一种高精度非分散红外线气体传感器，包括控制单元电路板（1）、小信号处理单元电路板（2）、红外光源（3）、双元热释电探测器（4）、气体分析室（5）、外壳（6）、金属滤网（7）和输出管脚（8）；所述控制单元电路板（1）包括微处理器、ADC芯片、光源驱动芯片和电源管理芯片；所述小信号处理单元电路板（2）包括基准电压源和放大滤波电路；所述气体分析室（5）采用铂金镀金工艺，提高了传感器适用性和检测灵敏度；所述ADC芯片采用16位ADC，提升了传感器有效分辨率和准确度；传感器对温度敏感的部件作了优化设计，以确保传感器温度漂移更小且一致性较高，保证传感器能够在宽浓度和宽温度范围内作高精度气体浓度的检测。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种高精度非分散红外线气体传感器，包括控制单元电路板（1）、小信号处理单元电路板（2）、红外光源（3）、双元热释电探测器（4）、气体分析室（5）、外壳（6）、金属滤网（7）和输出管脚（8）；所述控制单元电路板（1）包括微处理器、ADC芯片、光源驱动芯片和电源管理芯片；所述小信号处理单元电路板（2）包括基准电压源和放大滤波电路；所述气体分析室（5）采用铂金镀金工艺，提高了传感器适用性和检测灵敏度；所述ADC芯片采用16位ADC，提升了传感器有效分辨率和准确度；传感器对温度敏感的部件作了优化设计，以确保传感器温度漂移更小且一致性较高，保证传感器能够在宽浓度和宽温度范围内作高精度气体浓度的检测。【专利说明】一种高精度非分散红外线气体传感器
本专利技术涉及一种气体传感器，具体涉及一种高精度非分散红外线气体传感器。
技术介绍
气体传感器作为传感
中的重要品种，在安全生产、节能减排、环境保护、 道路交通安全管理、航空航天、现代军事、防化防恐、汽车工业等领域均有广泛应用，是上述 行业信息化、智能化发展的支持与保障，是确保人类生活、生产、国家战略安全的重要核心 技术，也是国家间科技竞争的重要领域之一。 气体传感器主要分为半导体式、催化燃烧式、电化学式、红外光学式等，其中红外 光学式主要用于二氧化碳和可燃气体的检测，红外光学式气体传感器相对其它原理气体 传感器在灵敏度、选择性、可靠性、抗干扰能力、使用寿命等方面具有明显优势，且测量范围 宽、不中毒、不依赖于氧气。红外光学式气体传感器结构相对复杂、成本较高，其使用率较 低，随着近年来中国国内经济的快速发展、城市化及工业化进程加快、环保意识的提高和法 规的健全，在易燃易爆气体检测中，红外光学式气体检测仪器将逐渐取代其它原理的气体 检测仪器，由于现有红外光学式气体传感器在宽浓度和宽温度范围内检测精度较低，给红 外光学式气体传感器的广泛应用造成困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种高精度非分散红外线气体传感器，这种气 体传感器能够在宽浓度和宽温度范围内作高精度气体浓度检测。 为了解决上述问题，本专利技术通过以下方式来实现。 -种高精度非分散红外线气体传感器，包括控制单元电路板、小信号处理单元电 路板、红外光源、双元热释电探测器、气体分析室、外壳、金属滤网和输出管脚，所述外壳一 端设置有金属滤网，另一端设置有输出管脚，外壳内部设置有控制单元电路板、小信号处理 单元电路板和气体分析室，所述气体分析室两端分别设置有红外光源和双元热释电探测 器，所述红外光源和双元热释电探测器与小信号处理单元电路板相连接，所述小信号处理 单元电路板与控制单元电路板相连接，包含基准电压源、信号转换电路和放大滤波电路，所 述控制单元电路板与输出管脚相连接，包含电源电路、时钟电路、光源驱动电路、信号采集 电路、控制电路和微处理器，所述时钟电路连接控制电路，所述控制电路连接光源驱动电 路，所述光源驱动电路连接红外光源，所述红外光源产生红外光通过气体分析室辐射至双 元热释电探测器，所述双元热释电探测器连接信号转换电路，所述信号转换电路连接放大 滤波电路，所述放大滤波电路连接信号采集电路，所述信号采集电路连接控制电路，所述控 制电路连接输出管脚。 基于上述，所述气体分析室采用阻燃型ABS材料，内壁采用钼金镀金工艺，可提高 传感器检测灵敏度和适用性。 基于上述，所述外壳采用303不锈钢，耐腐蚀、易于切削及表面光洁度高。 基于上述，所述金属滤网采用400目金属筛网，两层重叠使用，以加强过滤粉尘和 牢固作用。 基于上述，所述电源电路可以将3. 3VDC输入电压变换为两路3. 0VDC输出，一路 3. 0VDC输出用于微处理器、信号采集电路和控制电路，另一路3. 