一种多光源单传感器的红外气体检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多光源单传感器的红外气体检测装置，包括光学系统、电路系统、上位机系统，光学系统包括采样气室，采样气室中安装4个红外光源、1个红外传感器以及4个反射镜，待测气体通过进气口进入采样气室，MCU微控制器控制红外光源依次发光，经过反射镜反射后由红外传感器获取到红外光源被气体吸收的信息，输出的信号经过跨阻放大器和可变增益放大器之后被A/D转换器采集，再经过MCU微控制器信号处理之后通过通信模块传输到PC机进行数据显示和做进一步精确的信息分析处理。该检测装置可消除单光源检测存在的光源不稳定性、敏感元件不匹配、大气温度、大气压力等引起的测量误差，使系统达到连续、长时间工作的稳定性和可靠性，提高检测精度。提高检测精度。提高检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种多光源单传感器的红外气体检测装置


[0001]本技术属于气体检测
，具体涉及一种多光源单传感器的红外气体检测装置。

技术介绍

[0002]随着世界工业制造规模的不断扩大，各行各业用气都逐年增多，人们的生活用气也日渐频繁，其中许多气体都存在易燃易爆或者有毒有害等危险性。在生产生活当中，一旦这样的气体存储或使用不当，达到一定浓度，将对生命财产和生存空间构成严重威胁。气体检测技术经过多年发展，相对来说已经进入比较成熟的阶段，市面上近年来也有多型号便携式或固定式气体检测仪器可用于对家用燃气、煤矿瓦斯等危险气体的检测。但是此类仪器中各传感器对目标气体的检测相互独立，尽管气体传感器相关技术越来越成熟，传感器的选择性也越来越理想，但不可避免存在交叉敏感性，在气体环境较复杂时，通过此类仪器不能实现对混合气体环境中目标气体的准确检测。若混合气体中存在吸收峰较为接近的气体，常见的检测方法更是弊端明显。两种常用的红外气体检测技术的弊端如下：单光源双传感器检测方式不能消除测量传感器和参考传感器的不匹配引起的测量误差。单光源单传感器检测方式使用前先要对传感器输出信号进行调零，再通标准气体进行刻度校准，然后才能用于测量被测气体浓度，测量过程较为复杂。

