CN214668563U - 一种本安型小型红外气体传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了中红外气体传感技术领域中的一种本安型小型红外气体传感器，包括光学气室和电路模块，电路模块包括电路板及设于电路板上的光源、探测器，光学气室包括气室底座和外壳，气室底座和电路模块均置于外壳内，气室底座为陶瓷材质，外壳为金属材质。本实用新型通过金属材质的外壳加上陶瓷材质的气室底座的设计，在保证传感器抗振强度的前提下，降低传感器因外界温度引起的光路变化，增强传感器的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及中红外气体传感技术领域，具体的说，是涉及一种本安型小型红外气体传感器。
背景技术
红外光学气体传感器具有响应快、测量精度高、抗干扰能力强、使用寿命长等优点，且不会出现有害气体中毒、老化等现象，受到市场的广泛认可。近年，随着物联网技术的发展，传感器逐步向高稳定性、小型化、便携式方向发展。
目前，传感器的结构制作材料主要是金属，虽然金属材料光学传感器在抗震强度上有着很好的表现，但是金属材料光学传感器也存在着诸多缺点。其一，金属材料因其导电性质，导致传感器易受电磁干扰；其二，一般金属通常存在所谓的“记忆”效应（记忆效应是指每当施加压力，尤其是较高的压力时物品会拉伸形变，压力消失时不能很好的恢复原状），所以金属传感器易引起变送器输出产生零位误差；其三，金属材料传感器容易受热胀冷缩效应，从而影响其重复性。而由于光学传感器对其光路结构的变化及其敏感，光路结构的微小变化就会引发光学信号的波动，导致其稳定性降低。
因此需要一种能够在保证传感器抗震强度的情况下，增加传感器稳定性的结构。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种本安型小型红外气体传感器，在保证传感器抗振强度的前提下，降低传感器因外界温度引起的光路变化，增强传感器的稳定性。
本实用新型技术方案如下所述：
一种本安型小型红外气体传感器，包括光学气室和电路模块，所述电路模块包括电路板及设于所述电路板上的光源、探测器，其特征在于，所述光学气室包括气室底座和外壳，所述气室底座和所述电路模块均置于所述外壳内，所述气室底座为陶瓷材质，所述外壳为金属材质。
根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述光学气室的的内壁镀有反射涂层。
根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述外壳的顶部设有外壳顶盖，所述外壳顶盖处设有气体扩散通道。
根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述气室底座的底部设有光源通孔和探测器通孔，所述光源穿过所述光源通孔后延伸至所述气室底座与所述外壳围成的空间内，所述探测器穿过所述探测器通孔后延伸至所述气室底座与所述外壳围成的空间内。
进一步的，所述气室底座的内壁横截面呈椭圆形，所述光源通孔的中心和所述探测器通孔的中心分别位于该椭圆形的两个焦点处。
更进一步的，所述气室底座上设有光源反射镜，所述光源反射镜位于所述光源通孔和所述探测器通孔之间。
更进一步的，所述光源反射镜的一侧为内凹的弧形，该弧形的圆心与所述光源通孔的中心重合。
进一步的，所述探测器通孔的正上方设有斜面反射镜。
根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述电路模块与所述外壳密封连接。
进一步的，所述电路模块与所述外壳之间通过电子密封胶连接。
根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，本实用新型的光学气室包括金属材质的外壳和陶瓷材质的气室底座，一方面，通过金属材质的外壳保证传感器的抗震强度，另一方面，由于陶瓷的应力-应变关系始终保持线性，经受过合理范围甚至超过合理范围值的压力后也能回到原有的位置，这就改善了变送器输出的重复性，因此降低传感器因外界环境（温度、压力）变化引起的光路变化，增强传感器的稳定性，同时采用陶瓷材质的气室底座，使其加工更加方便，价格低廉，降低了制作成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型另一视角的示意图；
图3为本实用新型的结构分解图；
图4为本实用新型侧面剖视图；
图5为本实用新型去除外壳后的示意图；
图6为气室底座的结构示意图；
图7为气室底座另一视角的示意图；
图8为光学气室内的光路图。
在图中，10-外壳；11-外壳顶盖；
20-气室底座；21-光源反射镜；22-斜面反射镜；23-光源通孔；24-探测器通孔；
30-电路板；31-光源；32-探测器；
40-电子密封胶。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：
如图1至图8所示，一种本安型小型红外气体传感器，包括光学气室和电路模块，光学气室用于提供光线发射、反射的空间，电路模块用于产生光线并接收穿过光学气室后的光信号，生成对应的电学信号，并得到探测结果。
1、光学气室
光学气室的内壁镀有反射涂层，保证气室内的光线汇聚效果。优选的，反射涂层为镀金层，通过金材质的涂层保证光线的反射效果。
如图1、图3至图7所示，本实用新型的光学气室包括气室底座20和外壳10，气室底座20和电路模块均置于外壳10内，并且电路模块与外壳10密封连接。
外壳10的顶部设有外壳顶盖11，外壳顶盖11处设有金属材质的气体扩散通道。本实用新型采用带金属材质气体扩散通道的作用为：1、实现外壳的通气功能，使得光学气室内部的气体浓度与外界待测环境的气体浓度保持一致；2、可以起到反射光信号的作用，增加光的利用率；3、实现防尘功能，防止外部的杂物进入光学气室而影响探测精准度。优选的，气体扩散通道为致密网或条形栅孔。当采用致密网的气体扩散通道时，金属网的目数大于100目，可以保证光线的反射效果。
该气室底座20为陶瓷材质。本实用新型采用陶瓷材质的气室底座20具有以下效果：第一，陶瓷由于其结构和微运动的特点，受过合理范围甚至超过合理范围值的压力后也能回到原有的位置，这就改善了传感器输出信号的重复性；第二，陶瓷材料几乎不受热胀冷缩效应的影响，因此它不存在因热胀冷缩而造成的误差；第三，陶瓷材料不存在记忆效应，不会像金属材料易引起传感器输出产生零位误差；第四，陶瓷材料受电磁干扰小；第五，传感器重量更轻，成本更低。
