一种红外检测器组件，其特征在于，它包括以下部分： ａ、一个具有一个用来接收红外辐射的开口的检测器封装壳； ｂ、一个安装在所述检测器封装壳内的基片，所述基片中有三个孔径； ｃ、制作于所在片底侧的第一、第二和第三温差电堆检测器，其中，所述温差电堆检测器的热结分别位于所述基片的一个孔径之上，以接收穿过所述孔径的辐射，各个所述温差电堆检测器的冷结都位于基片上； ｄ、一个安装于所述基片顶部的第一干涉带通滤波器，所述第一滤波器覆盖了所述第一检测器上方的所述孔径，且位于所述开口与所述第一检测器之间，所述第一干涉带通滤波器被设计成通过在一第一光谱波段上的入射辐射； ｅ、一个安装于所述基片顶部的第二干涉带通滤波器，所述第二滤波器覆盖了所述第二检测器上方的所述孔径，且位于所述开口与所述第二检测器之间，所述第二干涉带通滤波器被设计成通过在一第二光谱波段上的入射辐射；以及 ｆ、一个安装于所述基片顶部的第三干涉带通滤波器，所述第三滤波器覆盖了所述第三检测器上方的所述孔径，且位于所述开口与所述第三检测器之间，所述第三干涉带通滤波器被设计成通过在一第三光谱波段上的入射辐射。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请是与尚未批准的、于1995年4月13日提出专利申请08/442,507号相关的延续性申请，08/442,507在此被用作对比文件。本专利技术涉及气体传感器件领域，特别涉及能够利用所要检测气体的特征红外吸收带来测量一种或几种气体的浓度的气体检测器。许多气体都具有落在红外光谱中的特征红外吸收带，非色散红外(NDIR)技术被广泛地应用于气体分析器制造领域，用来检测这些气体。这些气体分析器所采用的原理是，各种气体在红外辐射光谱中所处的特征波长上都表现出显著的吸收。在NDIR气体分析器中一般采用一个窄光带或红外的透射滤波器隔开所需的波段。另一方面，依据色散技术在气体分析器中用一棱镜或衍射光栅。在通常的分类中，NDIR技术属于非相互作用的气体分析技术，它与包括电化学燃料电池、烧结半导体(二氧化锡)、催化(铂珠)及热导等在内的旧的相互作用型气体分析方法相比具有许多优点。这些优点包括响应速度快、气体检测的专一性强、长时间的测量稳定性、维护简便及准确度高。而且在某些情况下，相互作用型气体传感器会因中毒而失效。在一些应用场合下，这会给人的生命带来危险。相互作用型传感器一般不具有专一性，因为用来判定欲测气体浓度的试剂会与它所遇到的其它气体发生反应。这自然会导致错误的判定结果。而且，如果非特定气体与试剂之间的反应平衡使得即使在监测到环境中气体分压力下降之后气体与试剂仍保持反应时，传感器将会发生中毒，不会正常工作。NDIR气体传感器的响应时间明显短于相互作用型气体传感器，这是因为，样品气体与试剂之间的反应动力学控制着反应型传感器对所监测的环境中气体浓度变化的检测速度。尽管相互作用型气体传感器不够可靠，NDIR气体测量技术堪称是最好的技术之一，然而由于它复杂、成本高，NDIR的气体分析仪仍没有得到广泛应用。多年来，人们基于NDIR原理提出了许多气体检测技术并取得了一定成功。在过去，NDIR气体分析器主要包括一个红外光源、用来对光源进行调制的电机驱动的机械断续器、用来经一样品室将气体推入或拉入的一个泵、窄带通干涉滤波器、灵敏的红外检测器、以及用来将光源发出的红外能量聚焦到检测器上的昂贵的红外光学系统与窗口。这些类型的分析器中最有代表性的出现在授予Burch等的3,793,525号美国专利、授予Blau Jr.的3,811,776号美国专利和授予Wong的4,578,762号美国专利。这些气体分析器具有良好的性能，在过去的20年中为气体分析领域的整体技术进步做出了巨大贡献。然而，它们的总体尺寸、复杂性和成本使得它们在许多场合无法应用。对性能更好、成本更低的气体分析器的需求引发了更新的专利技术。如，授予Maiden的4,500,207号美国专利和授予Wong的4,694,173号和5,026,992号美国专利提出了用于气体检测的、不采用机械断续器一类活动部件的NDIR技术。这些专利技术导致了更结实、紧凑的NDIR气体传感器的产生，并开辟了许多新的应用领域。为了进一步降低成本并简化NDIR技术的实施过程，研制成一种低成本的NDIR气体传感器技术。这种低成本NDIR技术采用本专利技术人于1992年11月17日所取得的5,163,332号美国专利所公开的一种扩散型气体样品室。