CN219417211U - 一种快速响应的红外气体传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于气体检测技术领域，具体提供了一种快速响应的红外气体传感器，包括座体、红外光发射模组、红外探测模组和反射模组。座体处具有安装槽，安装槽中设有红外光发射模组、红外探测模组和反射模组；红外光发射模组发射红外光，红外探测模组接收红外光，反射模组包括多个反射部件，反射模组能够将红外光发射模组发射的红外光在多个反射部件之间依次反射并传递至红外探测模组；端盖安装于安装槽的开口处，端盖处具有通气孔；反射部件均设于安装槽的侧壁处，红外光被限制于反射区域，反射区域与端盖的距离大于零。
Description
技术领域
本实用新型属于气体检测技术领域，具体提供了一种快速响应的红外气体传感器。
背景技术
NDIR气体传感器基于非色散红外吸收原理，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯-比尔(Lambert－Beer)吸收定律，由于分子之间的振动，气体分子在红外波段具有不同的、特定的原子吸收波长，因此能够通过测量特定波长下光学能量的吸收来探测气体浓度。
如图3所示，相关技术方案中，红外传感器具有一个基座11，该基座11中具有安装槽，安装槽上端封堵有上盖14，上盖14处具有进气孔；基座11的安装槽中设有红外发射组件和红外探测组件，安装槽中具有反射盖15，反射盖处具有进光孔。红外发射组件9发射的大部分红外光线经上盖的下反射面和反射盖上反射面多次反射后从进光孔处射入红外探测组件，红外探测组件测量所接受的红外光的光强得出气体的浓度。
发明人认为，上述技术方案中，进气孔在传感器的上盖处，由于下反射面会占用上盖大部分的面积，通气孔往往狠小，导致传感器响应速度很慢。
同时，红外传感器的红外反射光路一般都要满足一定长度，才能做到传感器的精度满足国标要求，这个长度举例为50毫米。上述技术方案只具有一个反射面，所以传感器体积相对较大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种快速响应的红外气体传感器，以至少解决上述技术问题之一。
为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型的一个或多个实施例提供一种快速响应的红外气体传感器，包括座体、红外光发射模组、红外探测模组和反射模组。座体处具有安装槽，安装槽中设有红外光发射模组、红外探测模组和反射模组；红外光发射模组发射红外光，红外探测模组接收红外光，反射模组包括多个反射部件，反射模组能够将红外光发射模组发射的红外光在多个反射部件之间依次反射并传递至红外探测模组；端盖安装于安装槽的开口处，端盖处具有通气孔；反射部件均设于安装槽的侧壁处，红外光被限制于反射区域，反射区域与端盖的距离大于零。
进一步的，座体与端盖安装后的外轮廓为圆柱形。
进一步的，反射模组包括沿光路依次设置的第一凹面镜、第一平面镜、第二平面镜和第二凹面镜，第一凹面镜、第一平面镜、第二平面镜和第二凹面镜在安装槽中的位置如此设置：红外光沿光路方向形成首尾依次连接的多段弯折线。
进一步的，安装槽的一侧设有红外光发射模组，安装槽的另一侧具有与红外光发射模组相对设置的第一凹面镜，红外光发射模组所在的一侧沿远离红外光发射模组的方向依次设有第一平面镜和第二凹面镜，第一凹面镜所在的一侧沿远离第一凹面镜的方向依次设有第二平面镜和红外光探测模组。
进一步的，反射部件与座体一体成型，反射部件的表面涂覆有反射层。
进一步的，反射部件的反射面平行于座体的中心轴线且垂直于端盖。
以上一个或多个技术方案的有益效果：
本方案中在安装槽的侧壁处安装反射部件，红外光线被限制于反射区域，反射区域与端盖的距离大于零；这种设置方式便于在不增加传感器体积的情况下，通过设置多个反射部件来保证红外传感器中的光路长度；另外在端盖不参与反射红外光线的情况下，便于增加端盖处通气孔的尺寸，进而增加安装槽的进气速度，进而提高红外传感器的响应速度。
附图说明
下面参照附图来描述本申请的部分实施例，附图中：
图1是本实用新型实施例中整体结构去掉上盖后的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中整体结构示意图；
图3是相关技术方案中红外气体传感器的剖面示意图。
附图标记列表：1、座体；101、安装槽；2、红外光发射模组；3、第一凹面镜；4、第二平面镜；5、红外探测模组；6、第二凹面镜；7、第一平面镜；8、端盖；9、红外发射组件；10、红外探测组件；11、基座；12、进光孔；13、上盖；14、进气孔；15、反射盖。
具体实施方式
本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本申请的优选实施例，该优选实施例仅仅是用于解释本申请的技术原理，并非用于限制本申请的保护范围。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“顶部”“底部”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1-图2所示，本实施例提供一种快速响应的红外气体传感器，包括座体1、红外光发射模组2、红外探测模组5和反射模组。座体1处具有安装槽101，安装槽101中设有红外光发射模组2、红外探测模组5和反射模组；红外光发射模组2发射红外光，红外探测模组5接收红外光，反射模组包括多个反射部件，反射模组能够将红外光发射模组2发射的红外光在多个反射部件之间依次反射并传递至红外探测模组5；端盖8安装于安装槽101的开口处，端盖8处具有通气孔；反射部件均设于安装槽101的侧壁处，红外光被限制于反射区域，反射区域与端盖8的距离大于零。
