CN207717616U - 一种传感器探头及气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供的一种传感器探头及气体检测装置，属于光电气体传感器技术领域。该传感器探头通过将所述第一光探测器通过所述第一通孔与所述第一反射镜连通，所述第二光探测器通过所述第二通孔与所述第一反射镜连通，所述第二光探测器与所述第二反射镜连通，所述第二反射镜通过所述第二通孔与所述第一反射镜连通，所述第二反射镜通过所述第三通孔与所述第三反射镜连通，所述第三光探测器通过所述第四通孔与所述第三反射镜连通，从而形成一个完整的测试光路。不但在减小了传感器探头的体积的同时增加了光程，而且极大的提高了光路的稳定性和可靠行，同时也降低了生产加工成本。

Description

一种传感器探头及气体检测装置

技术领域

本实用新型涉及光电气体传感器技术领域，具体而言，涉及一种传感器探头及气体检测装置。

背景技术

近年，随着人们对环境和生产安全的要求日益提高，众多气体检测技术不断出现，其中基于红外激光光谱吸收原理来测量气体成分和浓度的光电技术具有测量浓度范围大，测量精度高，不需要校正时间长等优良的特性，使激光光谱气体传感器能够广泛的应用到不同的生产过程和安全防范领域。

光学光谱吸收气体传感器包括红外光谱吸收型和红外激光光谱吸收型。由于不同气体在红外区具有其不同的特征光谱吸收峰，当被测气体通过红外光或红外激光，其光强度在特征光谱吸收峰出将由被测气体调制，光强度调制的幅度和被测气体的浓度成正比，因此通过检测和分析红外吸收峰出的光强变化，可以对被侧气体的浓度检测。

相对而言，光学光谱吸收气体传感器具较有高的抗气体交叉干扰能力，特别是激光光谱气体传感器，具有良好的抗气体交叉干扰能力。结合现代的电子处理技术，这些传感器能够实现对被测气体的连续测试、自动运行的功能；具有自动校正，测量精度高，反应时间快的特性。这类传感器可以用于很多工业生产过程，如在石化、采矿、半导体工业等工矿生产检测和报警，例如硫化氢、氧气、一氧化碳、二氧化碳、氯气、甲烷和可燃的碳氢化合物等是主要检测气体。而检测磷、砷和硅烷等物品则时半导体工业中的主要应用。这些传感器也可以用于公共环境和家庭环境的安全检测和报警。家庭中主要用于检测煤气，天燃气和液化气的泄漏和安全提示报警。

一般气体传感器的气室大多采用激光源和探测器之间的空间作为气室。在传感器的体积受到限制的情况下，为了提高测量光程长度，测量气室采用镜面或反射体将光路在气室里多次反射的方法实现。因为传感器的光学结构复杂，每个元件的相对位置的变化都会影响测量精度。同时，由于采用的元件多，增加了生产工艺复杂性和降低成品率，不利于大规模生产。因此，如何解决上述问题是本技术领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种传感器探头及气体检测装置，其能够克服上述技术问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种传感器探头，其包括光路模块、第一光探测器、第二光探测器、第三光探测器、第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述光路模块内开设有第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，所述第一光探测器通过所述第一通孔与所述第一反射镜连通，所述第二光探测器通过所述第二通孔与所述第一反射镜连通，所述第二光探测器与所述第二反射镜连通，所述第二反射镜通过所述第二通孔与所述第一反射镜连通，所述第二反射镜通过所述第三通孔与所述第三反射镜连通，所述第三光探测器通过所述第四通孔与所述第三反射镜连通，所述第一光探测器用于接收平行激光源发出的探测平行光束，并经所述第一通孔到达所述第一反射镜，然后经过所述第一反射镜的反射，将所述探测平行光束通过所述第二通孔反射至所述第二反射镜，再由所述第二反射镜将所述探测平行光束通过所述第三通孔反射到所述第三反射镜，所述第三反射镜将所述探测平行光束通过所述第四通孔反射到所述第三光探测器，以及再由所述第二反射镜将所述探测平行光束部分反射到所述第二光探测器。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第二反射镜为半透半反镜。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第二反射镜的反射率为80％。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四通孔共同构成气体吸收池。

在本实用新型较佳的实施例中，上述气体吸收池中沿通孔方向开设有多个通气孔。

在本实用新型较佳的实施例中，上述每个所述通气孔上均设有金属滤网。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四通孔的内壁腔均涂有黑色吸光涂层。

在本实用新型较佳的实施例中，上述多个通气孔中的任意一个所述通气孔内设有一个用于测量所述气体吸收池内温度的温度传感器和一个用于测量所述气体吸收池内压力的压力传感器。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第二光探测器为一个自带参考气室的光电探测器，所述参考气室充有高浓度的甲烷气体。

一种气体检测装置，包括如上述任意一项实施例所述的传感器探头。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型实施例提供了一种传感器探头及气体检测装置，通过将所述第一光探测器通过所述第一通孔与所述第一反射镜连通，所述第二光探测器通过所述第二通孔与所述第一反射镜连通，所述第二光探测器与所述第二反射镜连通，所述第二反射镜通过所述第二通孔与所述第一反射镜连通，所述第二反射镜通过所述第三通孔与所述第三反射镜连通，所述第三光探测器通过所述第四通孔与所述第三反射镜连通，从而形成一个完整的测试光路。不但在减小了传感器探头的体积的同时增加了光程，而且极大的提高了光路的稳定性和可靠行，同时也降低了生产加工成本。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型第一实施例提供的一种传感器探头的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的另一种传感器探头的结构示意图；

图3是本实用新型第二实施例提供的一种气体检测装置的结构示意图。

图标：100－传感器探头；110－光路模块；120－第一光探测器；130－第二光探测器；140－第三光探测器；150－第一反射镜；160－第二反射镜；170－第三反射镜；111－第一通孔；112－第二通孔；113－第三通孔；114－第四通孔；115－通气孔；117－温度传感器；118－压力传感器；200－气体检测装置；210－本体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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”、“悬垂”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。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1与图2，本实施例提供一种传感器探头100，其包括光路模块110、第一光探测器120、第二光探测器130、第三光探测器140、第一反射镜150、第二反射镜160和第三反射镜170。

在本实施例中，所述光路模块110为一个实体结构，所述光路模块110的材料可以是金属、塑料或合成材料等固体块。例如，所述光路模块110的材料可以是不锈钢或者是铝合金等。在此，不作具体限定。

在本实施例中，所述光路模块110内开设有第一通孔111、第二通孔112、第三通孔113和第四通孔114。例如，可以沿着预先设计的光路方向在所述光路模块110内钻通四条通孔，即所述的第一通孔111、第二通孔112、第三通孔113和第四通孔114。

在本实施例中，设于所述光路模块110的四条通孔为在实体结构上通过机械加工或注塑形成的相互交叉的通孔。

在本实施例中，所述光路模块110形状可以是一个具有四条光路通孔的近似长方体结构。

在本实施例中，所述第一通孔111与所述第三通孔113相互平行，所述第二通孔112与所述第四通孔114相互平行，所述第一通孔111与所述第二通孔112形成的夹角与所述第三通孔113和所述第四通孔114的形成夹角的大小一样，所述第二通孔112和所述第三通孔113形成的夹角与所述第四通孔114和所述第一通孔111形成的夹角的大小一样。

在本实施例中，所述第一通孔111用于连通所述第一光探测器120和所述第一反射镜150。

在本实施例中，所述第二通孔112用于连通所述第二光探测器130和所述第一反射镜150。所述第二通孔112还用于连通所述第二反射镜160与所述第一反射镜150。

在本实施例中，所述第三通孔113用于连通所述第二反射镜160和所述第三反射镜170。

在本实施例中，所述第四通孔114用于连通所述第三光探测器140和所述第三反射镜170。

在本实施例中，所述第一通孔111、所述第二通孔112、所述第三通孔113和所述第四通孔114的孔径大小在此不作具体限定，具体地，可以根据实际需求进行设置。

在本实施例中，优选地，所述第一通孔111、所述第二通孔112、所述第三通孔113和所述第四通孔114的内壁腔均设有黑色吸光涂层。通过设置所述黑色吸光涂层可以有效地减少杂散光的影响并起到防腐蚀的作用。

在本实施例中，所述第一通孔111、所述第二通孔112、所述第三通孔113和所述第四通孔114共同构成气体吸收池。所述气体吸收池用于吸进入所述第一通孔111、所述第二通孔112、所述第三通孔113和所述第四通孔114的气体。

在本实施例中，所述第一通孔111、所述第二通孔112、所述第三通孔113和所述第四通孔114上都开设有多个通气孔115。

每个所述通气孔115用于将气体引入所述第一通孔111、所述第二通孔112、所述第三通孔113和所述第四通孔114内。即将气体引入所述气体吸收池。

在本实施例中，优选地，每个所述通气孔115上均设有金属滤网。其中，所述金属滤网用于防止灰尘或杂质等进入吸收池内部污染光路中的光学元件。

在本实施例中，多个通气孔115中的任意一个所述通气孔115内设有一个用于测量所述气体吸收池内温度的温度传感器117和一个用于测量所述气体吸收池内压力的压力传感器118。

其中，所述温度传感器117用来实时检测气体吸收池中的温度，这个温度信息将用来补偿由于环境温度波动引起的参数变化，以便进一步提高测量气体精度。

在本实施例中，所述温度传感器117的型号可以是TS105，也可以是TS118。在此，不作具体限定。

在本实施例中，所述压力传感器118的型号可以是85－015G－FC，也可以是85－030G－FC。在此，不作具体限定。

在本实施例中，所述第一光探测器120设置在所述第一通孔111的开口处。

在本实施例中，所述第一光探测器120用于接收平行激光源发出的探测平行光束，并经所述第一通孔111到达所述第一反射镜150。其中，所述平行激光源为所述第一光探测器120自带的可调制光强度的平行激光源。

在本实施例中，优选地，所述第二光探测器130为一个自带参考气室的光电探测器，所述参考气室充有高浓度的甲烷气体。例如，所述第二光探测器130还可以是自带其他气体的的光电探测器，例如硫化氢、氧气、一氧化碳、二氧化碳、氯气、甲烷和可燃的碳氢化合物等，在此，不作具体限定。

在本实施例中，所述第三光探测器140的一端设置有一个将平行光聚焦在探测敏感面上的透镜。所述第三光探测器140用于将透过所述透镜的光传输到所述第四通孔114内。

在本实施例中，优选地，所述第一反射镜150为全反镜。

在本实施例中，所述第二反射镜160为半透半反镜。优选地，所述第二反射镜160的反射率为80％。当光束通过所述第一反射镜150后，反射入所述第二通孔112内后，经由所述第二反射镜160将20％的所述光束被所述第二反射镜160接收，所述光束的80％的反射光束进入所述第三通孔113。

在本实施例中，优选地，所述第三反射镜170为全反镜。

传感器探头100的工作原理是：通过所述第一光探测器120接收平行激光源发出的探测平行光束，并经所述第一通孔111到达所述第一反射镜150，然后经过所述第一反射镜150的反射，将所述探测平行光束通过所述第二通孔112反射至所述第二反射镜160，再由所述第二反射镜160将所述探测平行光束通过所述第三通孔113反射到所述第三反射镜170，所述第三反射镜170将所述探测平行光束通过所述第四通孔114反射到所述第三光探测器140，以及再由所述第二反射镜160将所述探测平行光束部分反射到所述第二光探测器130。再通过设置在所述第一通孔111、所述第二通孔112、所述第三通孔113和所述第四通孔114上的通气孔115，从而检测进入所述第一通孔111、所述第二通孔112、所述第三通孔113和所述第四通孔114内的气体。

第二实施例

请参照图3，本实施例提供一种气体检测装置200，其包括本体210和传感器探头100。

在本实施例中，所述传感器探头100设于所述本体210上。例如，可以通过焊接或者是卡接等方式将所述传感器探头100设于所述本体210上。在此，不作具体限定。

在本实施例中，所述本体210的形状可以根据不同应用场景的需要调整，如圆柱体盒状结构，椭圆柱盒状结构，长方盒状结构等等。

综上所述，本实用新型提供的一种传感器探头100及气体检测装置200，通过将所述第一光探测器120通过所述第一通孔111与所述第一反射镜150连通，所述第二光探测器130通过所述第二通孔112与所述第一反射镜150连通，所述第二光探测器130与所述第二反射镜160连通，所述第二反射镜160通过所述第二通孔112与所述第一反射镜150连通，所述第二反射镜160通过所述第三通孔113与所述第三反射镜170连通，所述第三光探测器140通过所述第四通孔114与所述第三反射镜170连通，从而形成一个完整的测试光路。不但在减小了传感器探头100的体积的同时增加了光程，而且极大的提高了光路的稳定性和可靠行，同时也降低了生产加工成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传感器探头，其特征在于，包括：光路模块、第一光探测器、第二光探测器、第三光探测器、第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述光路模块内开设有第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，所述第一光探测器通过所述第一通孔与所述第一反射镜连通，所述第二光探测器通过所述第二通孔与所述第一反射镜连通，所述第二光探测器与所述第二反射镜连通，所述第二反射镜通过所述第二通孔与所述第一反射镜连通，所述第二反射镜通过所述第三通孔与所述第三反射镜连通，所述第三光探测器通过所述第四通孔与所述第三反射镜连通，所述第一光探测器用于接收平行激光源发出的探测平行光束，并经所述第一通孔到达所述第一反射镜，然后经过所述第一反射镜的反射，将所述探测平行光束通过所述第二通孔反射至所述第二反射镜，再由所述第二反射镜将所述探测平行光束通过所述第三通孔反射到所述第三反射镜，所述第三反射镜将所述探测平行光束通过所述第四通孔反射到所述第三光探测器，以及再由所述第二反射镜将所述探测平行光束部分反射到所述第二光探测器。

2.根据权利要求1所述的传感器探头，其特征在于，所述第二反射镜为半透半反镜。

3.根据权利要求2所述的传感器探头，其特征在于，所述第二反射镜的反射率为80％。

4.根据权利要求1所述的传感器探头，其特征在于，所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四通孔共同构成气体吸收池。

5.根据权利要求4所述的传感器探头，其特征在于，所述气体吸收池中沿通孔方向开设有多个通气孔。

6.根据权利要求5所述的传感器探头，其特征在于，每个所述通气孔上均设有金属滤网。

7.根据权利要求1所述的传感器探头，其特征在于，所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔和所述第四通孔的内壁腔均涂有黑色吸光涂层。

8.根据权利要求5所述的传感器探头，其特征在于，所述多个通气孔中的任意一个所述通气孔内设有一个用于测量所述气体吸收池内温度的温度传感器和一个用于测量所述气体吸收池内压力的压力传感器。

9.根据权利要求1所述的传感器探头，其特征在于，所述第二光探测器为一个自带参考气室的光电探测器，所述参考气室充有高浓度的甲烷气体。

10.一种气体检测装置，其特征在于，包括如权利要求1－9任意一项所述的传感器探头。