该外壳10为金属材质，优选的，外壳10为不锈钢材质。采用金属材质的外壳10使得该红外气体传感器具有较优的抗震强度，通过外壳实现对其内部气室底座的保护作用。
气室底座20的底部设有光源通孔23和探测器通孔24，用于提供光源及探测器穿过的通道。
如图8所示，本实用新型的气室底座20的内壁横截面呈椭圆形，光源通孔23的中心和探测器通孔24的中心分别位于该椭圆形的两个焦点处，使得位于其中一个焦点处的光源发出的光线经过椭圆形内壁反射后的光线可以汇聚到另一个焦点处的探测器处，在保证较大光程的前提下，减少了光的损耗，并且保证光源向各个方向发出的光线汇聚到探测器位置的光程相等，有利于保证光与气体充分作用，提高光能利用效率，同时有利于保持传感器之间参数性能的一致性和稳定性，有助于批量化生产。为了以示区分，图8中的光线采用虚线指示。
气室底座20上设有光源反射镜21，光源反射镜21位于光源通孔23和探测器通孔24之间，可以避免光信号不经反射直接入射到探测器处，通过两次反射增加了有效光程，从而提高了探测器的探测精度。优选的，光源反射镜21的一侧为内凹的弧形。光源反射镜21的曲面半径等于其内部到光源通孔23中心点的距离，即该弧形的圆心与光源通孔23的中心重合。
探测器通孔24的正上方设有斜面反射镜22，本实施例中的斜面反射镜22的中心高度与光源的中心高度一致，使得光源发出的光线照射至斜面反射镜22后可以直接反射到探测器，实现光线的有效传输，保证光线传输角度的精度控制，使得探测信号更加准确。本实用新型通过斜面反射镜22的设置，避免光源发出的光线在椭圆的范围内不断反射并损耗，可以使得光源发出的光线反射后直接被探测器探测到，其对光源的光能利用率起到了至关重要的作用。
2、电路模块
如图2至图6所示，电路模块包括电路板30及设于电路板30上的光源31、探测器32，光源31穿过光源通孔23后延伸至气室底座20与外壳10围成的空间内，探测器32穿过探测器通孔24后延伸至气室底座20与外壳10围成的空间内。光源31用于发生红外光信号，探测器32用于接收经过光学气室反射后的光信号，并生成对应的电信号，进而得到探测结果。
电路模块与外壳10密封连接，具体的，电路模块与外壳10之间通过电子密封胶40（优选为环氧树脂）连接，有效增加了传感器的抗振强度和稳定性。
本实用新型通过金属外壳加上陶瓷气室底座的设计，在保证红外气体传感器抗振性能的同时，能够降低传感器因外界环境（温度，压力）变化引起的光路变化，增强传感器的稳定性；另外，本实用新型具有结构简单、成本低、抗干扰能力强，光探测效率高、功率低等优势，满足红外气体传感器向着小体积、低功耗、低成本方向发展的需求。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种本安型小型红外气体传感器，包括光学气室和电路模块，所述电路模块包括电路板及设于所述电路板上的光源、探测器，其特征在于，所述光学气室包括气室底座和外壳，所述气室底座和所述电路模块均置于所述外壳内，所述气室底座为陶瓷材质，所述外壳为金属材质。
2.根据权利要求1所述的本安型小型红外气体传感器，其特征在于，所述光学气室的内壁镀有反射涂层。
3.根据权利要求1所述的本安型小型红外气体传感器，其特征在于，所述外壳的顶部设有外壳顶盖，所述外壳顶盖处设有气体扩散通道。
4.根据权利要求1所述的本安型小型红外气体传感器，其特征在于，所述气室底座的底部设有光源通孔和探测器通孔，所述光源穿过所述光源通孔后延伸至所述气室底座与所述外壳围成的空间内，所述探测器穿过所述探测器通孔后延伸至所述气室底座与所述外壳围成的空间内。
5.根据权利要求4所述的本安型小型红外气体传感器，其特征在于，所述气室底座的内壁横截面呈椭圆形，所述光源通孔的中心和所述探测器通孔的中心分别位于该椭圆形的两个焦点处。
6.根据权利要求5所述的本安型小型红外气体传感器，其特征在于，所述气室底座上设有光源反射镜，所述光源反射镜位于所述光源通孔和所述探测器通孔之间。
7.根据权利要求6所述的本安型小型红外气体传感器，其特征在于，所述光源反射镜的一侧为内凹的弧形，该弧形的圆心与所述光源通孔的中心重合。
8.根据权利要求4所述的本安型小型红外气体传感器，其特征在于，所述探测器通孔的正上方设有斜面反射镜。
9.根据权利要求1所述的本安型小型红外气体传感器，其特征在于，所述电路模块与所述外壳密封连接。
10.根据权利要求9所述的本安型小型红外气体传感器，其特征在于，所述电路模块与所述外壳之间通过电子密封胶连接。
Priority Applications (1)
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| CN202120700048.9U CN214668563U (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 一种本安型小型红外气体传感器 |
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| CN202120700048.9U CN214668563U (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 一种本安型小型红外气体传感器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115184293A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-10-14 | 深圳市诺安智能股份有限公司 | 具有一致性光程长度的微型红外气体传感器及实现方法 |
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2021
- 2021-04-06 CN CN202120700048.9U patent/CN214668563U/zh active Active
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