用于氣體探測裝置的光學腔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于氣體探測裝置的光學腔，以及包含這樣的光學腔的氣體探測裝置。本發(fā)明特別涉及非色散紅外(NDIR)氣體探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]專利EP I 987 346B1公開了一種氣體探測器，其中包括布置成發(fā)出光輻射的輻射源，輻射探測器和構(gòu)成光學腔的反射部件，發(fā)出的光輻射在腔中傳輸。反射部件包括多個相鄰的反射表面，其布置成由源發(fā)出的每個輻射束都通過一個反射表面重新直接導(dǎo)向探測器。反射表面的每一個都通過具有半徑和中心的圓弧限定。
[0003]另外一個方案記載在專利申請EP 2 526 404 Al中。在該方案中，由輻射源發(fā)出的輻射通過光導(dǎo)，沿著光路至探測器。相對于之前的專利，該方案具有這樣的優(yōu)勢，其增加了光程，因此增加了裝置的靈敏度。然而，其需要花費特別的注意力來相對于光導(dǎo)定位輻射源和探測器。部件的輕微的移動明顯地改變作為輸出而獲得的信號，從而改變裝置的精確度。
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于氣體探測裝置的光學腔，不需要增加裝置的體積，就可以使裝置得到非常滿意的靈敏度。本發(fā)明中包括所述光學腔的裝置將特別地使得輻射源和探測器相對于光學腔的相對移動不敏感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]該目的通過用于氣體探測裝置的光學腔來實現(xiàn)，其包括用于反射從輻射源發(fā)出的輻射，并且使所述輻射朝向輻射探測器改變方向的反射部件。該反射部件包括第一系列相鄰的反射鏡和第二系列相鄰的反射鏡。第一系列中的反射鏡和第二系列中的反射鏡具有兩個聚焦點。第一系列的反射鏡和第二系列的反射鏡相對布置，從而從輻射源發(fā)出的輻射由第二系列的反射鏡和第一系列的反射鏡交替反射，限定出從輻射源至輻射探測器延伸的光路。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，在第二系列中有η個反射鏡，在第一系列中有η-1個反射鏡，η大于或者等于3，反射鏡布置成:
[0007]-第二系列中的反射鏡M’i布置成將輻射聚焦到第一系列中的反射鏡Mi上，反射鏡Mi定位在第二系列中的反射鏡M’ i的焦點上，i的取值范圍為I至η-1 ;
[0008]-第一系列中的反射鏡Mi布置成將輻射聚焦到第二系列中的反射鏡Μ’i+1上，i的取值范圍為I至η-1 ;
[0009]-第二系列中的反射鏡M’i，其中i = n，布置成將輻射聚焦到探測器上；并且
[0010]-第二系列中的反射鏡M’i，其中i = 1，布置成接收來自于輻射源的輻射。
[0011 ] 有利地，第一系列中的反射鏡和第二系列中的反射鏡為截頂旋轉(zhuǎn)橢球類型。
[0012]根據(jù)另外一個特例，反射鏡這樣布置，輻射經(jīng)過的光路沿著圓形軌跡。
[0013]根據(jù)另外一個特例，所述腔包括互相固定在一起的兩個部分，第一系列反射鏡形成在其中的下部，和與下部連接在一起的并且第二系列反射鏡形成在其中的上部。
[0014]根據(jù)另外一個特例，第一系列反射鏡和第二系列反射鏡具有橢球的形狀，并且每個橢球形狀都是通過在光學腔的第一部分和第二部分內(nèi)模制而成。
[0015]根據(jù)另外一個特例，每個反射鏡包括通過在橢球形狀上沉積反射層而產(chǎn)生的反射表面。
[0016]根據(jù)另外一個特例，反射層通過PVD或者通過電解，例如含有金的方法沉積。
[0017]根據(jù)另外一個特例，光學腔包括一個用來定位成正對輻射源的入口和用來定位成正對輻射探測器的出口。
[0018]該發(fā)明還涉及探測裝置，包括布置成發(fā)出輻射的輻射源，輻射探測器和待分析的氣體位于其中的光學腔，所述腔布置成從輻射源傳輸輻射至輻射探測器，所述光學腔如上述定義。
