專利名稱：一種紅外氣體傳感器及紅外氣體探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅外氣體傳感器及紅外氣體 探測裝置。
背景技術(shù)：
利用紅外線檢測氣體濃度的技術(shù)由來已久，其基本原理是光源發(fā)射紅外光， 當(dāng)紅外光通過待測氣體時，這些氣體分子對特定波長的紅外光進行吸收，通過 光學(xué)探測器檢測被吸收后的紅外光的強度，而被吸收的紅外光的強度與氣體濃
度符合朗伯-比爾(Lambert-Beer)吸收定律，通過計算可以得出被測氣體濃度。 現(xiàn)有的紅外氣體傳感器采用紅外光源和光學(xué)探測器相對位置為直線式的氣 室結(jié)構(gòu)，在傳感器的體積受到限制的情況下，紅外光的光路長度受到限制，待 測氣體對紅外光的吸收不夠充分，導(dǎo)致紅外氣體傳感器的探測信噪比低和測量 精確度不高。
還有的紅外氣體傳感器采用氣室結(jié)構(gòu)由頂平面、底平面以及弧形側(cè)壁圍成， 紅外光源和光學(xué)探測器需要分別放置在兩個橢圓側(cè)壁的焦點上，這種紅外氣體 傳感器的紅外光的光路長度也比較有限，待測氣體對紅外光的吸收不夠充分， 導(dǎo)致紅外氣體傳感器的探測信噪比低和測量精確度不高。
實用^斤型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種紅外氣體傳感器，旨在解決現(xiàn)有的紅外氣 體傳感器存在探測信噪比低和測量精確度不高的問題。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的， 一種紅外氣體傳感器，包括外殼，所述外殼頂 部開設(shè)有第一通氣口，該第一通氣口處設(shè)置有粉末冶金片，所述外殼的內(nèi)部還設(shè)置有傳感器外殼，所述傳感器外殼頂部亦設(shè)有一與所述第一通氣口相對應(yīng)的 第二通氣口，所迷傳感器外殼腔體內(nèi)部設(shè)置有上蓋體和下蓋體，其中所述上蓋 體底部設(shè)有凹槽，所述凹槽的側(cè)壁包括至少第一斜面和第二斜面，所述凹槽底
部設(shè)有可與所述第二通氣口相對應(yīng)的通氣孔，所述下蓋體頂部^:置有可與凹槽 上第一斜面和第二斜面對應(yīng)的第一開孔和第二開孔，與所述上蓋體凹槽形成一 腔體，所述第一開孔和第二開孔里分別設(shè)置有紅外光源和紅外探測器，所述紅 外光源和紅外探測器與電路板連接。
本實用新型的另 一 目的在于提供包括上述紅外氣體傳感器的紅外氣體探測 裝置。
在本實用新型中，紅外光源發(fā)射的紅外光進行多次反射后才被紅外探測器 吸收，該紅外氣體傳感器增長了紅外光的光路長度，使得待測氣體對紅外光的 吸收比較充分，提高了紅外氣體傳感器的探測信噪比和測量精確度。


圖i是本實用新型實施例提供的紅外氣體傳感器的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本實用新型實施例提供的紅外氣體傳感器的紅外光源控制電路的電 路結(jié)構(gòu)構(gòu)圖
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖 及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體 實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
圖l示出了本實用新型實施例提供的紅外氣體傳感器的結(jié)構(gòu)，為了便于說 明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分。紅外氣體傳感器包括外殼101，外殼101頂部開設(shè)有第一通氣口，該第一 通氣口處設(shè)置有粉末冶金片102,外殼101的內(nèi)部還設(shè)置有傳感器外殼103,傳 感器外殼103頂部亦設(shè)有一與第一通氣口相對應(yīng)的第二通氣口，傳感器外殼103 腔體內(nèi)部設(shè)置有上蓋體104和下蓋體105，其中上蓋體104底部設(shè)有凹槽106， 凹槽106的側(cè)壁包括至少第一殺+面1061和第二殺牛面1062，凹槽106由開口往 其底面1063寬度遞減，其一黃截面呈梯形，凹槽106的第一斜面1061和第二斜 面1062分別與底面1063的角度范圍為125°-145。