体的包括进口、第一出口和第二出口；第三阀体包括第二进口、第三进口和第三出口；

进口与二氧化碳传感器连接，第一出口与气体浓度检测装置连接，第二出口与第三阀体的第一进口连接；第三阀体的第二进口与气体浓度检测装置连接，第三阀体的第三出口与气泵连接。

本发明的至少具备以下优点或有益效果：

检测光从进光孔进入到气体室后在进光反射镜、第一球面镜、第二球面镜和第三球面镜的反射作用下形成第一反射光线段，与现有技术不同之处在于，本方案通过在气体室内增加增程反射镜，从而使原本将要从出光孔传出的第一反射光线段再次反射向第二球面镜或者第三球面镜，从而形成第二反射光线段，第二反射光线段在第一球面镜、第二球面镜和第三球面镜之间再次反射延长的检测光的光程。因此，可以最多将原气体室体积缩小一半（即长条形腔室的长度缩小一半，同时各球面镜曲率半径也减半），仍能有原体积规格下的光程，实现了缩小体积的同时确保检测精度和灵敏度。

本发明提供的气体浓度检测系统包括上述的气体浓度检测装置，因为本发明提供的气体浓度检测系统引用了上述的气体浓度检测装置，所以，本发明提供的气体浓度检测系统也具备气体浓度检测装置的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的气体浓度检测装置的示意图；

图2为现有技术中的气体浓度检测装置的第一球面镜上光斑的分布图；

图3为本发明实施例提供的气体浓度检测装置的示意图；

图4为本发明实施例提供的气体浓度检测装置的气体室的内部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的气体浓度检测装置的光路图；

图6为本发明实施例提供的气体浓度检测装置的第一球面镜上光斑的分布图；

图7为本发明实施例提供的气体浓度检测装置的光源模组的爆炸图；

图8为本发明实施例提供的气体浓度检测装置的第一调节座的爆炸图；

图9为本发明实施例提供的气体浓度检测装置的调距模组的爆炸图；

图10为本发明实施例提供的气体浓度检测系统的原理图。

图标：

100-气体浓度检测装置；110-进气孔；120-出气孔；130-进光孔；140-出光孔；150-盒体；160-上盖；

200-光源模组；210-固定壳；220-电机；230-调制轮；240-N₂腔体；250-CO腔体；260-玻璃；270-红外光源；280-滤波片；

310-第一球面镜；320-第二球面镜；330-第三球面镜；340-进光反射镜；350-出光反射镜；360-增程反射镜；

400-调距模组；410-齿轮轴；420-减速齿轮；430-第一齿条；440-第二齿条；450-传动齿轮；

500-第一调节座；510-座体；520-调节螺纹孔；530-夹具；

600-第二调节座；700-第三调节座；

810-取样管；820-第一阀体；830-二氧化碳传感器；840-第二阀体；850-第三阀体；860-气泵；870-校零气接口；

910-第一光线；920-第二光线；930-第三光线；940-第四光线；950-第五光线；960-第六光线；970-第七光线；980-第八光线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图3和图4所示，本发明提供的气体浓度检测装置100包括气体室，气体室的侧壁上设置有连通内外的进气孔110、出气孔120、进光孔130和出光孔140。

气体浓度检测装置100还包括光源模组200和红外接收器（附图未示出），其中，光源模组200与气体室的进光孔130连接，红外接收器与出光孔140连接。

如图7所示，光源模组200固定于气体室盒体150外侧，对应进光孔130位置处，光源模组200包括固定连接在盒体150外侧的固定壳210，用于产生红外线的光源固定在固定壳210内，并与进光孔130同轴设置；固定壳210一端安装有电机220，调制轮230置于固定壳210内，并与电机220的输出轴传动连接，在电机220的驱动下，调制轮230可绕轴心转动，调制轮230内延其轴线方向贯穿设置有两处空腔，并于调制轮230两端分别设置玻璃260密封空腔，其中一个空腔内填充有氮气，另一空腔内填充有一氧化碳气体，调制轮230转动时，红外光源270发射的红外光线会分别穿过N2腔体240及CO腔体250后射入气体室中，在固定壳210另一端，即调制轮230与进光孔130之间，固定有一滤波片280，以滤除不必要的杂波光线。

