一种气体浓度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气体浓度检测装置，包括光源模块、气室模块、红外热电堆模块和信号处理模块，光源模块和红外热电堆模块均安装在信号处理模块上，气室模块安装在信号处理模块上方。本实用新型专利技术的一种气体浓度检测装置，通过光源模块产生红外光并发射至气室模块，通过气室模块利用内部待测气体吸收红外光并反射红外光至红外热电堆模块，通过红外热电堆模块检测被待测气体吸收后的红外光强度并输出相应电压信号至信号处理模块，通过信号处理模块根据电压信号计算待测气体浓度，从而使用户直接测量气体浓度，满足不同气体的浓度测量需求，无需用户再耗费大量时间去学习相关原理，提高项目开发效率，缩短开发时间。缩短开发时间。缩短开发时间。

【技术实现步骤摘要】
一种气体浓度检测装置


[0001]本技术属于红外测量
，具体涉及一种气体浓度检测装置。

技术介绍

[0002]当一束连续波长的红外光通过某种气体时，如果气体分子的某个基团的振动频率或者转动频率与红外光的频率一致，气体分子就会吸收能量而从基态能级跃迁至能量更高的能级，处于该频率的红外光便会被吸收形成吸收峰，从而在0.78～1000um波长范围内产生红外吸收光谱。由于不同分子中原子结合的化学键不同，不同化学键跃迁需要的能量也不相同，因而不同的气体的红外吸收光谱也不相同，如CO2气体容易吸收4.26um波长的红外光，CH4气体容易吸收3.40um波长的红外光，SF6气体容易吸收10.60um波长的红外光。当红外线波长与被测气体吸收谱线相吻合时，红外能量被吸收，气体浓度越大，对光的衰减也越大，因此，通过测量气体对红外光线的衰减来测量气体浓度。
[0003]通过红外线测量气体浓度的工作过程为：通过红外光源辐射出宽谱红外光，穿过特殊设计的高反射性属性的气室中的被测气体，再透过红外热电堆传感器上的特定窄带滤光片到达传感器内部的红外热电堆芯片，红外热电堆芯片接受到红外光信号后根据塞贝克效应产生相应的电压信号输出，使用低噪声、零温漂的运算放大器对红外热电堆传感器的输出信号进行放大处理，再将放大处理后信号通过模数转换芯片转化成数字信号，运用符合NDIR气体吸收关系的比尔朗伯定律进行算法计算，最终得到被测气体的浓度。
[0004]但是，这一工作过程复杂难懂，需要用户根据被测气体红外吸收光谱选定特殊的红外光源，需要用户设计具有高反射属性的特殊气室结构，需要用户根据红外热电堆传感器的输出特性合理设计信号处理电路，需要用户根据NDIR气体吸收关系的比尔
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朗伯定律设计处理算法进行气体浓度的计算，这些都需要耗费大量时间和精力去学习，严重影响用户项目的开发效率。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本技术提供一种气体浓度检测装置，无需用户再耗费大量时间去学习相关原理，提高项目开发效率，缩短开发时间。
[0006]本技术所采用的技术方案是：
[0007]一种气体浓度检测装置，包括用于产生红外光的光源模块、用于利用内部待测气体吸收红外光并反射红外光的气室模块、用于检测被待测气体吸收后的红外光强度并输出相应电压信号的红外热电堆模块以及用于根据电压信号计算待测气体浓度的信号处理模块，所述光源模块和红外热电堆模块均安装在信号处理模块上，所述气室模块安装在信号处理模块上方。
[0008]优选地，所述气室模块包括气室盖体单元和气室底板单元，所述气室盖体单元安装在气室底板单元上。
[0009]优选地，所述气室盖体单元包括气室盖体本体、气体入口、气体出口和用于反射红
外线的反射组件，所述气体入口开设在气室盖体本体的上方，所述气体出口开设在气室盖体本体上远离气体入口的一侧，所述气体入口和气体出口上均设有防水透气膜，所述反射组件安装在气室盖体本体内腔顶端。
[0010]优选地，所述反射组件包括第一反射件、第二反射件和第三反射件，所述第一反射件、第二反射件和第三反射件均安装在气室盖体本体内部顶端且呈三角方位设置。
[0011]优选地，所述气室底板单元包括气室底板本体、用于放置光源模块的第一置放孔和用于放置红外热电堆模块的第二置放孔，所述第一置放孔和第二置放孔均安装在气室底板本体上。
[0012]优选地，所述红外热电堆模块包括第一滤光片、第一传感器管帽、第一红外热电堆芯片、第一NTC芯片和第一底座，所述第一滤光片安装在第一传感器管帽上部的圆孔处，所述第一红外热电堆芯片和第一NTC芯片均安装在第一底座上部的圆台上，所述第一传感器管帽的边缘与第一底座的边缘气密焊接。
[0013]优选地，所述信号处理模块包括红外热电堆模拟传感器U1、第一运算放大器U2、第一模数转换器U3和第一单片机U4，所述红外热电堆模拟传感器U1的第一引脚串联第二电阻R2后并联第一运算放大器U2的第三引脚和第一电容C1的一端，所述红外热电堆模拟传感器U1的第二引脚并联第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端，所述第四电阻R4的另一端电连接第一模数转换器U3的第二引脚，所述第五电阻R5的另一端连接电源VCC，所述红外热电堆模拟传感器U1的第三引脚并联基准电压VREF和第一模数转换器U3的第四引脚，所述红外热电堆模拟传感器U1的第四引脚接地；
[0014]所述第一运算放大器U2的第二引脚并联第一电阻R1的一端、第三电阻R3的一端和第二电容C2的一端，所述第一电阻R1的另一端连接基准电压VERF，所述第三电阻R3的另一端和第二电容C2的另一端均电连接第一运算放大器U2的第六引脚和第一模数转换器U3的第一引脚的公共连接端，所述第一运算放大器U2的第四引脚和第一电容C1的另一端均接地，所述第一运算放大器U2的第七引脚并联第三电容C3的一端、第四电容C4的一端和电源VCC，所述第三电容C3的另一端和第四电容C4的另一端均接地；
[0015]所述第一模数转换器U3的第三引脚和第五引脚均接地，所述第一模数转换器U3的第六引脚并联电源VCC、第六电阻R6的一端、第七电阻R7的一端、第五电容C5的一端和第六电容C6的一端，所述第一模数转换器U3的第七引脚并联第七电阻R7的另一端和第一单片机U4的第五引脚，所述第一模数转换器U3的第八引脚并联第六电阻R6的另一端和第一单片机U4的第四引脚，所述第一模数转换器U3的第九引脚、第一模数转换器U3的第十引脚、第五电容C5的另一端和第六电容C6的另一端均接地；
[0016]所述第一单片机U4的第一引脚和第一单片机U4的第二引脚均连接电源VCC，所述第一单片机U4的第九引脚并联第一晶振Y1的第一引脚和第七电容C7的一端，所述第一晶振Y1的第二引脚并联第一单片机U4的第十引脚和第八电容C8的一端，所述第七电容C7的另一端和第八电容C8的另一端均接地，所述第一单片机U4的第四十七引脚和第四十八引脚均接地。
[0017]优选地，所述红外热电堆模块包括第二滤光片、第三滤光片、第二传感器管帽、第二红外热电堆芯片、第三红外热电堆芯片、第二NTC芯片和第二底座，所述第二滤光片、第三滤光片分别安装在第二传感器管帽上部的开口处，所述第二红外热电堆芯片、第三红外热
电堆芯片和第二NTC芯片均安装在第二底座上部的圆台上，且所述第二红外热电堆芯片和第三红外热电堆芯片分别对应第二滤光片和第三滤光片，所述第二传感器管帽的边缘与第二底座的边缘气密焊接。
[0018]优选地，所述信号处理模块包括双通道红外热电堆传感器U5、第二运算放大器U6、第三运算放大器U7、第二模数转换器U8和第二单片机U9，所述双通道红外热电堆传感器U5的第四引脚接地，所述双通道红外热电堆传感器U5的第一引脚并联第十七电阻R17的一端和第二模数转换器U8的第二引脚，所述第十七电阻R17的另一端连接电源VCC，所述双通道红外热电堆传感器U5的第二引脚串联第十八电阻R18后电连接第二运算放大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体浓度检测装置，其特征在于，包括用于产生红外光的光源模块(1)、用于利用内部待测气体吸收红外光并反射红外光的气室模块(2)、用于检测被待测气体吸收后的红外光强度并输出相应电压信号的红外热电堆模块(3)以及用于根据电压信号计算待测气体浓度的信号处理模块(4)，所述光源模块(1)和红外热电堆模块(3)均安装在信号处理模块(4)上，所述气室模块(2)安装在信号处理模块(4)上方。