，作為本實用新型一實施例， 凹槽106的第一斜面1061和第二斜面1062分別與底面1063的角度為135°， 凹槽106的橫截面呈等腰梯形，凹槽106的底部1063設(shè)有可與第二通氣口相對 應(yīng)的通氣孔107，下蓋體105頂部設(shè)置有可與凹槽106上第一斜面1061和第二 斜面1062對應(yīng)的第一開孔108和第二開孔112，與上蓋體104的凹槽106形成 一腔體，作為本實用新型一實施例，腔體的內(nèi)壁鍍有對紅外光反射率高的亮金， 反射率達到95%以上，并起到防腐蝕的作用，第一開孔108和第二開孔112里 分別設(shè)置有紅外光源109和紅外探測器110,紅外光源109和紅外探測器110 與電路板111連接。
紅外光源109發(fā)出的紅外光經(jīng)過第一開孔108的凹面反射聚光射到第一斜 面1061上，再經(jīng)過第一斜面1061反射到第二斜面1062上，第二斜面10"再 將光線反射到第二開孔112里，被紅外探測器110吸收，多次反射的結(jié)果增長 了紅外光的光路長度，使得待測氣體對紅外光的吸收比較充分，提高了紅外氣 體傳感器的探測信噪比和測量精確度。
紅外探測器110的接收端設(shè)置有能濾出可被待測氣體吸收的紅外光的第一 濾光片和能濾出不可^皮待測氣體吸收的紅外光的第二濾光片，不可被待測氣體 吸收的紅外光作為參考，和可被待測氣體吸收的紅外光一起用于計算待測氣體 的濃度，紅外探測器110的輸出端包括待測氣體信號輸出端和參考信號輸出端。
電路板lll包括與紅外光源109連接的紅外光源控制電路、與紅外探測器 110連接的對數(shù)放大電路，以及分別與紅外光源控制電路和對數(shù)放大電路連接的控制器。
圖2示出了本實用新型實施例提供的紅外氣體傳感器的紅外光源控制電路 的電路結(jié)構(gòu)。
紅外光源控制電路包括第一電阻R1、第二電阻R2和開關(guān)管Q1，第一電阻
Rl的第一端接控制器的脈沖信號輸出端，第一電阻R1的第二端接開關(guān)管Ql 的棚-極，開關(guān)管Q1的源極接地，開關(guān)管Q1的漏極通過紅外光源109接第二電 阻R2的第一端，第二電阻R2的第二端接電源。
圖3示出了本實用新型實施例提供的紅外氣體傳感器的對數(shù)放大電路的電 路結(jié)構(gòu)。
對數(shù)放大電路由對數(shù)放大芯片Ul構(gòu)成，對數(shù)放大芯片Ul的第一輸入端IN1 接紅外4冢測器1 IO的參考信號輸出端REF，對數(shù)放大芯片Ul的第二輸入端IN2接 紅外探測器1 IO的待測氣體信號輸出端ACT,對數(shù)放大芯片Ul的輸出端OUT通 過第三電阻R3接控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端。
紅外一笨測器IIO通過采集紅外光源109的紅外光波，輸出待測氣體信號和 參考信號，通過對數(shù)放大芯片Ul，將信號做對數(shù)差運算，并輸出到接控制器的 模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端。對數(shù)放大芯片Ul將探測器輸出的待測氣體信號和參考信號 轉(zhuǎn)換為對數(shù)，并做差分運算，根據(jù)朗伯-比爾(Lambert-Beer)吸收定律
其中，c為待測氣體濃度，^^和J一為在濃度為0時，輸入對數(shù)放大芯片U1
的待測氣體信號電流和參考信號電流，/^和^/為在濃度C時，輸入對數(shù)放大芯
片Ul的待測氣體信號電流和參考信號電流，K。和Kc分別為待測氣體濃度為O和c
時對數(shù)運放輸出電壓，I為比例因數(shù)。該電路以硬件實現(xiàn)對數(shù)運算，具有實現(xiàn) 簡單，同時能夠簡化控制器的大量運算過程。紅外氣體探測裝置包括上述紅外氣體傳感器，紅外氣體傳感器將生成的待 測氣體濃度信號發(fā)送給紅外氣體探測裝置顯示。
