CN216926570U

CN216926570U - 快速恒温的红外分光气体检测装置

Info

Publication number: CN216926570U
Application number: CN202220228945.9U
Authority: CN
Inventors: 崔冠; 郑黎明; 董旭毅; 罗泉
Original assignee: Shenzhen Korno Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Korno Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2032-01-27

Abstract

本实用新型公开了一种快速恒温的红外分光气体检测装置，包括外壳，在外壳内从前到后放置的气泵，加热气室，上下排列的检测、参考气室，单片机；加热气室内从前到后安装有缠绕有加热丝的通气盘管，光源，分光棱镜，上下对称的反射镜一、二；通气盘管的进气口连接气泵，出气口连接检测气室；检测气室前方安装透光玻璃一，后方安装热释电检测器一；参考气室前方安装透光玻璃二，后方安装热释电检测器二；通气盘管的进气口、中部、出气口设有温度传感器一、二、三；检测气室中部设有温度传感器四；单片机电连接气泵，加热丝，光源，四个温度传感器，两个热释电检测器。由加热丝对气体进行加热，并由单片机实时检测温度，对气泵和加热丝进行控制。

Description

快速恒温的红外分光气体检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种红外分光气体检测装置，尤其涉及一种快速恒温的红外分光气体检测装置。

背景技术

目前，气体检测的运用越来越广泛，包括：环境气体检测、易燃易爆气体检测、有毒有害气体检测、矿井勘探、化工生产等，因此能够提供实时监控、提前预警的功能就显得十分重要。

常见的气体检测方法有催化燃烧、电化学、热传导，荧光氧化、红外光检测等，但是每种方法都有其不足之处。比如：1、催化燃烧检测法需要有足够的氧气，如果氧气不足，燃烧就不充分，如果氧气很缺乏，燃烧不会发生，故而在这些情况下无法检测可燃气体。2、电化学检测法通过氧化还原反应检测气体浓度，通常检测精度差、反应速度慢、易中毒、使用寿命短、成本高。3、常用的恒温红外检测系统加热慢、预热时间长，体积较大。

因此，亟待研发设计一种新型的的红外分光气体检测装置，满足不同领域，不同场景的应用需求。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本实用新型提供一种快速恒温的红外分光气体检测装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种快速恒温的红外分光气体检测装置，包括外壳，在外壳内从前到后放置的气泵，加热气室，上下排列的检测气室和参考气室，以及单片机；

所述的加热气室内从前到后安装有缠绕有加热丝的通气盘管，光源，分光棱镜，以及上下对称的反射镜一、二；

所述的通气盘管的进气口连接气泵，出气口连接检测气室；

所述的检测气室的前方安装有透光玻璃一，后方安装有热释电检测器一；

所述的参考气室的前方安装有透光玻璃二，后方安装有热释电检测器二；

所述的光源先通过分光棱镜后分别照射在反射镜一、二上，然后分别经透光玻璃一、二进入检测气室和参考气室，再分别达到热释电检测器一、二，且检测气室和参考气室的光路上下对称；

所述的通气盘管的进气口设有温度传感器一，中部设有温度传感器二，出气口设有温度传感器三；所述的检测气室的中部设有温度传感器四；

所述的单片机分别电连接气泵，加热丝，光源，温度传感器一、二、三、四，以及热释电检测器一、二。

上述技术方案中，通过单片机调节气泵转动的速度，从而调节进气速度和进气量。气泵吸入需要检测的气体进入通气盘管中后，由缠绕在通气盘管上的加热丝对气体进行加热，再由通气盘管的出气口排出，并通过四个温度传感器实时检测到的温度，对气泵和加热丝进行控制，使得测量气室中的气体温度能够迅速达到设定值。