红外接收器布置于气体室盒体150外侧，在出光孔140旁，用于接收气体室反射出的红外光线。

如图4所示，气体室可以包括盒体150和上盖160。盒体150的顶面开口，其内形成一长条形腔室，盒体150的右侧壁面上可以贯穿开设进气孔110，用于通入呼出气。盒体150左侧侧壁面上可以贯穿开设出气孔120，用于输出呼出气。上盖160可以通过若干螺栓可拆卸式盖合于盒体150顶部。盒体150的右侧壁面上还可以贯穿开设进光孔130，用于红外光线的射入，在上盖160上可以贯穿开设出光孔140，用于红外光线的射出。在其他的可以实施的方案中，进气孔110、出气孔120、进光孔130和出光孔140相对位置可以进行改变。

如图4所示，盒体150内设置光路镜片模组，其中，光路镜片模组包括第一球面镜310、第二球面镜320、第三球面镜330、进光反射镜340和出光反射镜350。

第一球面镜310布置于长条形腔室的一端，其球面朝向长条形腔室的另一端。第二球面镜320和第三球面镜330并排布置于长条形腔室另一端，球面均朝向第一球面镜310的球面。第一球面镜310、第二球面镜320和第三球面镜330的曲率半径相同，本实施例采用曲率半径为100mm，第一球面镜310与第二球面镜320、三的间距为100mm。

如图2和图5所示，进光反射镜340布置于长条形腔室中，并位于进光孔130旁，用于反射入射的红外光线至第二球面镜320上，调节进光反射镜340的角度可以在第一球面镜310上形成两排一级光斑。出光反射镜350布置于长条形腔室中，并位于出光孔140旁，用于将红外光线反射出气体室。

如图1和图2所示，现有技术中，红外光线由光源模组200发出，经进光反射镜340反射至第二球面镜320上，由第二球面镜320反射至第一球面镜310的一侧边缘处，形成第一个光斑，再经第一球面镜310反射至第三球面镜330上，第三球面镜330再次反射至第一球面镜310另一侧边缘处，形成第二个光斑，第二个光斑与第一个光斑上下错位，如此反复形成第一反射光线段，第一反射光线段包括首尾连接的多组第一弯折段，每一组第一弯折段均包括首尾依次连接的第一光线910、第二光线920、第三光线930和第四光线940，相邻两组第一弯折段首尾连接，但是相邻两组第一弯折段中的两个第一光线910、两个第二光线920、两个第三光线930、两个第四光线940均不重合。第一反射光线段会在第一球面镜310上形成两排一级光斑，第偶数个光斑为一排，第奇数个光斑为一排，随着反射次数增加，光斑强度逐渐递减，光斑位置也会逐渐自第一球面镜310的一侧向另一侧偏移，经若干次反射后，在第一球面镜310边缘形成第2n个光斑的光线路径处设置出光反射镜350（出光反射镜350布置后，第一球面镜310上将不会出现第2n个光斑），或者在第一球面镜310边缘形成第2n+1个光斑的光线路径处设置出光反射镜350（出光反射镜350布置后，第一球面镜310上将不会出现第2n+1个光斑），将光线经出光孔140反射至红外传感器，如图2所示，图中第一球面镜310上的圆点示意一级光斑。

区别于现有技术，本实施例中，如图5所示，在光路中增加了增程反射镜360，用于增加腔室中的光程。增程反射镜360可以布置于第一球面镜310远离进光孔130的一侧边缘处的光斑路径上。为了清楚的分析光路，本方案中，将进光反射镜340和出光反射镜350之间的光大致分成了两段，即将进光反射镜340至增程反射镜360之间的光设为第一反射光线段，而将增程反射镜360至出光反射镜350之间的光设为第二反射光线段。例如，在第一反射光线段原本可以形成第2n个光斑的光线路径处设置增程反射镜360，将第一反射光线段反射至第三球面镜330上，或在第一反射光线段原本可以形成第2n+1个光斑的光线路径处设置增程反射镜360，将第一反射光线段反射至第二球面镜320上，由此，被反射到第二球面镜320或者第三球面镜330上的光再一次在第一球面镜310、第二球面镜320和第三球面镜330之间反射，从而形成第二反射光线段，第二反射光线段会在第一球面镜310上形成两排新的二级光斑，由此，可以最多将腔室中的光程增加一倍（第一反射光线段+第二反射光线段，现有技术中，仅存在第一反射光线段），因此，可以最多将原气体室体积缩小一半（即长条形腔室的长度缩小一半，同时各球面镜曲率半径也减半），仍能有原体积规格下的光程，实现了缩小体积的同时确保检测精度和灵敏度。其中，图6中第一球面镜310上的方形点示意二级光斑。

