一种NDIR气体传感器制造技术

本发明专利技术提供一种NDIR气体传感器，包括：红外光源、圆柱形光学腔、红外探测器和电路部件，其中，所述圆柱形光学腔用于容纳待检测气体，所述圆柱形光学腔的上端面和/或下端面设置有通气口，所述通气口用于待检测气体进出所述圆柱形光学腔，所述圆柱形光学腔内设置有：所述红外光源、反射镜和所述红外探测器，其中，所述反射镜用于接收并反射所述红外光源发出的红外光，所述红外探测器用于探测在所述圆柱形光学腔内由所述反射镜反射的红外光；所述电路部件与所述红外探测器连接，用于根据所述红外探测器探测的红外光获得所述待检测气体的浓度，以实现体积减小，成本降低，并实现光程增加，从而提高传感器性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种NDIR气体传感器，包括：红外光源、圆柱形光学腔、红外探测器和电路部件，其中，所述圆柱形光学腔用于容纳待检测气体，所述圆柱形光学腔的上端面和/或下端面设置有通气口，所述通气口用于待检测气体进出所述圆柱形光学腔，所述圆柱形光学腔内设置有：所述红外光源、反射镜和所述红外探测器，其中，所述反射镜用于接收并反射所述红外光源发出的红外光，所述红外探测器用于探测在所述圆柱形光学腔内由所述反射镜反射的红外光；所述电路部件与所述红外探测器连接，用于根据所述红外探测器探测的红外光获得所述待检测气体的浓度，以实现体积减小，成本降低，并实现光程增加，从而提高传感器性能。【专利说明】一种NDIR气体传感器
本专利技术实施例涉及气体检测技术，尤其涉及一种NDIR气体传感器。
技术介绍
随着人类社会的进步和科学技术的发展，人类生活环境中的二氧化碳(CO2)等气体含量发生了很大变化，并对人们的健康有一定威胁；同时，工业生产中，对甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)等气体的浓度进行检测控制有了更高的要求，因此，用于检测气体浓度的气体传感器应运而生。目前用于气体浓度检测的气体传感器主要有电化学式、半导体式、固体电解质式、光学式、高分子式等几大类。其中，光学式中的非分光红外(Non-dispersive infra-red,NDIR)气体传感器综合性能较好，随着红外光源及电子技术的发展，NDIR气体传感器作为一种快速准确的气体检测仪器在实际应用中十分普遍。其检测原理为:具有非对称双原子或多原子分子结构的气体(如CH4、C0、C02、S02等)在中红外波段均有特征吸收光谱，该气体的特征吸收光谱强度与气体的浓度有关，利用这一原理即可检测气体浓度，可以用下述朗伯-比尔定律描述:I = 10.exp (- α.c.L)其中，Itl为红外光源辐射的光强，即参考光强，I为红外光源辐射的红外光通过待检测气体吸收后的光强，c为待检测气体的浓度，L为红外光通过待检测气体的光程，α为待检测气体对红外光的吸收率。现有的NDIR气体传感器一般包括一个由红外光源、光学腔和红外探测器组成的气室，还包括电路部件，红外光源辐射出红外光，经过气室中待检测气体的吸收，到达红外探测器的红外光的光强会减小，通过红外探测器探测其光强减小程度，由朗伯-比尔定律即可获得待检测气体的浓度。由上述检测原理可知，为了获得高性能的NDIR气体传感器，需要增加气室内的光程，从而增加红外光在气室内的红外光的吸收量。但是，现有的NDIR气体传感器的光学腔一般采用直腔，通过增加直腔的整体尺寸实现光程的增加导致体积增大、制造成本增加。
技术实现思路
本专利技术提供一种NDIR气体传感器，以实现体积减小，成本降低，并实现光程增加，从而提高传感器性能。本专利技术提供一种NDIR气体传感器，包括:红外光源、圆柱形光学腔、红外探测器和电路部件，其中，所述圆柱形光学腔用于容纳待检测气体，所述圆柱形光学腔的上端面和/或下端面设置有通气口，所述通气口用于待检测气体进出所述圆柱形光学腔，所述圆柱形光学腔内设置有:所述红外光源、反射镜和所述红外探测器，其中，所述反射镜用于接收并反射所述红外光源发出的红外光，所述红外探测器用于探测在所述圆柱形光学腔内由所述反射镜反射的红外光；所述电路部件与所述红外探测器连接，用于根据所述红外探测器探测的红外光获得所述待检测气体的浓度。其中，所述红外探测器用于探测在所述圆柱形光学腔内由所述反射镜直接反射进入所述红外探测器的红外光；或所述红外探测器用于探测在所述圆柱形光学腔内由所述反射镜反射，并接着由所述圆柱侧壁至少反射一次进入所述红外探测器的红外光。