这种扩散型气体样品室避免了对昂贵的光学系统、机械断续器和用来将气体推入或拉入样品室的泵的需求。因此，又为NDIR技术开辟了许多在从前由于成本和技术复杂等因素而被认为不可行的应用领域。基于类似的原理，一种改进的NDIR气体传感器被开发出来，它公开在Wong设计的于1995年8月22日授权的5,444,249号美国专利，该专利描述了一种简单、低成本的扩散型NDIR气体传感器，它能用Si或GaAs等半导体材料微加工制成，因此能使整个传感器可以设在一块微芯片上。虽然5,163,332号美国专利所提供的低成本NDIR气体传感器技术和5,444,249号美国专利所提供的改进的NDIR气体传感器开辟了大量新的应用领域，但这些气体传感器由于功耗太高而无法应用于许多潜在应用领域。所以，在那些可以使用低成本、固态气体传感器的地方仍然受到应用限制。如果能够开发出一种气体分析技术，它不需要有活动部件，具有与NDIR技术相同程度的特性，成本低，所需功耗低得可使器件用电池工作一段较长时间，这种气体传感器的应用及其应用频度就会显著增大。就是说，长期存在对简单、紧凑、廉价、功耗低的气体传感器的需求一直没有得到满足。所以，本专利技术的一个目的是，通过提供一种紧凑、可靠、低成本、低功耗的利用红外吸收的气体传感器，进一步推进红外气体分析技术。本专利技术的另一个目的是提供可以使用于本专利技术红外气体传感器的红外检测器组件。本专利技术针对的是，使用一种称为被动式红外分析技术(PIA)的新的红外气体分析技术，检测一种或几种预定气体浓度的红外气体传感器。本专利技术的PIA技术比到目前为止的NDIR气体分析技术简单，体现在它既不需要一个“主动式”的红外光源，也不需要一个结构固定的样品室。所以，由此可以制作出体积小、固态、低成本、低功耗的气体传感器，满足多种现有NDIR气体分析器还不可能实现的应用需求。本专利技术考虑到所有绝对温度在0度以上的物体都产生辐射。本专利技术利用这一事实，把通常物体，如墙壁、天花板、地板用做红外辐射的“被动式”光源。在一些情况下，这些“被动式”红外辐射源可以用来有效地代替迄今为止在所有NDIR气体分析器中几乎是不可缺少的“主动式”红外辐射源。现有NDIR气体传感器中的“主动式”红外源一般是一个加热的高温物体(500-1000℃)，如埋置于氧化铝陶瓷中的镍铬合金线(Nerst发光体)或是一个小白炽灯泡的钨电阻丝。这些源被表征为“主动式”源，是因为它们靠气体传感器的电源供电。另一方面，本专利技术所指的“被动式”源，是不靠气体检测器的电源供电，绝对温度高于0度的任何物体。本专利技术的红外气体传感器所采用的主要被动式红外源，举例来说包括墙壁、地毯、砖地、天花板、炉壁等物体。很明显，本领域技术人员从本专利技术说明书的描述中可以了解到，可以被本专利技术的气体传感器所采用的被动式红外源实质上是不受任何限制的。但是，被动式红外源的温度应该高于被测气体的温度。即是说，必须遵守精细平衡定律。虽然主动式红外源的温度很高，但源面积通常很小，几个平方毫米量级的源面积并不少见。另一方面，虽然一般室内被动式红外源的温度只有约300K或～25℃，但如果其可用源面积约为现有红外源的1000倍，则根据普朗克公式可以得出，在3到20微米光谱区域，被动式红外源的光谱辐射强度与现有主动式源的辐射强度是可以相比的。实际气体检测所需要的被动式红外源面积将取决于对被动式红外源期望的温度范围。在本专利技术所采用的PIA技术中，被动式红外源必须受到表征。为了表征被动式红外源，提供了一个能够测量所选用被动式红外源在两个不同光谱带辐射强度的检测器组件。用来对源进行表征的光谱带最好是“中性”波段。这里所说的中性波段是指不会被受监测环境中的任何常见气体所吸收或是只被这些气体中度吸收的一些选定的光谱波段。根据普朗克定律，如果两个中性光谱波段足够近，使得源的发射率函数的变动可以被忽略，那么，在两个中性光谱波段测到的输出之比就可用来唯一确定被动式红外源的温度。为了确定被测气体的浓度，检测器组件还要测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布·Y·翁，
申请(专利权)人：恩格尔哈德传感器技术公司，
类型：发明
国别省市：
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