增程反射镜360可以设置在第一反射光线段的末段反射光的路径上，其中，沿气体室宽度方向，第一球面镜310可容纳的最后一个一级光斑照射到第二球面镜320或者第三球面镜330后反射形成的反射光为末段反射光。假设，在调节光路过程中，第一反射光线段在第一球面镜310上最多可容纳第23个出现的光斑，即一级光斑的总数为23个，而第24个出现的光斑将落在第一球面镜310之外，因此，可以将第三球面镜330设置在原本可以形成第23个光斑的光线路径上，由此能最大化的提升光程。当然，也可以在形成其他光斑的光线路径上布置增程反射镜360。

在本实施例中，增程反射镜360位于第一球面镜310和第三球面镜330之间，用于将由第二球面镜320射向第一球面镜310的第一反射光线段反射向第三球面镜330，第二反射光线段包括首尾连接的多组第二弯折段，相邻两组第二弯折段首尾连接，连续的第二反射光线段最终在出光反射镜350的作用下传出气体室。第二弯折段包括由第三球面镜330反射至第一球面镜310的第五光线950、由第一球面镜310反射至第二球面镜320的第六光线960、由第二球面镜320反射至第一球面镜310的第七光线970、由第一球面镜310反射至第三球面镜330的第八光线980，第五光线950、第六光线960、第七光线970和第八光线980首尾依次连接。

在其他可以实施的方案中，增程反射镜360可以位于第一球面镜310和第二球面镜320之间，用于将由第三球面镜330射向第一球面镜310的第一反射光线段反射向第二球面镜320，第二反射光线段包括首尾连接的多组第二弯折段，第二弯折段包括由第二球面镜320反射至第一球面镜310的第五光线950、由第一球面镜310反射至第三球面镜330的第六光线960、由第三球面镜330反射至第一球面镜310的第七光线970、由第一球面镜310反射至第二球面镜320的第八光线980，第五光线950、第六光线960、第七光线970和第八光线980首尾依次连接。

沿气体室宽度方向，增程反射镜360和进光孔130分别设置于气体室的相对两侧。

增程反射镜360设置在此处是较为优选的布置位置，如果设置于靠近进光孔130一侧边缘的光斑路径上，要么会破坏第一反射光线段，容易将第一反射光线段的形成第2个出现的光斑对应的光线路径进行反射，导致原来光路消失，若要避免此现象，需要将增程反射镜360固定在顶盖处，这样会导致调试较为困难，因为盖合顶盖后不好观测成像光路。

出光反射镜350设置于进光孔130侧的气体室壁面处，出光孔140开设于气体室顶部，出光反射镜350设置在进光反射镜340的背面一侧。本方案进光孔130和出光孔140位置错开，不会导致入射光的漏光影响到出光孔140采集的光线，光源和出光反射镜350距离较远，并且有进光反射镜340遮挡，可以将漏光影响降至最低。

如图8所示，气体浓度检测装置100包括第一调节座500，增程增程反射镜通过第一调节座500与气体室的内壁连接，通过第一调节座500能够调节反射镜的朝向。

可以在气体室的盒体150内壁面底部开设有安装槽，第一调节座500置于安装槽中（可以通过螺栓、卡扣等形式与气体室盒体150连接），第一调节座500上设有用于安装增程反射镜360的槽口，通过第一调节座500，可以对平面镜的角度进行调节。

具体的，第一调节座500可以包括座体510，座体510的一角与气体室的底面可以通过螺栓或者卡扣连接。座体510的其他三角处具有调节螺纹孔520，孔内连接有调节螺栓，调节螺栓贯穿座体510并与气体室的底面抵接，通过旋转调节螺栓以改变座体510相对于气体室的底面的俯仰角度。座体510上转动连接有夹具530，夹具530上可以具有一增程反射镜360对应的槽口，槽口固定增程反射镜360，夹具530的转动轴垂直于气体室的底面。第一调节座500能对安装于其上的增程反射镜360的俯仰角度、旋转角度进行调节，对于增程反射镜360来说，俯仰角度、旋转角度决定这是否能在第一球面镜310上形成多排光斑，以及光斑位置的高低，故适合安装在能同时调节俯仰角度、旋转角度的调节座上，方便调试。

同样的，气体浓度检测装置100包括第二调节座600，进光反射镜340通过第二调节座600与气体室的内壁连接，通过第二调节座600能够调节进光反射镜340的朝向。其中，第二调节座600可以与第一调节座500的结构相同。

气体浓度检测装置100包括第三调节座700，出光反射镜350通过第三调节座700与气体室的内壁连接，通过第二调节座600能够调节进光反射镜340的朝向。出光反射镜350作用是将红外光线反射出气体室，反射至红外接收器，因此通常布置于最后一个反射到第一球面镜310边缘的光斑的光线路径处，调试时对出光反射镜350的要求是能够把气体室内反射后的光线反射至红外接收器即可，因此对于出光反射镜350无需配置复杂的调节座，只需能够旋转角度使得其能够将光线反射出出光孔140即可，故设计了平面镜调节座三实现对出光反射镜350的调节。

可选的，红外光在气体室中的光程长L＞10m。

可选的，第一球面镜310、第二球面镜320、第三球面镜330的曲率半径R≤200mm。现有技术的检测装置，通常选用曲率半径大于等于200mm的球面镜，进而确保第一球面镜310与第二球面镜320、三的间距，以确保有大于10m的光程；如选用曲率半径为200mm的球面镜，第一球面镜310与第二球面镜320、三的间距为200mm，总光程为12m；而本实施例中通过设计增程反射镜360，因此，可以选用曲率半径小于等于200mm的第一球面镜310、第二球面镜320和第三球面镜330，如100mm。第一球面镜310与第二球面镜320、第三球面镜330的间距得以减半，间距为100mm，同时能确保光程不受影响，总光程仍为12m，由此，气体室的腔室体积减小了一半，实际应用中需采集气体的量减少了一半，大大增加了气体采集效率，检测效率，同时确保了检测精度。

装置还包括调距模组400，调距模组400分别与第二球面镜320和第三球面镜330连接，用于沿气体室宽度方向同步相向或者相背移动第二球面镜320和第三球面镜330。

第一球面镜310上形成的光斑数与第二球面镜320和第三球面镜330的间距有关，通过第二球面镜320和第三球面镜330之间的间隙调节，可以实现光斑数的增加、减小，进而设置调距模组400，方便调试。

如图9所示，调距模组400包括齿轮减速机构、第一齿条430和第二齿条440，第一齿条430和第二齿条440平行设置，且第一齿条430的齿面和第二齿条440的齿面朝向相对；齿轮减速机构的最后一级齿轮分别与第一齿条430和第二齿条440啮合。

通常第二球面镜320与第三球面镜330间距的毫米级调节即可对第一球面镜310上的光斑数产生影响，因此通过减速齿轮420的结构，方便对镜片间距进行精密调节，从而使得检测装置从单一光程变成可调光程。

可选的，齿轮减速机构包括齿轮轴410、传动齿轮450及若干依次啮合的减速齿轮420。减速齿轮420包括大径部和小径部，由一大直径齿轮和一小直径齿轮同轴且端面相接构成，下一级减速齿轮420的大径部与上一级减速齿轮420的小径部啮合，传动齿轮450与最后一级减速齿轮420啮合，各减速齿轮420套设在齿轮轴410上；传动齿轮450与第一齿条430和第二齿条440分别啮合；使用时转动第一级减速齿轮420，经多级减速，实现对镜片间距的微量传动调节。

上述检测装置的调试方法如下：

第一步：通过进光孔130向气体室发射红外光源270，调节进光反射镜340的角度，使第二球面镜320上呈现出一个光斑，然后在第一球面镜310一侧边缘处形成第一个光斑，并在第三球面镜330上呈现出一个光斑，在第一球面镜310上形成两排一级光斑；

第二步：调节增程反射镜360的角度，使第三球面镜330上呈现新的光斑，与原光斑不重合，然后在第一球面镜310另一侧边缘处形成一个新的光斑，并在第二球面镜320上呈现新的光斑，在第一球面镜310上形成新的两排二级光斑；

第三步，调节出光反射镜350的角度，将红外光反射出出光孔140。

可选的，第二步前，通过调距模组400增大第二球面镜320和第三球面镜330的间距，进而减小第一球面镜310上形成一级光斑的个数，然后进行第二步增程反射镜360的角度调节。受到红外光源270功率等因素的影响，第一反射光线段会出现多次反射后，第一球面镜310边缘处第2n或2n+1个光斑太暗，肉眼不易观察（设备仍能捕捉，但肉眼不可见），这会给第二步调试带来影响，不便于调试进行，基于此问题，本案通过调试机构，可以对第三球面镜330和第二球面镜320的间距进行微调，减小第一球面镜310上形成光斑的个数，进而减少红外光线反射次数，降低可见光损耗，使得第一球面镜310边缘处第2n或2n+1个光斑可见，进而便于后续调试进行，该方案虽然会损失几次反射的光程，但是在本案增程机构的作用下，相比于同尺寸同规格的检测装置，仍能有远大于其的光程长度。

