微型紅外氣體傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及了一種微型紅外氣體傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外氣體傳感器是運(yùn)用非色散紅外(NDIR)原理對(duì)空氣中存在的目標(biāo)氣體進(jìn)行探測(cè)。紅外氣體傳感器通常有紅外光源、光學(xué)腔體、探測(cè)器、信號(hào)采集和處理電路四部分組成。通常的紅外氣體傳感器采用紅外光源在光學(xué)腔體的一端發(fā)射紅外光譜，探測(cè)器在光學(xué)腔體的另外一端接收紅外光譜的光學(xué)結(jié)構(gòu)，紅外光譜發(fā)出后，被光學(xué)腔體的目標(biāo)氣體吸收并經(jīng)光學(xué)腔體內(nèi)壁多次反射后匯聚到探測(cè)器上，通過(guò)對(duì)探測(cè)器接收的光譜信號(hào)進(jìn)行分析便得到目標(biāo)氣體的信息。
[0003]常見(jiàn)的紅外光源和探測(cè)器多是圓柱狀，紅外光源和探測(cè)器需要和光學(xué)腔體結(jié)合成一個(gè)完整的光路，而且紅外光源和探測(cè)器的引腳需要焊接在電路板上，這種現(xiàn)狀造成了光學(xué)腔體的設(shè)計(jì)局限于紅外光源、探測(cè)器和電路板的焊接方式。為了降低傳感器整體尺寸，需要減少光學(xué)腔體的體積，為了增加紅外氣體傳感器的靈敏度和分辨率又需要一個(gè)較長(zhǎng)的光路。光學(xué)腔體的設(shè)計(jì)，對(duì)紅外氣體傳感器的性能、穩(wěn)定性、靈敏度等因素起著至關(guān)重要的影響。隨著科技的進(jìn)步，紅外氣體傳感器向小型化發(fā)展，具有設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)單、裝配方便的小型光學(xué)腔體成為紅外氣體傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配方便、外形小巧、光路長(zhǎng)的微型紅外氣體傳感器。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種微型紅外氣體傳感器，包括光學(xué)腔體、信號(hào)采集電路板以及分別連接在所述信號(hào)采集電路板上的紅外光源和探測(cè)器，所述光學(xué)腔體的腔壁上設(shè)置有光源安裝孔和探測(cè)器安裝孔，所述紅外光源安裝在所述光源安裝孔內(nèi)，所述探測(cè)器安裝在所述探測(cè)器安裝孔內(nèi)；
[0006]所述光學(xué)腔體內(nèi)設(shè)置有光源圍擋反射面、反射曲面和接收聚焦反射面，其中，所述光源圍擋反射面分別對(duì)應(yīng)所述紅外光源、所述反射曲面設(shè)置以便將所述紅外光源發(fā)出的光會(huì)聚并射向所述反射曲面或/和經(jīng)所述光學(xué)腔體內(nèi)壁多次反射后射向所述反射曲面，所述反射曲面對(duì)應(yīng)所述接收聚焦反射面設(shè)置以便將射向所述反射曲面的光會(huì)聚并射向所述接收聚焦反射面或/和經(jīng)所述光學(xué)腔體內(nèi)壁多次反射后射向所述接收聚焦反射面，所述接收聚焦反射面對(duì)應(yīng)所述探測(cè)器設(shè)置以便將射向所述接收聚焦反射面的光會(huì)聚并射向所述探測(cè)器。
[0007]基于上述，所述光學(xué)腔體由底板和蓋合在所述底板上的上殼體構(gòu)成，其中，所述光源安裝孔和所述探測(cè)器安裝孔設(shè)置在所述底板上，所述信號(hào)采集電路板設(shè)置在所述底板的下部。
[0008]基于上述，所述紅外光源是柱狀光源，其垂直焊接在所述信號(hào)采集電路板上。
[0009]基于上述，所述光源圍擋反射面和所述接收聚焦反射面位于所述光學(xué)腔體的一端，所述反射曲面設(shè)置在所述光學(xué)腔體的另一端，所述反射曲面與所述光源圍擋反射面、所述接收聚焦反射面相對(duì)。
[0010]基于上述，所述反射曲面為橢圓柱面，所述光反射曲面的兩個(gè)焦點(diǎn)分別是所述紅外光源的發(fā)光端中心和所述接收聚焦反射面中心；
[0011]或者所述反射曲面為球面，所述反射曲面的球心在所述紅外光源的發(fā)光端中心與所述接收聚焦反射面中點(diǎn)連線的中垂線上；
[0012]或者所述反射曲面為圓柱面，所述反射曲面垂直設(shè)置在所述底板上，所述反射曲面的中心在所述紅外光源的發(fā)光端中心與所述接收聚焦反射面中點(diǎn)連線的中垂線上。
[0013]基于上述，所述光源圍擋反射面是球面，所述紅外光源的發(fā)光端中心是所述光源圍擋反射面的球心；
[0014]或者所述光源圍擋反射面是拋物柱面，所述紅外光源的發(fā)光端中心是所述光源圍擋反射面的焦點(diǎn)；
[0015]或者所述光源圍擋反射面為多個(gè)平面和/或曲面的組合，多個(gè)所述曲面是球面和/或拋物柱面，所述紅外光源的發(fā)光端中心是多個(gè)所述曲面的球心和/或焦點(diǎn)。