[0019]根據(jù)該裝置的一個特例，輻射源和輻射探測器并排設(shè)置。
[0020]根據(jù)另外一個特例，輻射源和輻射探測器固定在同一個電路板上。
[0021]根據(jù)另外一個特例，輻射源包括至少一個發(fā)光二極管。
[0022]根據(jù)另外一個特例，所述輻射探測器包括至少一個光電二極管。
【附圖說明】
[0023]本發(fā)明的其它特點和優(yōu)勢將從下文結(jié)合附圖的詳細描述中得到清楚說明，其中
[0024]-圖1示出了本發(fā)明的探測裝置的分解透視圖；
[0025]-圖2示出了該裝置的光學腔的底部的透視圖；以及
[0026]-圖3示例性地示出了該發(fā)明的裝置的操作原理。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明涉及一種用于氣體探測裝置的光學腔，以及相應(yīng)的氣體探測裝置。探測裝置用于確定氣體的濃度，例如二氧化碳。
[0028]參考圖1，該裝置包括輻射源1，例如其包括至少一個布置成發(fā)出輻射（R，圖3)的發(fā)光二極管。
[0029]裝置還包括布置成探測由源1發(fā)出的輻射的輻射探測器2。探測器2例如包括至少一個光電二極管，用于檢測由源1發(fā)出的輻射并且將其轉(zhuǎn)換成待處理的電信號。
[0030]有利地，輻射源1和探測器2固緊至集成到裝置內(nèi)的電路板3。
[0031]理想地，輻射源和探測器在電路板上并排布置。
[0032]該裝置還包括封閉的光學腔4，輻射R發(fā)射至其內(nèi)部。光學腔4為本發(fā)明的一個主題，其包括入口 40，輻射源1位于入口前方，以及出口 41，探測器2位于出口前方（圖2)。
[0033]光學腔4包括反射部件，布置成反射由源1發(fā)出的輻射R，并且使其會聚在探測器2上。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，反射部件包括第一系列相鄰的反射鏡Mi和第二系列相鄰的反射鏡M’ io第一系列反射鏡Mi和第二系列反射鏡M’ i布置成由源1發(fā)出的輻射R交替地由第二系列反射鏡反射并且，然后由第一系列反射鏡反射并且聚焦，從而沿著Z形的光路從輻射源1至探測器2。為了獲得該效果，光學腔使用具有兩個焦點的反射鏡。沿著光路，每個反射鏡包括位于反射鏡上游的第一焦點和位于反射鏡下游的第二焦點。
[0035]圖3示出了其原理:
[0036]-輻射源I發(fā)出用于被第二系列中的第一反射鏡M’I接收的輻射，輻射源I位于第二系列中的第一反射鏡M’ I的第一焦點上；
[0037]-第二系列中的第一反射鏡M’I反射接收到的輻射R，并且將其聚焦至第一系列中的第一反射鏡Ml上，所述反射鏡Ml位于第二系列中的第一反射鏡M’ I第二焦點處；
[0038]-第一系列中的第一反射鏡Ml反射接收的輻射R，并且將其聚焦至第二系列中的第二反射鏡M’ 2上，該第二系列中的第二反射鏡M’ 2與第二系列中的第一反射鏡M’ I分離，并且位于第一系列中的第一反射鏡Ml的第二焦點處(第二系列中的第一反射鏡M’I占據(jù)了第一系列中的第一反射鏡Ml的第一焦點位置)；并且
[0039]-第二系列中的第二反射鏡M’2反射接收的輻射R，并且將其聚焦至第一系列中的第二反射鏡M2上，該第一系列中的第二反射鏡M2與第一系列中的第一反射鏡Ml分離，并且位于第二系列中的第二反射鏡M’ 2的第二焦點處(第一系列中的第一反射鏡Ml占據(jù)了第二系列中的第二反射鏡M’ 2的第一焦點位置)。
[0040]上述過程在第一系列中的反射鏡和第二系列中的反射鏡之間繼續(xù)，直到輻射到達探測器2。反射鏡因此布置成在光學腔的內(nèi)部傳輸輻射源I的輻射直到探測器2。使用具有兩個焦點的反射鏡意味著輻射從源至探測器被聚焦，因此可以獲得高靈敏度的裝置。
[0041]通常，如果在第二系列中具有η個反射鏡，在第一系列中具有η-1個反射鏡，η大于或等于3，就有可能是這樣: