CN210514064U - 一种红外气体传感器光学腔体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种红外气体传感器光学腔体结构，涉及红外气体传感器应用技术领域，包括呈圆盘状的腔室上盖和呈圆柱体结构的腔室下盖，过在腔室下盖上嵌设呈漩涡状的通光管，从而可以利用呈漩涡状结构的通光管有效的延长光程，随着红外光的光程的增长，相同气体吸收的红外光越多，可检测的最小气体浓度越低，分辨率越高，精度越高，通光管的表面进行三层处理，底层镀镍,中层镀金，表层涂覆水溶性保护膜，以经济的方式保证了气室内仓耐腐蚀性能，最大程度的降低了红外光损耗，从而实现了稳定性好、寿命长特点，通光管垂直上方均布第一进气管、第二进气管和第三进气管，保证红外光反射效果的同时，提高了气体置换速度。

Description

一种红外气体传感器光学腔体结构

技术领域

本实用新型涉及红外气体传感器应用技术领域，尤其涉及到一种红外气体传感器光学腔体结构。

背景技术

红外检测技术具有测量范围宽，精度高，选择性好，不会中毒，使用寿命长，功耗低，便于操作和维护等优点，正逐渐替代电化学、催化燃烧等传统传感器，在煤矿、石油化工、天然气管道、工厂以及公共场所得到广泛的普及和应用，随着人们对生活和生产环境质量的重视，对红外气体传感器的性能要求越来越高，提高传感器的精度，将传感器微型化并集成到可穿戴设备中如安全帽等以便于随身携带，可以更好的保证作业场所人员的安全。

但是现有的红外气体传感器在使用的时候仍然存在一定的缺陷，多数微型红外传感器采用的光学腔体不能充分利用有限的内部空间，无法实现了光程最大化,从而影响了微型传感器整体的灵敏度、分辨率、精度，而且多数微型红外传感器采用的光学腔体不能合理设计通气孔，被测气体无法及时迅速进行置换，从而影响了微型传感器整体的响应时间，因此我们有必要针对现有技术的不足而提供一种红外气体传感器光学腔体结构。

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种红外气体传感器光学腔体结构，其具有体积小、光程长、成本低、光洁度高、耐腐蚀性好、气体置换效果好的特点。

为实现上述目的，本实用新型的一种红外气体传感器光学腔体结构，包括呈圆盘状的腔室上盖和呈圆柱体结构的腔室下盖，腔室上盖上依次贯穿设置呈圆弧形结构的第一进气孔、第二进气孔和第三进气孔，第一进气孔和第二进气孔为同一圆周上弧度相同的两个弧形槽孔，该圆周与腔室上盖同心，且第一进气孔与第二进气孔之间断开不连接，第三进气孔设于第二进气孔一端，第三进气孔与第二进气孔弧度、弧长相同，且第三进气孔远离第二进气孔的一端向腔室上盖的圆心处靠拢。

腔室下盖上嵌设呈漩涡状的通光管，通光管从靠近腔室下盖侧边的位置向腔室下盖的圆心位置延伸，通光管远离腔室下盖圆心的一端设置红外光源，腔室下盖圆心位置设置红外探测器，且红外探测器位于通光管靠近腔室下盖圆心的一端。

优选的，第一进气孔、第二进气孔和第三进气孔围成漩涡结构，且第一进气孔、第二进气孔和第三进气孔的位置与通光管的位置相对应。

优选的，通光管为工程铝合金通过CNC铣刀加工而成，并且通光管表面底层镀镍,中层镀金，表层涂覆水溶性保护膜。

优选的，腔室上盖卡合固定在腔室下盖的顶部。

本实用新型的一种红外气体传感器光学腔体结构具有以下有益效果：

1、通过在腔室下盖上嵌设呈漩涡状的通光管，从而可以利用呈漩涡状结构的通光管有效的延长光程，随着红外光的光程的增长，相同气体吸收的红外光越多，可检测的最小气体浓度越低，分辨率越高，精度越高。

2、通光管材质选用工程铝合金，定制成型铣刀CNC一体加工，既经济又保证通光管表面光洁度，同时通光管的表面进行三层处理，底层镀镍,中层镀金，表层涂覆水溶性保护膜，以经济的方式保证了气室内仓耐腐蚀性能，最大程度的降低了红外光损耗，从而实现了稳定性好、寿命长特点。

3、通光管垂直上方均布第一进气管、第二进气管和第三进气管，保证红外光反射效果的同时，提高了气体置换速度，提高了传感器整体的响应速度。

附图说明

图1是本实用新型提出的一种红外气体传感器光学腔体结构的整体结构示意图。

图2是图1中光学腔体结构的腔体下盖结构示意图。

图3是图1中光学腔体结构的腔体上盖结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：1、腔室上盖；2、腔室下盖； 11、第一进气孔；12、第二进气孔；13、第三进气孔；21、通光管；22、红外光源；23、红外探测器。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种红外气体传感器光学腔体结构包括呈圆盘状的腔室上盖1和呈圆柱体结构的腔室下盖2，并且腔室上盖1用来导入需要检测的气体，腔室下盖2内安装用于发射红外光和接收红外光。

如图3所示，腔室上盖1上依次贯穿设置呈圆弧形结构的第一进气孔 11、第二进气孔12和第三进气孔13，第一进气孔11和第二进气孔12为同一圆周上弧度相同的两个弧形槽孔，该圆周与腔室上盖1同心，且第一进气孔11与第二进气孔12之间断开不连接，第三进气孔13设于第二进气孔12一端，第三进气孔13与第二进气孔12弧度、弧长相同，且第三进气孔13远离第二进气孔12的一端向腔室上盖1的圆心处靠拢，第一进气孔11、第二进气孔12和第三进气孔13将外界气体导入到腔体结构内，因为第一进气孔11、第二进气孔12和第三进气孔13均呈圆弧形结构，可以有效的增加外界气体进入腔体结构内的面积，提高了气体置换速度，提高了传感器整体的响应速度。

如图2所示，腔室下盖2上嵌设呈漩涡状的通光管21，通光管21从靠近腔室下盖2侧边的位置向腔室下盖2的圆心位置延伸，通光管21远离腔室下盖2圆心的一端设置红外光源22，腔室下盖2圆心位置设置红外探测器23，且红外探测器23位于通光管21靠近腔室下盖2圆心的一端，红外光源22用于发射红外光，通光管21用于反射红外光、红外探测器23 用于接收红外光，检测时，利用待测气体对某波段红外光的吸收特性，选择特定波段红外光通过待测气体，不同波段红外光的衰减量与待测气体中相应组分的浓度之间的关系近似符合比尔-朗伯定律：I＝I0·exp(-μCL)，由此即可检测得到待测气体的成份，其中，I0为没有气体吸收时的红外光强，I为光学腔体通入待测气体时红外探测器23检测得到的红外光强，C 为待测气体浓度，L为光学腔体长度或红外光的光程，μ为气体的吸收系数，因为通光管21呈漩涡状结构，因此随着红外光的光程的增长，相同气体吸收的红外光越多，可检测的最小气体浓度越低，分辨率越高，精度越高。

作为本实用新型的一种技术优化方案，第一进气孔11、第二进气孔 12和第三进气孔13围成漩涡结构，且第一进气孔11、第二进气孔12和第三进气孔13的位置与通光管21的位置相对应。

通过采用上述技术方案，从而保证从第一进气孔11、第二进气孔12 和第三进气孔13进入到腔体结构内的气体能够与通光管21内的红外光充分接触，提高检测的精准性。

作为本实用新型的一种技术优化方案，通光管21为工程铝合金通过 CNC铣刀加工而成，并且通光管21表面底层镀镍,中层镀金，表层涂覆水溶性保护膜。

通过采用上述技术方案，既经济又保证光学腔体表面光洁度，保证红外光反射效果，从而提高了传感器整体的灵敏度、分辨率、精度。

作为本实用新型的一种技术优化方案，腔室上盖1卡合固定在腔室下盖2的顶部。

通过采用上述技术方案，从而可以保证腔体上盖能够牢固稳定的固定在腔体下盖上。

本实用新型的一种红外气体传感器光学腔体结构的原理为，第一进气孔11、第二进气孔12和第三进气孔13将外界气体导入到腔体结构内，因为第一进气孔11、第二进气孔12和第三进气孔13均呈圆弧形结构，可以有效的增加外界气体进入腔体结构内的面积，提高了气体置换速度，提高了传感器整体的响应速度，同时红外光源22发射红外光经过通光管21反射被红外探测器23接收，在通光管21内，利用待测气体对某波段红外光的吸收特性，选择特定波段红外光通过待测气体，不同波段红外光的衰减量与待测气体中相应组分的浓度之间的关系近似符合比尔-朗伯定律：I＝ I0·exp(-μCL)，由此即可检测得到待测气体的成份。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种红外气体传感器光学腔体结构，其特征在于：包括呈圆盘状的腔室上盖和呈圆柱体结构的腔室下盖，所述腔室上盖上依次贯穿设置呈圆弧形结构的第一进气孔、第二进气孔和第三进气孔，所述第一进气孔和第二进气孔为同一圆周上弧度相同的两个弧形槽孔，该所述圆周与腔室上盖同心，且所述第一进气孔与第二进气孔之间断开不连接，所述第三进气孔设于第二进气孔一端，所述第三进气孔与第二进气孔弧度、弧长相同，且所述第三进气孔远离第二进气孔的一端向腔室上盖的圆心处靠拢；

所述腔室下盖上嵌设呈漩涡状的通光管，所述通光管从靠近腔室下盖侧边的位置向腔室下盖的圆心位置延伸，所述通光管远离腔室下盖圆心的一端设置红外光源，所述腔室下盖圆心位置设置红外探测器，且所述红外探测器位于通光管靠近腔室下盖圆心的一端。

2.根据权利要求1所述的一种红外气体传感器光学腔体结构，其特征在于：所述第一进气孔、第二进气孔和第三进气孔围成漩涡结构，且所述第一进气孔、第二进气孔和第三进气孔的位置与所述通光管的位置相对应。

3.根据权利要求1所述的一种红外气体传感器光学腔体结构，其特征在于：所述通光管为工程铝合金通过CNC铣刀加工而成，并且所述通光管表面底层镀镍,中层镀金，表层涂覆水溶性保护膜。

4.根据权利要求1所述的一种红外气体传感器光学腔体结构，其特征在于：所述腔室上盖卡合固定在所述腔室下盖的顶部。

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