在本實用新型實施例中，紅外光源發(fā)射的紅外光進行多次反射后才被紅外 探測器吸收，該紅外氣體傳感器增長了紅外光的光路長度，使得待測氣體對紅 外光的吸收比較充分，提高了紅外氣體傳感器的探測信噪比和測量精確度。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型， 凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng) 包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種紅外氣體傳感器，包括外殼，所述外殼頂部開設(shè)有第一通氣口，該第一通氣口處設(shè)置有粉末冶金片，所述外殼的內(nèi)部還設(shè)置有傳感器外殼，所述傳感器外殼頂部亦設(shè)有一與所述第一通氣口相對應(yīng)的第二通氣口，其特征在于，所述傳感器外殼腔體內(nèi)部設(shè)置有上蓋體和下蓋體，其中所述上蓋體底部設(shè)有凹槽，所述凹槽的側(cè)壁包括至少第一斜面和第二斜面，所述凹槽底部設(shè)有可與所述第二通氣口相對應(yīng)的通氣孔，所述下蓋體頂部設(shè)置有可與凹槽上第一斜面和第二斜面對應(yīng)的第一開孔和第二開孔，與所述上蓋體凹槽形成一腔體，所述第一開孔和第二開孔里分別設(shè)置有紅外光源和紅外探測器，所述紅外光源和紅外探測器與電路板連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特征在于，所述凹槽由開口往 其底面寬度遞減，其橫截面呈梯形，所述凹槽的第一斜面和第二斜面分別與底 面的角度范圍為125° -145° 。
3、 如權(quán)利要求2所述的紅外氣體傳感器，其特征在于，所述凹槽的第一斜 面和第二斜面分別與底面的角度為135° 。
4、 如權(quán)利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特征在于，所述腔體的內(nèi)壁鍍 有亮金。
5、 如權(quán)利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特征在于，所述紅外探測器的 接收端設(shè)置有能濾出可祐:-降測氣體吸收的紅外光的第一濾光片和能濾出不可^皮 待測氣體吸收的紅外光的第二濾光片，所述紅外探測器的輸出端包括待測氣體 信號輸出端和參考信號輸出端。
6、 如權(quán)利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特征在于，所述電路板包括與 所述紅外光源連接的紅外光源控制電路、與所述紅外探測器連接的對數(shù)放大電 路，以及分別與所述紅外光源控制電路和對數(shù)放大電路連接的控制器。
7、 如權(quán)利要求6所述的紅外氣體傳感器，其特征在于，所述紅外光源控制 電路包括第一電阻、第二電阻和開關(guān)管，所述第一電阻的第一端接所述控制器的脈沖信號輸出端，所述第一電阻的第二端接所述開關(guān)管的柵極，所述開關(guān)管 的源極接地，所述開關(guān)管的漏極通過所述紅外光源接所述第二電阻的第 一端， 所述第二電阻的第二端接電源。
8、 如權(quán)利要求7所述的紅外氣體傳感器，其特征在于，所述對數(shù)放大電路由對數(shù)放大芯片構(gòu)成，所述對數(shù)放大芯片的第一輸入端接所述紅外探測器的參 考信號輸出端，所述對數(shù)放大芯片的第二輸入端接所述紅外探測器的待測氣體 信號輸出端，所述對數(shù)放大芯片的輸出端通過第三電阻接所述控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端。
9、 一種包括紅外氣體傳感器的紅外氣體探測裝置，其特征在于，所述紅外 氣體探測裝置的紅外氣體傳感器為權(quán)利要求1至8任一項所述的紅外氣體傳感器。
專利摘要本實用新型適用于探測技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種紅外氣體傳感器及紅外氣體探測裝置，紅外氣體傳感器包括外殼，外殼的內(nèi)部還設(shè)置有傳感器外殼，傳感器外殼腔體內(nèi)部設(shè)置有上蓋體和下蓋體，上蓋體底部設(shè)有凹槽，凹槽的側(cè)壁包括至少第一斜面和第二斜面，下蓋體頂部設(shè)置有可與凹槽上第一斜面和第二斜面對應(yīng)的第一開孔和第二開孔，第一開孔和第二開孔里分別設(shè)置有紅外光源和紅外探測器。在本實用新型中，紅外光源發(fā)射的紅外光進行多次反射后才被紅外探測器吸收，該紅外氣體傳感器增長了紅外光的光路長度，使得待測氣體對紅外光的吸收比較充分，提高了紅外氣體傳感器的探測信噪比和測量精確度。
文檔編號G01N21/35GK201373848SQ20092013528
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者張一珩, 毅 王, 葛逢春, 馬英花 申請人:深圳市特安電子有限公司