[0016]基于上述，所述光源圍擋反射面由第一平面、第二拋物柱面、第三平面、第四平面、第五平面、第六拋物柱面和第七平面順序連接而成，所述第一平面和所述第七平面之間設(shè)有紅外光源輻射缺口，所述第一平面和所述第七平面之間距離等于所述紅外光源輻射缺口的寬，所述第四平面和所述紅外光源輻射缺口相對(duì)，所述第二拋物柱面和所述第六拋物柱面為同一拋物柱面相對(duì)稱的兩部分。
[0017]基于上述，所述接收聚焦反射面為拋物柱面，所述探測(cè)器的光敏接收區(qū)中心是所述接收聚焦反射面的焦點(diǎn)；
[0018]或者所述接收聚焦反射面為球面，所述探測(cè)器的光敏接收區(qū)中心是所述接收聚焦反射面的焦點(diǎn)；
[0019]或者所述接收聚焦反射面是平面，所述接收聚焦反射面傾斜向下；
[0020]或者所述接收聚焦反射面是多個(gè)平面和/或曲面的組合，多個(gè)所述曲面為球面和/或拋物柱面，所述探測(cè)器的光敏接收區(qū)中心是多個(gè)所述曲面的焦點(diǎn)。
[0021 ] 基于上述，所述光學(xué)腔體設(shè)有多個(gè)氣體擴(kuò)散窗口，所述氣體擴(kuò)散窗口設(shè)有防水防塵透氣網(wǎng)。
[0022]本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，具體的說(shuō)，所述光學(xué)腔體設(shè)有所述光源安裝孔和所述探測(cè)器安裝孔，所述紅外光源和所述探測(cè)器分別與所述信號(hào)采集電路板連接，極大的方便了所述紅外光源、所述探測(cè)器和所述信號(hào)采集電路板的裝配以及所述紅外光源、所述探測(cè)器和所述光學(xué)腔體的配合。進(jìn)一步說(shuō)，所述光源圍擋反射面、所述反射曲面、所述接收聚焦反射面與所述光學(xué)腔體內(nèi)壁構(gòu)成氣體傳感器的光路，保證長(zhǎng)光路的情況下，所述光學(xué)腔體盡可能小。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配方便、外形小巧、光路長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本實(shí)用新型的剖視圖1。
[0025]圖3是本實(shí)用新型的剖視圖2。
[0026]圖4是本實(shí)用新型的拆分圖。
[0027]圖中:1.紅外光源，2.探測(cè)器，3.信號(hào)采集電路板，4.光源安裝孔，5.探測(cè)器安裝孔，6.底板，7.上殼體，71.氣體擴(kuò)散孔，81.光源圍擋反射面，82.反射曲面，83接收聚焦反射面，84紅外光源福射缺口。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]如圖1和圖2所示，一種微型紅外氣體傳感器，包括光學(xué)腔體、信號(hào)采集電路板3以及分別連接在所述信號(hào)采集電路板上的紅外光源I和探測(cè)器2，所述光學(xué)腔體的腔壁上設(shè)置有光源安裝孔4和探測(cè)器安裝孔5，所述紅外光源I安裝在所述光源安裝孔內(nèi)4，所述探測(cè)器2安裝在所述探測(cè)器安裝孔5內(nèi)。所述光學(xué)腔體腔壁上設(shè)有所述光源安裝孔4和所述探測(cè)器安裝孔5，并且所述紅外光源1、所述探測(cè)器2的連接在所述信號(hào)采集電路板上，極大的方便了所述紅外光源1、所述探測(cè)器2和所述信號(hào)采集電路板3的裝配以及所述紅外光源1、所述探測(cè)器2和所述光學(xué)腔體的配合。
[0030]所述光學(xué)腔體內(nèi)設(shè)置有光源圍擋反射面81、反射曲面82和接收聚焦反射面83，其中，所述光源圍擋反射面81分別對(duì)應(yīng)所述紅外光源1、所述反射曲面82設(shè)置以便將所述紅外光源I發(fā)出的光會(huì)聚并射向所述反射曲面82和經(jīng)所述光學(xué)腔體內(nèi)壁多次反射后射向所述反射曲面82，所述反射曲面82對(duì)應(yīng)所述接收聚焦反射面83設(shè)置以便將射向所述反射曲面82的光會(huì)聚并射向所述接收聚焦反射面83和經(jīng)所述光學(xué)腔體內(nèi)壁多次反射后射向所述接收聚焦反射面83，所述接收聚焦反射面83對(duì)應(yīng)所述探測(cè)器2設(shè)置以便將射向所述接收聚焦反射面83的光會(huì)聚并射向所述探測(cè)器2。
[0031]所述光源圍擋反射面81和所述接收聚焦反射面83位于所述光學(xué)腔體的一端，所述反射曲面82設(shè)置在所述光學(xué)腔體的另一端，所述反射曲面82與所述光源圍擋反射面81、所述接收聚焦反射面83相對(duì)。所述紅外光源I輻射出的大部分光線經(jīng)所述光源圍擋反射面81反射聚集到所述反射曲面82上，再被所述反射曲面82反射到所述接收聚焦反射面83上，最終被所述接收聚焦反射面83反射到所述探測(cè)器3的光敏接收區(qū)；少部分光線經(jīng)所述光學(xué)腔體的內(nèi)壁多次反射直接到所述探測(cè)器3的光敏接收區(qū)或經(jīng)多次反射最終被所述接收聚焦反射面83反射到所述探測(cè)器3的光敏接收區(qū)，保證長(zhǎng)光路的情況下，所述光學(xué)腔體盡可能小。
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