例如：

现有技术：球面镜曲率半径200mm，第一球面镜310与第二球面镜320、第三球面镜330的距离200mm，原第二球面镜320和第三球面镜330间距为1.6mm，在第一球面镜310上形成光斑数应为30个，总光程长度12m。发现从28个点起，光斑肉眼几乎不可见，由此不便于增程反射镜360的调节。

本实施例：调整第二球面镜320和第三球面镜330间距为1.8mm，在第一球面镜310上形成光斑数为24个，经增程反射镜360增程，总光程长度20m。

本发明提供的气体浓度检测系统包括上述的气体浓度检测装置100。

如图10所示，气体浓度检测系统还包括取样管810、第一阀体820、二氧化碳传感器830、第二阀体840、第三阀体850和气泵860。取样管810用于连通人气道，采集呼出气体。

第一阀体820可以为三通阀，分别与取样管810、校零气接口870、二氧化碳传感器830通过管路连接，其中，校零气接口870起到校准作用。二氧化碳传感器830用于检测采集的呼出气中的CO2浓度。第二阀体840为三通阀，分别与二氧化碳传感器830、检测装置进气口、第三阀体850通过管路连接。第三阀体850为三通阀分别与第二阀体840、检测装置出气口、气泵860通过管路连接。气泵860用于提供驱动力，使上游通路中的气体进行流动。

检测系统使用方法如下：

采样：取样管810连通人鼻部气道，气泵860启动抽取气体，第一阀体820使取样管810与二氧化碳传感器830连通，呼出气经过二氧化碳传感器830时检测其中的二氧化碳气体浓度，判断是否为有效气，若为有效气，则第二阀体840使二氧化碳传感器830与检测装置进气口连通，第三阀体850使检测装置出气口与气泵860连通，将有效气抽入检测装置气体室中，若为无效气，则第二阀体840使二氧化碳传感器830与第三阀体850连通，第三阀体850使第二阀体840与气泵860连通，无效气直接通过气泵860被排出至环境，如此反复，直至检测装置的气体室中充满有效气，此时停止采样，检测装置检测其中有效气的二氧化碳浓度。

校准：校零气接口870接通零气，气泵860启动抽取气体，第一阀体820使校零气接口870与二氧化碳传感器830连通，第二阀体840使二氧化碳传感器830与检测装置进气口连通，第三阀体850使检测装置出气口与气泵860连通，将零气抽入检测装置气体室中，直至检测装置的气体室中充满零气，然后进行校准。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种气体浓度检测装置，其特征在于，包括：气体室，所述气体室上设置有连通内外的进气孔（110）、出气孔（120）、进光孔（130）和出光孔（140）；

所述气体室内设置有第一球面镜（310）、第二球面镜（320）、第三球面镜（330）、进光反射镜（340）和出光反射镜（350）；沿所述气体室的长度方向，所述第一球面镜（310）设置在所述气体室的一端，所述第二球面镜（320）和第三球面镜（330）沿气体室宽度方向并排设置在所述气体室的另一端；

所述进光反射镜（340）用于将由进光孔（130）引入的检测光朝向所述第二球面镜（320）反射，以使所述检测光在第一球面镜（310）、第二球面镜（320）、第三球面镜（330）之间形成往复反射的第一反射光线段；

所述气体室内设置有增程反射镜（360），所述增程反射镜（360）用于承接第一反射光线段并反射形成第二反射光线段；所述增程反射镜（360）位于所述第一球面镜（310）和第二球面镜（320）之间；

所述出光反射镜（350）用于承接第二反射光线段，并将第二反射光线段从出光孔（140）反射而出。

2.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述第一反射光线段能够在第一球面镜（310）上形成多个一级光斑，多个所述一级光斑中偶数次出现的各个光斑沿气体室宽度方向排列成第一排光斑，多个所述光斑中奇数次出现的各个光斑沿气体室宽度方向排列成第二排光斑；

所述增程反射镜（360）设置在所述第一反射光线段的末段反射光的路径上，其中，沿气体室宽度方向，所述第一球面镜（310）可容纳的最后一个一级光斑照射到第二球面镜（320）或者第三球面镜（330）后反射形成的反射光为所述末段反射光。

