CN212159555U - 一种基于ndir原理的气体传感器 - Google Patents
一种基于ndir原理的气体传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212159555U CN212159555U CN202020765321.1U CN202020765321U CN212159555U CN 212159555 U CN212159555 U CN 212159555U CN 202020765321 U CN202020765321 U CN 202020765321U CN 212159555 U CN212159555 U CN 212159555U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light source
- circuit board
- optical cavity
- infrared
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于NDIR原理的气体传感器，包括光学腔体、红外光源、红外探测器和电路板，所述光学腔体内部设置有直通式光学通道，所述光学腔体表面设置有与光学通道连通的探测器安装孔和光源安装孔，所述红外探测器设置通过探测器安装孔安装在光学腔体上、并且引脚与电路板连接，所述红外光源垂直焊接在电路板上，所述红外光源的发光部穿过光源安装孔至光学通道内，所述光学腔体固定在电路板上，所述红外探测器设置在光学通道的轴向上，所述红外光源设置在光学通道的径向上；所述光学腔体表面还设置有与光学通道连通的透气孔。本实用新型装配结构简单，操作难度低，有效降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测设备领域，具体涉及一种基于NDIR原理的气体传感器。
背景技术
基于NDIR原理的红外气体传感器是一种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(朗伯比尔定律)鉴定气体组分并确定其浓度的传感装置，适用于监测各种易燃易爆、冷媒、麻醉、二氧化碳等气体，具有精度高、选择性好、可靠性高、寿命长等显著优点，应用范围十分广泛。
该类型的传感器已经在各类专利文献中有所描述，并且已商品化。但是，现有的基于NDIR原理的红外气体传感器为优化探测器可接受的光强和有效的吸收光程，都设计了较为复杂的光路结构，致使传感器整体装配结构和流程均较为复杂，不利于在低成本条件下实现大批量生产。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于NDIR原理的气体传感器，装配结构简单，操作难度低，有效降低生产成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于NDIR原理的气体传感器，包括光学腔体、红外光源、红外探测器和电路板，所述光学腔体内部设置有直线式的光学通道，所述光学腔体表面设置有与光学通道连通的探测器安装孔和光源过孔，所述红外探测器设置通过探测器安装孔安装在光学腔体上、并且引脚与电路板连接，所述红外光源的引脚与电路板连接，所述红外光源的发光部穿过光源过孔至光学通道内，所述光学腔体固定在电路板上，所述红外探测器设置在光学通道的轴向上，所述红外光源设置在光学通道的径向上；
所述光学腔体表面还设置有与光学通道连通的透气孔。
进一步地，所述红外探测器与光学通道同轴设置，所述光源过孔的轴线和探测器安装孔的轴线处于同一平面且互为垂直，所述红外光源与电路板表面垂直设置。
进一步地，所述光学通道内壁经抛光处理，所述光学通道为直通圆柱形。
进一步地，所述光学腔体通过环氧胶固定于电路板上。
进一步地，所述红外探测器与探测器安装孔之间以及红外光源与光源过孔之间填充有黑色环氧胶或者安装有不透明密封圈。
进一步地，所述光学腔体表面贴设有覆盖透气孔的防水透气膜。
进一步地，所述红外探测器的引脚与转接板连接，所述转接板焊接于电路板上。
进一步地，所述光学腔体的探测器安装孔与红外探测器之间还设置有凹凸配合定位部。
进一步地，所述电路板上焊接有信号控制、采集、处理、存储用的芯片以及通信供电接口。
进一步地，所述光学腔体的材质为金属。
本实用新型的有益效果：
1、通过红外光源设置在光学通道径向上的设计，使得红外光源与电路板能够预先安装，可有效简化红外光源、光学腔体的安装工序并提升安装精度；
2、直线式的光学通道结构简单，相应光学腔体生产成本低廉，并使红外光源的发光部、光学通道、红外探测器处于同一轴线上，提升气体浓度监测灵敏度；
3、传感器整体组件少，体积小巧，组装工序简单，有助于实现低成本批量生产。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型截面结构示意图；
图3是本实用新型的爆炸视图。
图中标号说明如下：1、光学腔体；2、红外光源；3、红外探测器；4、电路板；5、光学通道；6、探测器安装孔；7、光源过孔；8、透气孔；9、防水透气膜；10、凹凸配合限位部；11、通信供电接口；12、转接板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
参照图1至图3所示，本实用新型的基于NDIR原理的气体传感器的一实施例，包括光学腔体1、红外光源2、红外探测器3和电路板4，光学腔体内部设置有直线式的光学通道5，用以光学腔体表面设置有与光学通道连通的探测器安装孔6和光源过孔7，红外探测器设置通过探测器安装孔安装在光学腔体上、并且引脚与电路板连接，红外光源的引脚与电路板连接，红外光源的发光部穿过光源过孔至光学通道内，光学腔体固定在电路板上，光学通道、探测器安装孔和光源过孔配合形成L型转折结构，从而使得红外光源和红外探测器能够呈 90度相对设置，即红外探测器设置在光学通道的轴向上，红外光源设置在光学通道的径向上；具体的，红外探测器与光学通道同轴设置，光源过孔的轴线和探测器安装孔的轴线处于同一平面且互为垂直，并且基于直线式的光学通道设计能够避免红外光线因多次反射而带来的损耗，有助于提升灵敏度；红外探测器采用的是双通道结构，两个通道相互补偿，信号输出稳定，传感器稳定性好，抗干扰能力强。光学通道一端是闭合的，具有端面，该端面能够对红外光源的光线进行反射。
