全集成式红外气体传感器及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种全集成式红外气体传感器，包括：气孔层、光腔层、电路层及发光二极管，所述气孔层上设置有若干气孔，所述光腔层上设置有若干微型槽及红外光源入射窗口，所述发光二极管设置于电路层上，所述气孔层与光腔层相连以形成集成气室，所述红外光源入射窗口用于接收由发光二极管所发出的红外激光；所述电路层位于光腔层上背离气孔层的一面，所述电路层用于根据所需发出的特征红外光源波长信息控制发光二极管所发出的红外激光，并将经过被测气体吸收之后的红外激光转换为电信号，所述电路层还用于对转换后的电信号进行计算处理以获得被测气体的浓度值。本发明专利技术还提供了一种上述红外气体传感器的工作方法。

【技术实现步骤摘要】
全集成式红外气体传感器及其工作方法
本专利技术属于一种气体传感器，具体涉及一种基于可调激光二极管光源的全集成式红外气体传感器及其工作方法。
技术介绍
气体传感器在生产现场监测、燃气管网监测、环境监测等领域大量使用。随着物联网等新兴产业的飞速发展，人们对空气环境质量的日益关注，气体传感器的应用需求飞速增长。气体传感器主要包括半导体型、催化燃烧型和电化学型等种类，这些传感器在使用中的最大问题是对气体的选择性差，不同气体之间存在交叉干扰。红外气体传感器基于气体分子对于特定波长红外光的选择性吸收原理工作，其与半导体型、催化燃烧型和电化学型气体传感器相比，红外气体传感器具有高度选择性，能实现对气体实现指纹特征式识别。当前，红外气体传感器存在集成度低、体积大、气体测量种类单一等问题。如，中国专利“一种红外气体传感器及检测方法”(201410094249.3)提供一种包含外壳、内筒体、电路组件、光源、红外探测器、温度传感器、过滤膜、金属网和通气板的红外气体传感器，该红外气体传感器未使用集成设计技术，体积较大，因此，中国专利“一种全集成红外气体传感器”(201510528726.7)提出了一种由硅衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全集成式红外气体传感器，包括：气孔层、光腔层、电路层及发光二极管，所述气孔层上设置有若干气孔，所述光腔层上设置有若干微型槽及红外光源入射窗口，所述发光二极管设置于电路层上，所述气孔层与光腔层相连以形成集成气室，所述红外光源入射窗口用于接收由发光二极管所发出的红外激光；所述电路层位于光腔层上背离气孔层的一面，所述电路层用于根据所需发出的特征红外光源波长信息控制发光二极管所发出的红外激光，并将经过被测气体吸收之后的红外激光转换为电信号，所述电路层还用于对转换后的电信号进行计算处理以获得被测气体的浓度值。

【技术特征摘要】
1.一种全集成式红外气体传感器，包括：气孔层、光腔层、电路层及发光二极管，所述气孔层上设置有若干气孔，所述光腔层上设置有若干微型槽及红外光源入射窗口，所述发光二极管设置于电路层上，所述气孔层与光腔层相连以形成集成气室，所述红外光源入射窗口用于接收由发光二极管所发出的红外激光；所述电路层位于光腔层上背离气孔层的一面，所述电路层用于根据所需发出的特征红外光源波长信息控制发光二极管所发出的红外激光，并将经过被测气体吸收之后的红外激光转换为电信号，所述电路层还用于对转换后的电信号进行计算处理以获得被测气体的浓度值。2.如权利要求1所述的全集成式红外气体传感器，其特征在于：所述电路层上设置有可调光源驱动电路、中央处理器、数字信号处理模块、信号放大模块及电源管理模块；所述电源管理模块用于为整个全集成式红外气体传感器提供电源管理，所述中央处理器用于接收所需发出的特征红外光源波长信息并控制可调光源驱动电路发出对应的控制信号，所述可调光源驱动电路用于控制发光二极管发出特定光谱的红外激光，所述红外敏感元用于接收经过被测气体吸收之后的红外激光并将其转换为电信号，所述中央处理器还用于通过对由红外敏感元所输出的电信号进行处理和分析，以判断出被测气体的浓度。3.如权利要求1所述的全集成式红外气体传感器，其特征在于：所述电路层上设置有可调光源驱动电路、中央处理器、数字信号处理模块、红外敏感元、信号放大模块及电源管理模块；所述电源管理模块用于为整个全集成式红外气体传感器提供电源管理，所述中央处理器用于接收若干所需发出的特征红外光源波长信息并控制可调光源驱动电路发出对应的控制信号，所述可调光源驱动电路用于控制发光二极管按时序控制周期依次发出特定光谱的红外激光，所述红外敏感元用于接收经过被测气体吸收之后的红外激光并将其转换为电信号，所述中央处理器还用于通过对由红外敏感元所输出的电信号进行处理和分析，以判断出每一被测气体的浓度。4.如权利要求1所述的全集成式红外气体传感器，其特征在于：所述电路层上设置有可调光源驱动电路、中央处理器、数字信号处理模块、红外敏感元、信号放大模块及电源管理模块；所述电源管理模块用于为整个全集成式红外气体传感器提供电源管理，所述中央处理器用于控制可调光源驱动电路发出控制信号，所述可调光源驱动电路用于控制发光二极管按时序控制周期依次发出该发光二极管所能发出的所有光谱波长的红外激光，所述红外敏感元用于接收经过被测气体吸收之后的红外激光并将其转换为电信号，所述中央处理器还用于通过对由红外敏感元所输出的电信号进行处理和分析，以判断出每一被测气体的浓度。5.如权利要求2或3或4所述的全集成式红外气体传感器，其特征在于：所述红外敏感元为光伏探测元件。6.如权利要求5所述的全集成式红外气体传感器，其特征在于：所述光伏探测元件为高精度光电二极管、雪崩光电二极管或光...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晋毅，张祖伟，袁宇鹏，胡少勤，吴传贵，罗文博，马恺祺，
申请(专利权)人：中电科技集团重庆声光电有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50