技术实现思路

[0003]针对现有的技术问题，本技术的目的在于提供一种多光源单传感器的红外气体检测装置，此检测装置可消除单光源检测存在的光源不稳定性、敏感元件不匹配、大气温度、大气压力等引起的测量误差，从而使系统达到连续、长时间工作的稳定性和可靠性，提高检测精度。
>[0004]为实现上述目标，本技术采用如下技术方案：
[0005]一种多光源单传感器的红外气体检测装置，包括光学系统、电路系统、上位机系统；所述光学系统包括采样气室，所述采样气室左侧面的四个角落均安装有红外光源，左侧面的中心处安装有红外传感器，采样气室的右侧面对应安装有四个反射镜，所述反射镜位于两条对角线长的1/4处，采样气室的上表面中心处安装有进气口，下表面中心处安装有出气口，所述采样气室的截面ACGE和BDHF均为正方形；所述电路系统中，跨阻放大器、可变增益放大器、A/D转换器、MCU微控制器依次相连，其中跨阻放大器用于将红外传感器电流信号转换为电压信号，可变增益放大器用于将微弱的信号进行放大， A/D转换器用于将模拟量转换成数字量，MCU微控制器用于控制红外光源轮流发光并对检测数据进行滤波计算处理，所述电路系统中还包括电源模块和通信模块，所述电源模块用于供电，所述通信模块用于建立MCU微控制器与上位机系统之间的通信，将数据传送至上位机系统；所述上位机系统包括PC机，用于接收从通信模块传送来的信息，形成数据库，将检测的信息进行实时显示，同时更精确分析待检测气体的成分以及含量信息。
[0006]作为改进的是，所述红外光源入射方向与边的夹角为14
°
，所述反射镜的镜面与入射光的夹角为76
°
，满足光的反射定律。
[0007]作为改进的是，所述进气口用于引入待测气体，所述出气口用于排出待测气体。
[0008]作为改进的是，所述红外传感器的选择满足可检测4个波长相近的红外光源的信息。
[0009]使用时，首先打开进气口，往采样气室内部引入一定量的待测气体，选取波长在目标气体吸收峰附近，但不完全相同的4个红外光源，红外传感器的选择满足可检测4个红外光源的信息，由MCU微控制器控发出信号控制红外光源轮流发出相同频率的红外光线，在设计好结构的采样气室中，4个红外光源发光并且通过反射镜反射，最终依次被红外传感器接收，检测信号为微弱的电流信号，首先通过跨阻放大器转换成电压信号，再由可变增益放大器放大到适合A/D转换的电压范围内，经由A/D转换后数据被MCU微控制器采集，经过滤波计算处理后通过通信模块上传至PC机，PC机进行气体成分和浓度数据的实时显示并对检测数据进行进一步精确地分析，提高检测精度。
[0010]与现有技术相比，本技术的有益效果如下：
[0011]1）增加红外光源在气室内的停留时间，经过反射镜的作用让四支红外光和待测气体在气室内部接触充分，并保证四支光的光程长相同，可消除光源的不稳定性引起的测量误差，一定程度上提高测量精度；
[0012]2）装置采用多光源检测系统，解决了传统单光源单检测方式检测气体种类单一的局限性，本系统适合检测所有吸收峰在光源波长范围内和传感器检测范围内的气体；
[0013]3）多光源单传感器检测装置不依赖于滤光片的使用，降低了检测的成本；
[0014]4）多光源单传感器检测装置不局限于真空气室，可以在混合气体中检测出目标气体的成分信息，大大降低了检测的成本及难度；
[0015]5）采用多光源检测系统，可将4个波长相近的光源在同一环境中所测得的气体吸收信息进行分析，互相参比从而减小环境温度、大气压力等因素造成的检测误差，有效提高系统精度与系统长时间工作的稳定性与可靠性。
附图说明
[0016]图1是本技术装置的结构流程图；
[0017]图2是本技术采样气室的结构示意图；
[0018]图3是本技术采样气室的ACGE截面结构示意图；
[0019]图4是本技术采样气室的左视图；
[0020]图5是本技术采样气室的右视图；
[0021]图中：1
‑
采样气室，2
‑
红外光源，3
‑
红外传感器，4
‑
反射镜，5
‑
进气口，6
‑
出气口。
具体实施方式
[0022]以下结合附图对本技术的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本技术的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝
向或远离特定部件几何中心的方向。
[0023]实施例1
[0024]本技术一种多光源单传感器的红外气体检测装置的结构流程如图1所示，包括光学系统、电路系统、上位机系统；所述光学系统包括采样气室1，采样气室1中安装有4个红外光源2、1个红外传感器3以及4个反射镜4；所述电路系统中，跨阻放大器、可变增益放大器、A/D转换器、MCU微控制器依次相连，其中跨阻放大器用于将红外传感器3电流信号转换为电压信号，可变增益放大器用于将微弱的信号进行放大，A/D转换器用于将模拟量转换成数字量，MCU微控制器用于控制红外光源2轮流发光并对检测数据进行滤波计算处理，所述电路系统中还包括电源模块和通信模块，所述电源模块用于供电，所述通信模块用于建立MCU微控制器与上位机系统之间的通信，将数据传送至上位机系统；所述上位机系统包括PC机，用于接收从通信模块传送来的信息，形成数据库，将待测气体的成分及浓度信息进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多光源单传感器的红外气体检测装置，其特征在于：包括光学系统、电路系统、上位机系统；所述光学系统包括采样气室（1），所述采样气室（1）左侧面的四个角落均安装有红外光源（2），左侧面的中心处安装有红外传感器（3），采样气室（1）的右侧面对应安装有四个反射镜（4），所述反射镜（4）位于两条对角线长的1/4处，采样气室（1）的上表面中心处安装有进气口（5），下表面中心处安装有出气口（6），所述采样气室（1）的截面ACGE和BDHF均为正方形；所述电路系统中，跨阻放大器、可变增益放大器、A/D转换器、MCU微控制器依次相连，其中跨阻放大器用于将红外传感器（3）电流信号转换为电压信号，可变增益放大器用于将微弱的信号进行放大，A/D转换器用于将模拟量转换成数字量，MCU微控制器用于控制红外光源（2）轮流发光并对检测数据进行滤波计算处理，所述电路系统中还包括电源模块和通信模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘斐，朱菊香，张馗，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：