在光学腔体表面还设置有与光学通道连通的透气孔8，供检测气体进入，光学腔体表面贴设有覆盖透气孔的防水透气膜9，能很好地防止环境中的水蒸气和粉尘颗粒对光学腔体内部的污染，保证探测精度。电路板上焊接有信号控制、采集、处理、存储用的芯片以及通信供电接口11，具体的，电路板设计包含UART输出、DA输出、PWM输出三种接口，可满足不同客户的需要。电路板上面设置有MCU和电源模块，提供有源器件供电和信号处理、通讯功能。
本气体传感器的工作原理为：待检测气体通过分子扩散的方式进入光学腔体的光学通道中，待检测气体的扩散速度与光学通道内外气体浓度差成正相关，因此通过一个透气孔能保证检测气体自由出入光学通道内，红外光源由电路板上的电路器件控制发出周期性的红外光，形成交变激励信号，光源所发出的1～ 20μm波长的红外光，光源发出红外光后，部分红外光能够直接朝向红外探测器方向发射，还有部分红外光则会朝向光学通道的内壁发射，光学通道内壁将这部分红外光有效反射后即可反射朝向在红外探测器方向，不影响红外光发生质量，红外光穿过光学通道中的待检测气体后会被吸收，造成红外光学信号的减弱，由红外探测器探测该光学信号的强弱并根据所输出的电压信号幅值，结合朗伯比尔定律反演换算得到目标气体的浓度值。
在生产过程中，由于红外光源是伸入光学腔体内设置，因此红外光源能够与电路板上的焊接器件一并焊接固定，光学腔体只需要通过光源过孔罩设在红外光源上即可，较比红外光源先组装在光学腔体，然后与电路板连接来说，组装便捷度大大提升，组装精度也大大提高，因此能够有效简化红外光源以及光学腔体的安装工作。并且红外光源与电路板表面垂直设置，焊接方便，光学腔体能够直接罩设后与电路板贴紧，光学腔体的罩设组装便捷，组装流畅度高。
为了提高光反射效率，在光学通道内壁经抛光处理，有效降低光学损耗；光学通道为直通圆柱形，便于加工抛光；光学腔体的材质为金属，例如铝合金材质，加工便捷、精度高，使用寿命和稳定性更好，可延长传感器在恶劣条件下的使用寿命。
上述的光学腔体通过环氧胶固定于电路板上，牢固度高，固定方式简单可靠，且在不影响电路使用前提下，还能够起到保护作用。位于红外探测器与探测器安装孔之间以及红外光源与光源过孔之间填充有黑色环氧胶，以保证光学腔体内部的气密性，并减少漏光。
在一实施例中，位于红外探测器与探测器安装孔之间以及红外光源与光源过孔之间安装有不透明密封圈，不透明密封圈在具有光学腔体内部的气密性和减少漏光的效果外，还能够在组装时，使得光学腔体与红外光源之间产生结合力，由于红外光源固定在电路板上，因此当光学腔体组装后即具有与电路板相对位置固定的效果，便于连接板的焊接，也方便组装精度的提升；在未通过环氧胶固定前即具有抗震效果，不惧移动转载。
在一实施例中，红外探测器的引脚与转接板12连接，转接板焊接于电路板上，转接板能够将水平伸出的引脚垂直转接至电路板上，避免在弯折引脚时产生受损问题，也能够提高整体连接牢固度；
并且光学腔体的探测器安装孔与红外探测器之间还设置有凹凸配合定位部 10，在组装红外探测器时，能够起到良好的定位效果，保证红外探测器的周向位置固定，便于焊接。
以上实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，包括光学腔体、红外光源、红外探测器和电路板，所述光学腔体内部设置有直线式的光学通道，所述光学腔体表面设置有与光学通道连通的探测器安装孔和光源过孔，所述红外探测器设置通过探测器安装孔安装在光学腔体上、并且引脚与电路板连接，所述红外光源的引脚与电路板连接，所述红外光源的发光部穿过光源过孔至光学通道内，所述光学腔体固定在电路板上，所述红外探测器设置在光学通道的轴向上，所述红外光源设置在光学通道的径向上；
所述光学腔体表面还设置有与光学通道连通的透气孔。
2.如权利要求1所述的基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，所述红外探测器与光学通道同轴设置，所述光源过孔的轴线和探测器安装孔的轴线处于同一平面且互为垂直，所述红外光源与电路板表面垂直设置。
3.如权利要求1所述的基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，所述光学通道内壁经抛光处理，所述光学通道为直通圆柱形。
4.如权利要求1所述的基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，所述光学腔体通过环氧胶固定于电路板上。
5.如权利要求4所述的基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，所述红外探测器与探测器安装孔之间以及红外光源与光源过孔之间填充有黑色环氧胶或者安装有不透明密封圈。
6.如权利要求1所述的基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，所述光学腔体表面贴设有覆盖透气孔的防水透气膜。
7.如权利要求1所述的基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，所述红外探测器的引脚与转接板连接，所述转接板焊接于电路板上。
8.如权利要求1或7所述的基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，所述光学腔体的探测器安装孔与红外探测器之间还设置有凹凸配合定位部。
9.如权利要求1所述的基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，所述电路板上焊接有信号控制、采集、处理、存储用的芯片以及通信供电接口。