0VDC输出用于红外光源和 光源驱动电路，两路电源可减少不同电路模块之间的相互干扰，有利于传感器整体稳定性 和可罪性的提商。 基于上述，所述时钟电路连接微处理器时钟管脚，包含1只16MHZ无源晶体和2只 负载电容，具体封装为2025,外部时钟电路比微处理器内部时钟温漂更小、可靠性和精度更 商。 基于上述，所述光源驱动电路输入端连接电源电路3. 0VDC输出，控制端连接微处 理器输出管脚，输出端连接红外光源，驱动芯片采用双路N+P沟道M0SFET，可以减小光源开 关瞬间对传感器整体电源产生的冲击。 基于上述，基准电压源输入端传感器输入电源，输出端连接双元热释电探测器和 运算放大器，基准电压源采用精度为0. 1%、温漂为8ppm，可以保证双元热释电探测器信号 输出的高精度和较好的温度特性。 基于上述，信号转换电路输入端连接双元热释电探测器，输出端连接放大滤波电 路，包含1只电阻和1只电容，采用薄膜材料的电阻和C0G材料的电容，可以保证信号转换 的高精度和较好温度特性。 基于上述，放大滤波电路输入端连接信号转换电路，输出端连接信号采集电路，包 含一只运算放大器和若干无源器件，采用零漂移、高精度的运算放大器和低温度系数、高精 度的无源器件，可以保证信号放大滤波后保持信号的高精度和较好的温度特性。 基于上述，所述信号采集电路输入连接放大滤波电路，输出连接微处理器串行通 讯管脚，所述信号采集电路ADC转换器分辨率为16位，可以保证采样数据的精度和良好重 复性，ADC转换器内部配备有一个精度为0. 15%、温漂为5ppm的参考电压源和一个精度为 0. 5°C的温度传感器，可保证采样数据不受温度影响。 基于上述，所述微处理器采用32位C〇rteX-M3内核低功耗处理器，具有丰富的外 设和较强的抗干扰能力，很适用于工业控制，该系列处理器总线结构采用哈佛结构三级流 水线，可有效提升整机的数据处理能力和响应时间。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过对模拟信号处理方法和气体分析室 表面处理工艺的优化，提高了传感器检测准确度、灵敏度和适用性；通过对传感器温度敏感 部件的优化设计，保证了传感器温度漂移尽量小且一致性较高，使传感器在宽浓度和宽温 度范围应用具有可行性。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图。 图2为本专利技术的电路框图。 图3为本专利技术小信号处理单元电路板原理图。 图4为本专利技术控制单元电路板原理图。 图5为双路N+P沟道M0SFET内部原理图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细的说明。 如图1所示，一种高精度非分散红外线气体传感器，包括控制单元电路板（1)、小 信号处理单元电路板（2)、红外光源（3)、双元热释电探测器（4)、气体分析室（5)、外壳（6)、 金属滤网（7)和输出管脚（8)，其中外壳（6)-端设置有金属滤网（7)，另一端设置有输出 管脚（8)，外壳内部设置有控制单元电路板（1)、小信号处理单元电路板（2)和气体分析室 (5)，气体分析室（5)两端分别设置有红外光源（3)和双元热释电探测器（4); 所述控制单元电路板（1)与小信号处理单元电路板（2)之间灌入环氧树脂，外壳（6)与 控制单元电路板（1)、小信号处理单元电路板（2)之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高精度非分散红外线气体传感器，包括控制单元电路板、小信号处理单元电路板、红外光源、双元热释电探测器、气体分析室、外壳、金属滤网和输出管脚；所述控制单元电路板包括微处理器，所述微处理器采用32位Cortex‑M3内核的低功耗处理器；所述小信号处理单元电路板包括运算放大器和基准电压源，所述运算放大器采用零漂移、轨到轨运算放大器，所述基准电压源采用高精度、低温漂基准源；所述红外光源采用热辐射原理白炽灯光源，截止波长为5μm；所述气体分析室采用阻燃型ABS 材料，内壁采用铂金镀金工艺；所述外壳采用303不锈钢，耐腐蚀、易于切削及表面光洁度高；所述金属滤网采用400目金属筛网，两层重叠使用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王冬梅，龚林君，胡宏平，杨忠孝，张榆平，
申请(专利权)人：成都君凌科创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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