其中，所述反射镜为具有第一焦点的抛物面反射镜，其中，当所述红外探测器用于探测在所述圆柱形光学腔内由所述抛物面反射镜直接反射进入所述红外探测器的红外光时，所述第一焦点位于所述抛物面反射镜中心与所述红外探测器中心连线的中点；或当所述红外探测器用于探测在所述圆柱形光学腔内由所述抛物面反射镜反射，并接着由所述圆柱侧壁至少反射一次进入所述红外探测器的红外光时，所述第一焦点位于所述抛物面反射镜中心与所述圆柱侧壁上第一位置连线的中点，其中所述第一位置为由所述抛物面反射镜反射的红外光第一次入射到所述圆柱侧壁的位置。其中，所述圆柱形光学腔的圆柱侧壁上镀有对所述红外光源发出的红外光反射的反射膜。其中，所述红外光源发出的红外光的直径范围为l_3mm，发散角范围为28-32°。其中，所述红外探测器为双通道红外探测器。其中，所述通气口为气孔。其中，所述气孔数量为多个。其中，所述气孔呈周向均匀分布。其中，还包括抛物面聚焦镜，用于聚焦在所述圆柱形光学腔内由所述反射镜反射的红外光，使所述红外光聚焦后进入所述红外探测器。本专利技术提供一种NDIR气体传感器，通过采用圆柱形光学腔，并通过在该圆柱形光学腔内设置反射镜对红外光进行反射，避免了现有技术中通过增加光学腔的尺寸实现光程的增加，以及由此带来的体积增大、制造成本增加的问题，本专利技术使得气体传感器体积减小、成本降低，并实现光程增加，从而提高传感器性能。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术，下面将对本专利技术中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种NDIR气体传感器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种NDIR气体传感器中的气孔的不意图；图3为本专利技术实施例提供的抛物面反射镜的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种圆柱形光学腔内的光路仿真图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案作进一步详细描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。请参阅图1、图2，图1为本专利技术实施例提供的一种NDIR气体传感器的结构示意图，图2为本专利技术实施例提供的一种NDIR气体传感器中的气孔的示意图。如图1和图2所示，所述气体传感器包括:红外光源11、圆柱形光学腔14、红外探测器13和电路部件(图未示)。其中，所述圆柱形光学腔14用于容纳待检测气体，例如C02、C0或CH4，所述圆柱形光学腔14的上端面和/或下端面设置有通气口，所述通气口用于待检测气体进出所述圆柱形光学腔14，所述圆柱形光学腔14内设置有:所述红外光源11、反射镜12和所述红外探测器13，其中，所述反射镜12用于接收并反射所述红外光源11发出的红外光，所述红外探测器13用于探测在所述圆柱形光学腔14内由所述反射镜12反射的红外光；所述电路部件与所述红外探测器13连接，用于根据所述红外探测器13探测的红外光获得所述待检测气体的浓度，具体地，即根据所述红外探测器13探测的红外光，并根据朗伯-比尔定律，获得所述待检测气体的浓度。其中，所述红外探测器13可以为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NDIR气体传感器，其特征在于，包括：红外光源、圆柱形光学腔、红外探测器和电路部件，其中，所述圆柱形光学腔用于容纳待检测气体，所述圆柱形光学腔的上端面和/或下端面设置有通气口，所述通气口用于待检测气体进出所述圆柱形光学腔，所述圆柱形光学腔内设置有：所述红外光源、反射镜和所述红外探测器，其中，所述反射镜用于接收并反射所述红外光源发出的红外光，所述红外探测器用于探测在所述圆柱形光学腔内由所述反射镜反射的红外光；所述电路部件与所述红外探测器连接，用于根据所述红外探测器探测的红外光获得所述待检测气体的浓度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张文博，欧文，明安杰，张海苗，张宇，张乐，
申请(专利权)人：江苏物联网研究发展中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32