一种紧凑型激光气体传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了紧凑型激光气体传感器，包括激光发射器、光电探测器、窗片、第一反射镜、第二反射镜、密封盒、气室。密封盒的腔室与气室的腔室被隔离开；窗片安装在密封盒与气室的隔离处。第一反射镜、第二反射镜分别安装在气室内。第二反射镜靠近窗片，第二反射镜的镜面与窗片平行；第二反射镜并且位于气室的居中的位置；第二反射镜的镜面与第一反射镜的镜面相对。气室上设有进气口、出气口。激光发射器、光电探测器分别安装在密封盒内。激光发射器用于透过窗片向气室发射激光。光电探测器用于透过窗片接收经过第一反射镜、第二反射镜反射的激光。通过激光多次反射，在不增加体积的基础上增加了光程，提高了检测灵敏度。

A compact type of laser gas sensor

The utility model discloses a compact laser gas sensor, comprising a laser emitter, a photoelectric detector, a window plate, a first reflecting mirror, a second reflector, a sealing box and an air chamber. The chamber of the sealing box is separated from the chamber of the air chamber; the window plate is arranged at the separation of the sealing box and the air chamber. The first reflector and the second reflector are respectively arranged in the air chamber. The second mirror is near the window plate; the mirror of the second reflector is parallel to the window; the second reflector is positioned in the middle of the air chamber; the mirror of the second mirror is opposite to the mirror of the first mirror. The air chamber is provided with an air inlet and an air outlet. The laser transmitter and photoelectric detector are respectively arranged in the sealing box. The laser transmitter is used to transmit laser through the window to the air chamber. A photoelectric detector is used to receive a laser reflected through a first mirror and a second mirror through a window. By increasing the number of laser reflections, the optical path is increased on the basis of no increase in volume, and the sensitivity of detection is increased.