3.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，沿气体室宽度方向，所述增程反射镜（360）和所述进光孔（130）分别设置于气体室的相对两侧。

4.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述出光反射镜（350）设置在所述进光反射镜（340）的背面一侧。

5.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述气体室包括盒体（150）和盖体，所述盒体（150）包括依次连接的前侧壁、左侧壁、后侧壁和右侧壁；

所述进光孔（130）设置在左侧壁或者右侧壁上，所述出光孔（140）设置在盖体上。

6.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述气体浓度检测装置包括第一调节座（500），所述增程反射镜通过第一调节座（500）与所述气体室的内壁连接，通过所述第一调节座（500）能够调节所述反射镜的朝向。

7.根据权利要求6所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述第一调节座（500）包括：座体（510），所述座体（510）与所述气体室的底面连接；

所述座体（510）上螺纹连接有调节螺栓，所述调节螺栓贯穿所述座体（510）并与所述气体室的底面抵接，通过旋转所述调节螺栓以改变所述座体（510）相对于所述气体室的底面的俯仰角度；

所述座体（510）上转动连接有夹具（530），所述夹具（530）用于固定增程反射镜（360），所述夹具（530）的转动轴垂直于气体室的底面。

8.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述气体浓度检测装置包括第二调节座（600），所述进光反射镜（340）通过第二调节座（600）与所述气体室的内壁连接，通过所述第二调节座（600）能够调节所述进光反射镜（340）的朝向；

和/或，所述气体浓度检测装置包括第三调节座（700），所述出光反射镜（350）通过第三调节座（700）与所述气体室的内壁连接，通过所述第二调节座（600）能够调节所述进光反射镜（340）的朝向。

9.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，还包括调距模组（400），所述调距模组（400）分别与第二球面镜（320）和第三球面镜（330）连接，用于沿气体室宽度方向同步相向或者相背移动所述第二球面镜（320）和第三球面镜（330）。

10.根据权利要求9所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述调距模组（400）包括齿轮减速机构、第一齿条（430）和第二齿条（440），所述第一齿条（430）和第二齿条（440）平行设置，且所述第一齿条（430）的齿面和第二齿条（440）的齿面朝向相对；

所述齿轮减速机构的最后一级齿轮分别与第一齿条（430）和第二齿条（440）啮合。

11.一种调节方法，用于调节权利要求1-10任意一项所述的气体浓度检测装置，其特征在于，包括：

步骤S1.通过进气孔（110）向气体室发射红外光源，调节进光反射镜（340）的角度，使第二球面镜（320）上呈现出一个光斑，然后在第一球面镜（310）一侧边缘处形成第一个光斑，并在第三球面镜（330）上呈现出一个光斑，在第一球面镜（310）上形成两排光斑；

步骤S2.调节增程反射镜（360）的角度，使第三球面镜（330）上呈现新的光斑，与原光斑不重合，然后在第一球面镜（310）另一侧边缘处形成一个新的光斑，并在第二球面镜（320）上呈现新的光斑，在第一球面镜（310）上形成新的两排光斑；

步骤S3.调节出光反射镜（350）的角度，将红外光反射出出光孔。

12.根据权利要求11所述的调节方法，其特征在于，所述气体浓度检测装置还包括调距模组（400），所述调距模组（400）分别与第二球面镜（320）和第三球面镜（330）连接，用于沿气体室宽度方向同步相向或者相背移动所述第二球面镜（320）和第三球面镜（330）；

所述调节方法还包括在步骤S2之前进行的步骤：

通过调距模组（400）增大第二球面镜（320）和第三球面镜（330）的间距，进而减小第一球面镜（310）上形成光斑的个数，然后进行步骤S2。

13.一种气体浓度检测系统，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的气体浓度检测装置；

所述气体浓度检测系统还包括取样管（810）、第一阀体（820）、二氧化碳传感器（830）、第二阀体（840）、第三阀体（850）和气泵（860）；

所述第一阀体（820）连接在取样管（810）和二氧化碳传感器（830）之间；

所述第二阀体（840）的包括进口、第一出口和第二出口；所述第三阀体（850）包括第二进口、第三进口和第三出口；

所述进口与二氧化碳传感器（830）连接，所述第一出口与气体浓度检测装置连接，所述第二出口与第三阀体（850）的第一进口连接；所述第三阀体（850）的第二进口与气体浓度检测装置连接，所述第三阀体（850）的第三出口与气泵（860）连接。