进一步，所述的保温层和外壳之间还放置有风扇，所述的风扇电连接单片机。

进一步，所述的单片机采用STM32F407VET6，能够提高光源的稳定和检测精度。

进一步，所述的温度传感器一、二、三、四采用PT100温度传感器。

进一步，所述的光源采用黑体光源，能够提供检测所需波长的红外线，并且各个波段的红外线强度一致。

进一步，所述的通气盘管的内径为5mm，展开长度为1m，通过缠绕在通气盘管上面的加热丝可以快速加热气体。

进一步，所述的加热气室和检测气室外周包裹有保温层。所述的保温层具有两个作用：一是保持加热气室和检测气室的热量不向外散失、维持温度的恒定；二是保持保温层外部为室温，从而保护气泵，热释电检测器一、二，单片机都能够在常温工作。

进一步，所述的参考气室内部抽成真空，并采用镀金处理，有助于减少红外线损耗，提高检测精度。

进一步，所述的热释电检测器二前方覆盖有蓝宝石滤光片二，用于检测波长为3.93um 的气体，可以有效的避开需要检测气体的波长。

进一步，所述的热释电检测器一前方覆盖有蓝宝石滤光片一，所述的蓝宝石滤光片一 15设有不同波长的滤光片，用于检测不同波长的气体。蓝宝石滤光片一的波长为需要检测的气体对应的波长，采用窄带技术，可以精确的进行气体选择，避免被其它气体干扰。

本实用新型采用加热丝缠绕的通气盘管对气体进行加热，并对加热气室，参考气室，检测气室进行排布，使得检测气室和参考气室的光路上下对称，并通过单片机对气体温度采样、对泵吸速度控制和加热运算及控制。

相比现有技术，本实用新型具有如下技术优势：

1、待检测气体通过通气盘管时，由缠绕在盘管上加热丝对气体进行加热；

2、盘管加热有效的利用了加热的空间，大大减小了整机的体积，也做成手提式高精度气体检测设备；

3、四个温度传感器排布在各处，反馈精确的气体温度，便于单片机对气体温度进行调节；

4、整机的预热时间短，可用于快速气体检测，例如：抢险救灾、管道漏气、野外科考等。

附图说明

图1为本实用新型的结构侧视图；

图2为本实用新型的结构俯视图；

图中：1、保温层，2、外壳，3、进气口，4、气泵，5、温度传感器一，6、通气盘管， 7、温度传感器二，8、光源，9、分光棱镜，10、温度传感器三，11、反射镜一，12、透光玻璃一，13、温度传感器四，14、检测气室，15、蓝宝石滤光片一，16、热释电检测器一， 17、单片机，18、风扇，19、热释电检测器二，20、蓝宝石滤光片二，21、透光玻璃一， 22、反射镜二

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和2所示，本实用新型包括外壳2，在外壳2内从前到后放置的气泵4，加热气室，上下排列的检测气室14和参考气室，以及单片机17。

其中，所述的加热气室内安装有缠绕有加热丝的通气盘管6。所述的通气盘管6的内径为5mm，展开长度为1m，加热丝缠绕其上，有效的利用了加热的空间，大大减小了整机的体积。实施时，气体流入通气盘管6后，通过缠绕在上面的加热丝可以快速加热气体。并且，通过单片机17能够调节加热丝的加热速度，加热丝先快速加热，将气体加热到接近设定温度，然后平缓加热，使气体温度稳定为设定温度。

所述的通气盘管6的进气口3连接气泵4，出气口连接检测气室14。气泵4吸入需要检测的气体进入通气盘管6，在通气盘管6中将气体加热后由出气口排出并进入检测气室14，再通过红外光进行检测。并且，通过单片机17能够调节气泵4转动的速度，从而可以调节通气盘管6的进气速度和进气量。

所述的加热气室内安装还从前到后安装有光源8，分光棱镜9，以及上下对称的反射镜一、二11、22。所述的检测气室14、参考气室的前方分别安装有透光玻璃一、二12、21，后方分别安装有热释电检测器一、二16、19。所述的光源8先通过分光棱镜9后分别照射在反射镜一、二11、22上，然后分别经透光玻璃一、二12、21进入检测气室14和参考气室，再分别达到热释电检测器一、二16、19，且检测气室14和参考气室的光路上下对称。实施时，所述的红外光源8采用黑体光源，不仅能够提供检测所需波长的红外线，而且各个波段的红外线强度一致。光源8采用单片机17控制，不仅能够提高光源的稳定，而且有助于提高检测的精度。