10.如权利要求1所述的基于NDIR原理的气体传感器，其特征在于，所述光学腔体的材质为金属。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020765321.1U CN212159555U (zh) | 2020-05-11 | 2020-05-11 | 一种基于ndir原理的气体传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020765321.1U CN212159555U (zh) | 2020-05-11 | 2020-05-11 | 一种基于ndir原理的气体传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212159555U true CN212159555U (zh) | 2020-12-15 |
Family
ID=73709954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020765321.1U Active CN212159555U (zh) | 2020-05-11 | 2020-05-11 | 一种基于ndir原理的气体传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212159555U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220308029A1 (en) * | 2021-03-23 | 2022-09-29 | Honeywell International Inc. | Integrated sensor |
-
2020
- 2020-05-11 CN CN202020765321.1U patent/CN212159555U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220308029A1 (en) * | 2021-03-23 | 2022-09-29 | Honeywell International Inc. | Integrated sensor |
| US11774424B2 (en) * | 2021-03-23 | 2023-10-03 | Honeywell International Inc. | Integrated sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106033054B (zh) | 一种激光温湿度测量装置及方法 | |
| CN101221088A (zh) | 镜片光穿透率检测装置及镜片组装设备 | |
| CN216350333U (zh) | 一种小型ndir气体传感器 | |
| CN212159555U (zh) | 一种基于ndir原理的气体传感器 | |
| CN201203577Y (zh) | 瓦斯气体红外检测装置 | |
| CN100414285C (zh) | 可见光臭氧浓度检测装置用传感器 | |
| CN212207094U (zh) | 一种基于热释电红外探测器的ndir气体检测模组 | |
| CN112461778A (zh) | 一种高精度的多通道可燃气体探测器 | |
| CN115219446A (zh) | 激光甲烷探测模组 | |
| EP4063832A1 (en) | Integrated sensor | |
| CN206223647U (zh) | 空间气体的扫描装置 | |
| CN110567911A (zh) | 易燃气体中氧气浓度检测装置及其应用 | |
| CN112362546B (zh) | 一种高精度多波段便携式颗粒物质量浓度测量仪 | |
| CN215415023U (zh) | 一种新型低功耗红外气体传感器 | |
| CN211374480U (zh) | 一种双光源双光路红外气体探测器 | |
| CN216013142U (zh) | 一种基于ndir原理的红外气体传感器 | |
| CN215894547U (zh) | 一种乳化液浓度检测装置 | |
| CN2786618Y (zh) | 可见光臭氧浓度检测装置用传感器 | |
| CN221078434U (zh) | 一种基于光声原理的气体传感器 | |
| CN210037603U (zh) | 一种手持式激光气体分析仪 | |
| CN216484611U (zh) | 一种调频激光吸收光谱气体探测装置 | |
| CN211697494U (zh) | 一种检测hf气体含量的在线检测仪 | |
| CN219369553U (zh) | 一种长光程吸收池结构 | |
| CN220063840U (zh) | 一种荧光检测室 | |
| CN213957139U (zh) | 用于水体环境的光谱传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220218 Address after: 215000 room 306, building B, science and technology entrepreneurship Park, Zhangjiagang Free Trade Zone, Suzhou, Jiangsu Patentee after: Suzhou Purong Sensing Technology Co.,Ltd. Address before: No.1 Xihu Road, economic and Technological Development Zone, Qinhuangdao City, Hebei Province Patentee before: INTRINIC CRYSTAL TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |