CN210665491U - 一种微型低功耗红外气体传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微型低功耗红外气体传感器，它包括MEMS红外光源、微型探测器、底板和内盖；所述内盖设置在所述底板上，构成该微型低功耗红外气体传感器的光学腔体；所述内盖的一端设置第一反射面，另一端设置第二反射面；MEMS红外光源对应设置在第一反射面下方，微型探测器对应设置在第二反射面下方；底板上开设若干通孔，待测气体经所述通孔进入光学腔体中；所述MEMS红外光源发出的红外光线依次经所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，由所述微型探测器接收。本实用新型具有结构简单和体积较小的优点。

Description

一种微型低功耗红外气体传感器

技术领域

本实用新型涉及红外气体检测技术领域，具体的说，涉及了一种微型低功耗红外气体传感器。

背景技术

以红外吸收原理为代表的光学气体传感器是气体传感的一个重要分支，是一种优异的气体传感器技术，红外气体传感器的工作原理为基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度与吸收强度关系（朗伯-比尔Lambert-Beer定律）鉴别气体组分并确定其浓度。红外气体传感器适用于监测各种易燃易爆、二氧化碳气体，具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点，未来逐步成为市场主流。

目前，现有技术中常见红外气体传感器多使用灯泡式或LED式的红外光源，属于大体积探测器，为保证传感器灵敏度和分辨率，设计的配套光学腔体亦为大体积，因此，导致此类型传感器体积偏大、功耗高，已不满足产品小体积、低功耗、低成本方向发展的需求。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种微型低功耗红外气体传感器。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种微型低功耗红外气体传感器，包括MEMS红外光源、微型探测器、底板和内盖；

所述内盖设置在所述底板上，构成该微型低功耗红外气体传感器的光学腔体；

所述内盖内部的一端设置第一反射面，另一端设置第二反射面；

所述MEMS红外光源对应设置在所述第一反射面下方，所述微型探测器对应设置在所述第二反射面下方；

所述底板上开设若干通孔，待测气体经所述通孔进入所述光学腔体中；

所述MEMS红外光源发出的红外光线依次经所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，由所述微型探测器接收。

基于上述，所述底板和所述内盖设置在传感器壳体内；

所述传感器壳体上开设有进气孔，所述进气孔对应所述通孔设置。

基于上述，所述传感器壳体底部的两端分别设置凹槽；所述MEMS红外光源设置在其中一凹槽内，该凹槽内设置有光源焊盘；所述微型探测器设置在另一凹槽，该凹槽内设置有探测器焊盘。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说：

1）本实用新型提供了一种微型低功耗红外气体传感器，包括MEMS红外光源、微型探测器、底板和内盖，所述MEMS红外光源发出的红外光线依次经所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，由所述微型探测器接收；本实用新型将MEMS红外光源、微型探测器和该微型低功耗红外气体传感器的检测腔体集成在一起，减小了红外气体传感器的体积，携带方便；

且光源采用MEMS红外光源，探测器为微型探测器，进一步减小了该微型低功耗红外气体传感器的体积，同时具有功耗低的优点；

2）所述反射面与所述底板的夹角设置为45°；所述第一反射面和所述第二反射面均镀有金属反光层，使得该微型低功耗红外气体传感器检测气体浓度时光强损失小，从而提高了检测精度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的底部结构示意图。

图3是本实用新型的立体结构示意图。

图中：1.PCB板；2.MEMS红外光源；3.微型探测器；4.底板；5.内盖；6.盖帽；7.进气孔；8.外部焊盘；51.第一反射面；52.第二反射面。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如附图1所示，一种微型低功耗红外气体传感器，它包括MEMS红外光源2、微型探测器3、底板4和内盖5；所述内盖5设置在所述底板4上，构成该微型低功耗红外气体传感器的光学腔体；所述内盖5内部的一端设置第一反射面51，另一端设置第二反射面52；所述MEMS红外光源2对应设置在所述第一反射面51下方，所述微型探测器3对应设置在所述第二反射面52下方；所述底板4上开设若干通孔，待测气体经所述通孔进入所述光学腔体中；所述MEMS红外光源2发出的红外光线依次经所述第一反射面51反射、所述第二反射面52反射后，由所述微型探测器3接收。

为了延长使用寿命，所述底板4和所述内盖5设置在传感器壳体内。具体的所述传感器壳体包括PCB板1和盖帽6，所述底板4设置在PCB板1上，所述PCB板1上方设置盖帽6；所述PCB板1上开设进气孔7；所述PCB板1的两端分别设置凹槽；所述MEMS红外光源2设置在其中一凹槽内，该凹槽内设置有连接所述MEMS红外光源2的光源焊盘，所述MEMS红外光源2通过绑定与光源焊盘相连；所述微型探测器3设置在另一凹槽，该凹槽内设置有连接所述微型探测器的探测器焊盘，所述微型探测器通过绑定与探测器焊盘相连；所述PCB板1底部设置有外部焊盘8，所述外部焊盘8与光源焊盘和探测器焊盘对应设置，用于外部电气连接。