需要指出的是，上述提及座体1，座体1中具有安装槽101；此处座体1以及安装槽101的形式不受限制。作为一种具体的结构形式，座体1与端盖8安装后的外轮廓为圆柱形，安装槽101为圆槽。可知的，当安装槽101为圆槽时，安装槽101的侧壁为环形面，当反射部件设于安装槽101的侧壁时，反射部件可以与安装槽101的侧壁具有设定间隙，也可以通过对反射部件的结构设置使得反射部件的侧面与安装槽101的内壁面贴合。
此处的座体1由可加工的铜、铝或者不锈钢材料做成，或者由可开模的工程塑料制作，比如asb、pc等。
具体的，红外光发射模组2能够发射红外光，其可以为LED灯或者白炽灯；红外探测模组5可以是热释电探测器、热电堆探测器等。
本实施例中，反射模组包括沿光路依次设置的第一凹面镜3、第一平面镜7、第二平面镜4和第二凹面镜6，第一凹面镜3、第一平面镜7、第二平面镜4和第二凹面镜6在安装槽101中的位置如此设置：红外光沿光路方向形成首尾依次连接的多段弯折线。
红外光发射模组2发出的光一般都是发散光，发散角都是很大，加上第一凹面镜3之后整体光学反射剖面都比较小，所以传感器的内部尺寸可以变小，增大响应速度。
另外一些结构形式中，也可以在红外光发射模组2之后增加一个聚光透镜，起到聚光准直作用，这样第一凹面镜3可以更换成平面反射镜。
具体的，各反射部件是经过镀膜的可以反射红外光的反射镜，其中基材可以是硅片或者K9等常用光学玻璃基材，所镀的膜可以是镀金、镀银、镀铝等红外反射膜；所指的凹面可以是球面、抛物面或者其他可以聚光的非球面类型。
本实施例中，安装槽101的一侧设有红外光发射模组2，安装槽101的另一侧具有与红外光发射模组2相对设置的第一凹面镜3，红外光发射模组2所在的一侧沿远离红外光发射模组2的方向依次设有第一平面镜7和第二凹面镜6，第一凹面镜3所在的一侧沿远离第一凹面镜3的方向依次设有第二平面镜4和红外光探测模组。
本实施例中，反射部件与座体1一体成型，反射部件的表面涂覆有反射层；反射部件的反射面平行于座体1的中心轴线且垂直于端盖8。
具体的，端盖8处开设有通气孔，可以是整体开孔或者网状孔。
本实施例中，还具有电路板，电路板设置于安装槽101的底面，电路板具有驱动电路、放大电路和信号处理电路组成的电路板；电路板的功能以及具体电路连接方式可以参考现有技术，此处不再赘述。
工作原理：
利用电路板驱动红外光发射模组2发光，发射的红外光经过依次经第一凹面镜3、第一平面镜7、第二平面镜4和第二凹面镜6的多次反射，被红外探测模组5接受，红外探测模组5进行光电转换，再经过电路板处理成对应的浓度信息。红外光发射模组2发出的光一般都是发散光，发散角都是很大的，所以第一凹面镜3起到聚光作用，凹面反射镜一般为凹球面或者凹抛物面反射镜，经过凹面反射镜和平面反射镜多次反射之后到达红外探测模组5的时候是一个聚焦的光，整个光学路径面和传感器的透气面是基本平行的，光学反射的镜面不占用端盖的面积。
至此，已经结合前文的优选实施例描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围并不仅限于上述优选实施例。在不偏离本申请技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述优选实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本申请的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种快速响应的红外气体传感器，其特征在于，包括
座体，所述座体处具有安装槽；
红外光发射模组，用于发射红外光，所述红外光发射模组设于所述安装槽中；
红外探测模组，其能够接收红外光，所述红外探测模组设于所述安装槽中；
反射模组，其包括多个反射部件，所述反射模组能够将所述红外光发射模组发射的红外光在多个反射部件之间依次反射并传递至红外探测模组；
端盖，其安装于所述安装槽的开口处，所述端盖处具有通气孔；
所述反射模座如此设置，所述反射部件均设于所述安装槽的侧壁处，所述红外光被限制于反射区域，所述反射区域与所述端盖的距离大于零。
2.根据权利要求1所述的快速响应的红外气体传感器，其特征在于，所述座体与所述端盖安装后的外轮廓为圆柱形。
3.根据权利要求1所述的快速响应的红外气体传感器，其特征在于，所述反射模组包括沿光路依次设置的第一凹面镜、第一平面镜、第二平面镜和第二凹面镜，所述第一凹面镜、第一平面镜、第二平面镜和第二凹面镜在所述安装槽中的位置如此设置：所述红外光沿光路方向形成首尾依次连接的多段弯折线。
4.根据权利要求3所述的快速响应的红外气体传感器，其特征在于，所述安装槽的一侧设有所述红外光发射模组，所述安装槽的另一侧具有与所述红外光发射模组相对设置的第一凹面镜，所述红外光发射模组所在的一侧沿远离所述红外光发射模组的方向依次设有第一平面镜和第二凹面镜，所述第一凹面镜所在的一侧沿远离第一凹面镜的方向依次设有所述第二平面镜和红外光探测模组。
5.根据权利要求1所述的快速响应的红外气体传感器，其特征在于，所述反射部件与所述座体一体成型，所述反射部件的表面涂覆有反射层。
6.根据权利要求1所述的快速响应的红外气体传感器，其特征在于，所述反射部件的反射面平行于所述座体的中心轴线且垂直于所述端盖。
7.根据权利要求1所述的快速响应的红外气体传感器，其特征在于，所述端盖处具有多个通气孔。
8.根据权利要求1所述的快速响应的红外气体传感器，其特征在于，所述安装槽为圆形槽，所述端盖为圆形盖。
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