并且，所述的参考气室的热释电检测器二19上面覆盖有蓝宝石滤光片二20，该滤光片的波长为3.93um，可以有效的避开需要检测气体的波长。所述的检测气室14的热释电检测器一16上面覆盖有蓝宝石滤光片一15，该滤光片的波长为需要检测的气体对应的波长，采用窄带技术，可以精确的进行气体选择，避免被其它气体干扰。实施时，蓝宝石滤光片一 15在出厂时标配有多种波长的滤光片，现场运用时，通过更换滤光片就可以检测多种不同气体。

所述的参考气室内部抽成真空，并采用镀金处理，有助于减少红外线损耗，有助于提高检测精度。所述的加热气室和检测气室14外周包裹有保温层1，不仅能保证保温层1内的温度不流失，而且起到隔绝温度的作用，保证保温层1外部为室温。单片机17在保温层 1和外壳罩子之间，侧方还放置有散热风扇18，且所述的风扇18电连接单片机17，从而避免由于内部加热而导致的电路板升温的情况。

此外，所述的通气盘管6的进气口3设有温度传感器一5，中部设有温度传感器二7，出气口设有温度传感器三10；所述的检测气室14的中部设有温度传感器四13。实施时，所述的温度传感器一、二、三、四5、7、10、13均采用PT100温度传感器。

所述的单片机17分别电连接电源，气泵4，加热丝，光源8，温度传感器一、二、三、四5、7、10、13，以及热释电检测器一、二16、19。实施时，单片机17需要对光源进行控制、对气体温度进行采样、对气泵4进行速度控制、对加热丝进行加热控制和对红外检测进行控制，所以采用高性能32位单片机STM32F407VET6，该单片机具有控制能力强、I/O 接口类型多、片内资源丰富、处理速度快等优点。

本实用新型工作过程如下：当气泵4开启时，气体经通气盘管6的进气口3进入通气盘管6中，并且单片机17通过温度传感器一5检测进气口3的温度，从而调节气泵4进气的速度。如果测得的进气温度低，则单片机17控制气泵4来降低进气速度，并且加大加热丝的功率，使通气盘管6中的气体温度迅速上升；如果测得的进气温度高，则单片机17控制气泵4来提高进气速度，并且降低加热丝功率，在迅速加热通气盘管6中气体的同时能够减少电源损耗。同理，单片机17根据检测到的气体三个PT100温度传感器的温度，进行气泵4进气速度控制、加热丝加热温度控制，使得检测气室14中的气体温度能够迅速达到设定值并保持稳定，从而完成红外检测过程。而且，整机的预热时间短，可用于快速气体检测，例如：抢险救灾、管道漏气、野外科考等。

Claims

1.一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，包括外壳，在外壳内从前到后放置的气泵，加热气室，上下排列的检测气室和参考气室，以及单片机；

所述的通气盘管的进气口连接气泵，出气口连接检测气室；

2.根据权利要求1所述的一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，所述的单片机采用STM32F407VET6。

3.根据权利要求1所述的一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，所述的温度传感器一、二、三、四采用PT100温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，所述的光源采用黑体光源。

5.根据权利要求1所述的一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，所述的通气盘管的内径为5mm，展开长度为1m。

6.根据权利要求1所述的一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，所述的加热气室和检测气室外周包裹有保温层。

7.根据权利要求6所述的一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，所述的保温层和外壳之间还放置有风扇，所述的风扇电连接单片机。

8.根据权利要求1所述的一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，所述的参考气室内部抽成真空，并采用镀金处理。

9.根据权利要求1所述的一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，所述的热释电检测器二前方覆盖有蓝宝石滤光片二，用于检测波长为3.93um的气体。

10.根据权利要求1所述的一种快速恒温的红外分光气体检测装置，其特征在于，所述的热释电检测器一前方覆盖有蓝宝石滤光片一，所述的蓝宝石滤光片一设有不同波长的滤光片，用于检测不同波长的气体。