本实施例中，所述第一反射面51、所述第二反射面52与所述底板4的夹角均为45°；且该微型低功耗红外气体传感器的检测腔体设置为镀金腔体，所述内盖5内部镀有金属反光层；优选的，所述内盖内部只在第一反射面51和第二反射面52上镀有金属反光层；使得该微型低功耗红外气体传感器检测气体浓度时光强损失小，从而提高了检测精度。

本实施例中，该微型低功耗红外气体传感器的检测腔体为光学腔体，光学腔体的底部设置有光源安装孔和探测器安装孔；所述传感器壳体上开设有进气孔7，所述进气孔7对应所述通孔设置，所述PCB板上开设的进气孔为矩形孔，所述底板上设置的通孔为两排细小的通孔，所述进气孔对应所述通孔设置，以便待测气体经过进气孔和通孔进入到该微型低功耗红外气体传感器的检测腔体内，进行气体浓度检测。安装时，将该微型低功耗红外气体传感器的检测腔体设置在所述PCB板上，所述MEMS红外光源与所述光源安装孔适配安装，所述微型探测器与所述探测器安装孔适配安装；所述PCB板上的进气孔与所述底板上的通孔对应设置。

本实施例中，所述盖帽6采用铝材质制成，所述盖帽6设置在PCB板1上方，用于对该微型低功耗红外气体传感器的检测腔体进行屏蔽和保护。

本实施例示出了所述PCB板和所述盖帽的形状均为矩形的微型低功耗红外气体传感器；在其他实施例中，所述PCB板和所述盖帽的形状也可以均为圆形或者其它形状。

本实施例中，所述MEMS红外光源为采用MEMS工艺加工集成于半导体衬底上的有源器件，其工作机理是普朗克辐射体通电致自加热效应，激发光源辐射层辐射红外光，具有辐射强度相对较高、电光转化效率高、可实现变频调制等特点。所述微型探测器采用高灵敏度红外传感器，具有精度高、稳定性好、体积小、响应迅速等特点；例如，TPS2534Gx/Gy或者TPS4339Gw/Gx/Gy/Gz,在其封装上固定安装有针对不同气体的窄带干涉滤光片,可以实现对不同气体的测量。所述微型探测器3的体积为3mm*3mm ~5mm*5mm；特别的，所述微型探测器3的体积为3.8mm*3.8mm，或者所述微型探测器3的体积为3mm*3mm。因此，本实用新型易于实现小型化和批量生产，提高了产品的精度和一致性。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种微型低功耗红外气体传感器，其特征在于：包括MEMS红外光源、微型探测器、底板和内盖；

所述内盖设置在所述底板上，构成该微型低功耗红外气体传感器的光学腔体；

所述内盖内部的一端设置第一反射面，另一端设置第二反射面；

所述MEMS红外光源对应设置在所述第一反射面下方，所述微型探测器对应设置在所述第二反射面下方；

所述底板上开设若干通孔，待测气体经所述通孔进入所述光学腔体中；

所述MEMS红外光源发出的红外光线依次经所述第一反射面反射、所述第二反射面反射后，由所述微型探测器接收。

2.根据权利要求1所述的微型低功耗红外气体传感器，其特征在于：所述底板和所述内盖设置在传感器壳体内；

所述传感器壳体上开设有进气孔，所述进气孔对应所述通孔设置。

3.根据权利要求2所述的微型低功耗红外气体传感器，其特征在于：所述传感器壳体底部的两端分别设置凹槽；所述MEMS红外光源设置在其中一凹槽内，该凹槽内设置有光源焊盘；所述微型探测器设置在另一凹槽，该凹槽内设置有探测器焊盘。

4.根据权利要求1所述的微型低功耗红外气体传感器，其特征在于：第一反射面、所述第二反射面与所述底板的夹角均为45°。

5.根据权利要求1所述的微型低功耗红外气体传感器，其特征在于：所述第一反射面和所述第二反射面均镀有金属反光层。

6.根据权利要求1所述的微型低功耗红外气体传感器，其特征在于：所述微型探测器的体积为3mm*3mm ~5mm*5mm。

7.根据权利要求6所述的微型低功耗红外气体传感器，其特征在于：所述微型探测器的体积为3.8mm*3.8mm。

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