2.根据权利要求1所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述气室模块(2)包括气室盖体单元(21)和气室底板单元(22)，所述气室盖体单元(21)安装在气室底板单元(22)上。3.根据权利要求2所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述气室盖体单元(21)包括气室盖体本体(211)、气体入口(212)、气体出口和用于反射红外线的反射组件(213)，所述气体入口(212)开设在气室盖体本体(211)的上方，所述气体出口开设在气室盖体本体(211)上远离气体入口(212)的一侧，所述气体入口(212)和气体出口上均设有防水透气膜，所述反射组件(213)安装在气室盖体本体(211)内腔顶端。4.根据权利要求3所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述反射组件(213)包括第一反射件(2131)、第二反射件(2132)和第三反射件(2133)，所述第一反射件(2131)、第二反射件(2132)和第三反射件(2133)均安装在气室盖体本体(211)内部顶端且呈三角方位设置。5.根据权利要求2
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4任一项所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述气室底板单元(22)包括气室底板本体(221)、用于放置光源模块(1)的第一置放孔(222)和用于放置红外热电堆模块(3)的第二置放孔(223)，所述第一置放孔(222)和第二置放孔(223)均安装在气室底板本体(221)上。6.根据权利要求5所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述红外热电堆模块(3)包括第一滤光片(31)、第一传感器管帽(32)、第一红外热电堆芯片(33)、第一NTC芯片(34)和第一底座(35)，所述第一滤光片(31)安装在第一传感器管帽(32)上部的圆孔处，所述第一红外热电堆芯片(33)和第一NTC芯片(34)均安装在第一底座(35)上部的圆台上，所述第一传感器管帽(32)的边缘与第一底座(35)的边缘气密焊接。7.根据权利要求6所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述信号处理模块(4)包括红外热电堆模拟传感器U1、第一运算放大器U2、第一模数转换器U3和第一单片机U4，所述红外热电堆模拟传感器U1的第一引脚串联第二电阻R2后并联第一运算放大器U2的第三引脚和第一电容C1的一端，所述红外热电堆模拟传感器U1的第二引脚并联第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端，所述第四电阻R4的另一端电连接第一模数转换器U3的第二引脚，所述第五电阻R5的另一端连接电源VCC，所述红外热电堆模拟传感器U1的第三引脚并联基准电压VREF和第一模数转换器U3的第四引脚，所述红外热电堆模拟传感器U1的第四引脚接地；所述第一运算放大器U2的第二引脚并联第一电阻R1的一端、第三电阻R3的一端和第二电容C2的一端，所述第一电阻R1的另一端连接基准电压VERF，所述第三电阻R3的另一端和第二电容C2的另一端均电连接第一运算放大器U2的第六引脚和第一模数转换器U3的第一引脚的公共连接端，所述第一运算放大器U2的第四引脚和第一电容C1的另一端均接地，所述第一运算放大器U2的第七引脚并联第三电容C3的一端、第四电容C4的一端和电源VCC，所述第三电容C3的另一端和第四电容C4的另一端均接地；所述第一模...

【专利技术属性】
技术研发人员：武斌，申涛，
申请(专利权)人：深圳市美思先端电子有限公司，
类型：新型
国别省市：