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型激光气体传感器
本技术涉及气体传感技术，尤其涉及一种紧凑型激光气体传感器。
技术介绍
气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。传统的气体传感器，比如电化学传感器、红外传感器，稳定性差、使用寿命短，红外传感器灵敏度不高、误差大。此外，传统激光分析模块发射和接收部分分别由小的模块组成，设置在同一轴线上，占用体积大，无法小型化和集成，成本高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提出了一种紧凑型激光气体传感器，该传感器通过激光在第一反射镜和第二反射镜之间多次反射，在不增加体积的基础上增加了光程，解决了现有传感器灵敏度低问题。并且，该传感器把激光发射器和光电探测器集成到一起，形成收发一体、密封、紧凑的一个模块，解决了现有气体传感器占用体积大、生产成本高的问题。为了实现上述目的，本技术技术方案如下：一种紧凑型激光气体传感器，包括激光发射器、光电探测器、窗片、第一反射镜、第二反射镜、密封盒、气室。密封盒的腔室与气室的腔室被隔离开；窗片安装在密封盒与气室的隔离处。第一反射镜、第二反射镜分别安装在气室内。第二反射镜靠近窗片，第二反射镜的镜面与窗片平行；第二反射镜并且位于气室的居中的位置；第二反射镜的镜面与第一反射镜的镜面相对。气室上设有进气口、出气口。激光发射器、光电探测器分别安装在密封盒内。激光发射器用于透过窗片向气室发射激光。光电探测器用于透过窗片接收经过第一反射镜、第二反射镜反射的激光。进一步地，第一反射镜为曲面反射镜。激光发射器、光电探测器分别位于窗片的相对的两侧。激光发射器的发射口和光电探测器的接收口分别垂直于窗片。进一步地，还包括准直透镜。准直透镜位于激光发射器与窗片之间。进一步地，还包括线路板。线路板安装在密封盒内；线路板分别与激光发射器、光电探测器电气连接。线路板用于转接激光发射器、光电探测器与外设备的通讯信息。进一步地，还包括外壳。外壳套装在密封盒和气室的外部。进一步地，激光发射器为DFB激光二极管。本技术的有益效果：(1)本技术通过激光在第一反射镜和第二反射镜之间多次反射，在不增加体积的基础上增加了光程，提高了检测灵敏度。(2)本技术把激光发射器和光电探测器集成到一起，形成收发一体、密封、紧凑的一个模块，可以集成到大部分的设备上面，做到即插即用，使用方便。且高度集成大大减少了批量的生产成本。附图说明图1为本技术的结构示意图。其中，图1的附图标记为：激光发射器1、光电探测器2、准直透镜3、窗片4、第一反射镜5、第二反射镜6、线路板7、密封盒8、气室9、进气口10、外壳11、出气口12。具体实施方式下面结合附图和实施例，进一步阐述本技术。如图1所示，一种紧凑型激光气体传感器，包括激光发射器1、光电探测器(PD)2、准直透镜3、窗片4、第一反射镜5、第二反射镜6、线路板7、密封盒8、气室9、进气口10、外壳11、出气口12。密封盒8的腔室与气室9的腔室被隔离开；窗片4安装在密封盒8与气室9的隔离处。窗片4位于隔离处居中的位置。第一反射镜5、第二反射镜6分别位于气室9内。第一反射镜5的镜面面积大于第二反射镜6的镜面面积。第一反射镜5的镜面与窗片4相对；第二反射镜6靠近窗片4，第二反射镜6的镜面与窗片4平行；第二反射镜6并且位于气室9的居中的位置；第二反射镜6的镜面与第一反射镜5的镜面相对；第二反射镜6与第一反射镜5共轴。进气口10、出气口12设置在气室9的侧面上；进气口10与出气口12的位置相对。较佳地，气室9为半球状。激光发射器1、光电探测器2分别安装在密封盒8内。激光发射器1、光电探测器2分别位于窗片4的相对的两侧。并且激光发射器1、光电探测器2分布在第二反射镜6与第一反射镜5的轴线的两侧。激光发射器1的发射口和光电探测器2的接收口分别垂直于窗片4。准直透镜3位于激光发射器1与窗片4之间。线路板7安装在密封盒8内；线路板7分别与激光发射器1、光电探测器2电气连接，起到转接作用；线路板7留有外部端子线接口，线路板7的接口穿过密封盒8、外壳11，用于与外设备通讯。外壳11套装在密封盒8和气室9外部。激光发射器1为DFB激光二极管；激光发射器1用于发射对应被测气体吸收波长的单模激光，比如被测气体为CH4，则发射出1654nm的单模激光。光电探测器2用于接收通过气室9反射回来的激光。准直透镜3用于把激光发射器1发射的自由发射的激光耦合成平行光，以便传输。窗片4为透光的玻璃片，起到密封和透光作用。窗片4阻止外部气体接触激光发射器1和光电探测器2，防止激光发射器1和光电探测器2被气体污染和损坏；同时，窗片4用于激光发射器1、气室9、光电探测器2之间激光的传输。第一反射镜5和第二反射镜6相互作用，对激光起反射作用，目的是增长光程。优选地，第一反射镜5为曲面反射镜；第二反射镜6为平面镜。密封盒8用于保护激光发射器1和光电探测器2、准直透镜3等精密部件，防止各部件被污染和损坏。优选地，密封盒8为立方状。气室9留有一定空间让气体自由进出。进气口10、出气口12用于让被测气体自由进出气室9，实现气体的实时监测。外壳11用于把所有部件作为一个整体封装并保护起来。通过激光在第一反射镜5和第二反射镜6之间的2次或者多次反射，在不增加本技术的体积的基础上增加了光程，提高了检测灵敏度。把激光发射器1和光电探测器2集成到一起，形成收发一体、密封、紧凑的一个模块，可以集成到大部分的设备上面，做到即插即用，使用方便。且高度集成大大减少了批量的生产成本。结构设计具有通用性，可以通过集成不同的激光发射器1和光电探测器2做成不同的激光气体传感器。工作原理：被测气体由进气口10进出入气室9，然后从出气口12排出。激光发射器1发出相应激光，经过准直透镜3准直后，再通过密封窗片4打到第一反射镜5上，激光在第一反射镜5和第二反射镜6上面进行了2次或者多次反射后再通过窗片4进入到光电探测器2。外设备通过线路板7接收光电探测器2发送的数据并做处理。气体检测采用TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy可调谐激光吸收光谱）技术，TDLAS技术利用电流和温度调谐激光器输出波长扫描被测气体的某一条吸收谱线，通过检测吸收光谱的吸收强度获得气体的浓度。采用“单线吸收光谱”测量技术，可以完全避免气体交叉干扰，是一种新型、具有高灵敏度、高分辨率、快速检测特点的气体检测技术。以上所述的仅是本技术的优选实施方式，本技术不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本技术的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑型激光气体传感器，其特征在于：包括激光发射器(1)、光电探测器(2)、窗片(4)、第一反射镜(5)、第二反射镜(6)、密封盒(8)、气室(9)；密封盒(8)的腔室与气室(9)的腔室被隔离开；窗片(4)安装在密封盒(8)与气室(9)的隔离处；第一反射镜(5)、第二反射镜(6)分别安装在气室(9)内；第二反射镜(6)靠近窗片(4)，第二反射镜(6)的镜面与窗片(4)平行；第二反射镜(6)并且位于气室(9)的居中的位置；第二反射镜(6)的镜面与第一反射镜(5)的镜面相对；气室(9)上设有进气口(10)和出气口(12)；所述激光发射器(1)、光电探测器(2)分别安装在密封盒(8)内；所述激光发射器(1)用于透过窗片(4)向气室(9)发射激光；所述光电探测器(2)用于透过窗片(4)接收经过第一反射镜(5)、第二反射镜(6)反射的激光。

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型激光气体传感器，其特征在于：包括激光发射器(1)、光电探测器(2)、窗片(4)、第一反射镜(5)、第二反射镜(6)、密封盒(8)、气室(9)；密封盒(8)的腔室与气室(9)的腔室被隔离开；窗片(4)安装在密封盒(8)与气室(9)的隔离处；第一反射镜(5)、第二反射镜(6)分别安装在气室(9)内；第二反射镜(6)靠近窗片(4)，第二反射镜(6)的镜面与窗片(4)平行；第二反射镜(6)并且位于气室(9)的居中的位置；第二反射镜(6)的镜面与第一反射镜(5)的镜面相对；气室(9)上设有进气口(10)和出气口(12)；所述激光发射器(1)、光电探测器(2)分别安装在密封盒(8)内；所述激光发射器(1)用于透过窗片(4)向气室(9)发射激光；所述光电探测器(2)用于透过窗片(4)接收经过第一反射镜(5)、第二反射镜(6)反射的激光。2.根据权利要求1所述的紧凑型激光气体传感器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张观凤，刘东，
申请(专利权)人：深圳市唯锐科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44