一种用于检测气体浓度的光电离化传感器制造技术

技术编号:30385840 阅读:57 留言:0更新日期:2021-10-16 18:32
本申请公开了一种用于检测气体浓度的光电离化传感器,用于提高光电离化传感器扩大浓度检测量程时的检测精确度。本申请包括:紫外灯模块、传感器主体、离子电流接收电极对、放大电路和输出模块;传感器主体上设置有气体流通区域和信息处理区域;紫外灯模块上设置有至少两个紫外光窗口,紫外灯模块设置于气体流通区域内,紫外光窗口用于在紫外灯模块生成紫外光光源后射出紫外光;气体流通区域内安装有至少两个离子电流接收电极对;信息处理区域内安装有至少两个放大电路,每一个放大电路内的电阻大小不同,离子电流接收电极对与放大电路连接;输出模块设置于信息处理区域内,输出模块与放大电路连接。与放大电路连接。与放大电路连接。

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测气体浓度的光电离化传感器


[0001]本申请实施例涉及检测领域,尤其涉及一种用于检测气体浓度的光电离化传感器。

技术介绍

[0002]光离子化传感器是目前检测气体物质的一种重要传感器。其工作原理是:待测气体吸收紫外灯发射的高于待测气体分子电离能的光子,被电离成正离子和电子,在外加电极的作用下,离子在空间移动形成微弱电流并被收集,这个微弱电流为光离子化电流。产生的光离子化电流一般通过设置109Ω级别的大电阻的放大电路被转化为便于测量的电压值。由于被测气体浓度与光离子化电流在一定范围内成线性关系,因此,光离子化传感器便可检测出待测气体的浓度。
[0003]但是,传统的光离子化传感器上只有一个紫外灯模块,对应一个紫外光窗口,并且光离子化传感器上只有一个放大电路和输出模块,由于放大电路的电阻固定,输出电压存在一个可靠检测范围,这个范围的上限决定于输入电压,下限决定于检测设备的噪音水平。只有在这个检测范围内,输出电压的精度才具备足够精度。当前,增加光离子化传感器的浓度检测量程的方法就是新增加紫外灯模块,并且添加带有不同放大电阻的放大电路和输出模块,得到另一个检测范围。
[0004]但是,在增加紫外灯模块的方法中,两个紫外灯模块工作时,紫外灯模块分别发光电离待测气体,即待测气体不共用同一紫外光光源进行电离,这两个紫外灯模块所发出的紫外光光源的工作气体浓度、纯度等各个方面均存在不可控的差异,在长期使用过程中光强的衰减速度也可能不同,从而在使用过程中传统方法会降低光电离化传感器扩大量程时的检测精确度。r/>
技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种用于检测气体浓度的光电离化传感器,其特征在于,包括:
[0006]紫外灯模块、传感器主体、离子电流接收电极对、放大电路和输出模块;
[0007]传感器主体上设置有气体流通区域和信息处理区域;
[0008]紫外灯模块上设置有至少两个紫外光窗口,紫外灯模块设置于气体流通区域内,紫外光窗口用于在紫外灯模块生成紫外光光源后射出紫外光;
[0009]气体流通区域内安装有至少两个离子电流接收电极对,离子电流接收电极对放置于紫外光窗口前,离子电流接收电极对用于接收待测气体电离时产生的信号;
[0010]信息处理区域内安装有至少两个放大电路,每一个放大电路内的电阻大小不同,离子电流接收电极对与放大电路连接,放大电路用于处理离子电流接收电极对采集的信号;
[0011]输出模块设置于信息处理区域内,输出模块与放大电路连接,输出模块用于接收
并根据放大电路处理后的信号得到待测气体的气体浓度信息。
[0012]可选的,紫外灯模块包括交流电压模块、紫外光窗口、紫外激励电极对、紫外灯主体和工作气体;
[0013]紫外灯主体上设置至少两个紫外光窗口;
[0014]紫外灯主体内包含工作气体,在紫外激励电极对的激励下发射紫外光;
[0015]紫外激励电极对安装于紫外灯主体上,紫外激励电极对用于激励工作气体产生紫外光光源;
[0016]交流电压模块与紫外激励电极对连接,交流电压模块用于给紫外激励电极对提供高压交流电压。
[0017]可选的,交流电压模块包括高压电源模块和高压电源转换模块;
[0018]高压电源模块连接高压电源转换模块;
[0019]高压电源转换模块连接紫外激励电极对,高压电源转换模块用于向紫外激励电极对提供电能。
[0020]可选的,紫外灯模块还包括气体吸附剂;
[0021]紫外灯模块内包含气体吸附剂,气体吸附剂用于对紫外灯模块内的杂质气体进行吸附。
[0022]可选的,气体流通区域包括进气口、排气口和电离区域;
[0023]进气口设置于传感器主体上,将待测气体通过进气口进入电离区域,待测气体在电离区域电离;
[0024]排气口设置于传感器主体上,排气口用于将待测气体抽离电离区域。
[0025]可选的,气体流通区域还包括用于将待测气体抽入电离区域的抽气泵。
[0026]可选的,气体流通区域还包括用于将待测气体排出电离区域的排气泵。
[0027]可选的,离子电流接收电极对与紫外光窗口平行放置。
[0028]可选的,离子电流接收电极对与紫外光窗口垂直放置。
[0029]可选的,输出模块包括逻辑判断模块和信息输出模块;
[0030]逻辑判断模块与放大电路连接,逻辑判断模块用于分析放大电路处理后的信号;
[0031]逻辑判断模块与信息输出模块连接,信息输出模块用于输出待测气体的气体浓度信息。
[0032]从以上技术方案可以看出,本申请实施例具有以下优点:
[0033]在同一个紫外灯模块上同时设置了多个紫外光窗口,每一个紫外光窗口通过射出紫外光电离待测气体,通过多个离子电流接收电极对接收待测气体电离时产生的信号,离子电流接收电极对将信号传入放大电路进行信息处理,输出模块接收多个放大电路传输的信息进行逻辑分析与计算待测气体的气体浓度。在本申请实施例中,每一个放大电路采用的放大电阻不同从而得到不同的电流放大增益,高增益放大电路具有较小的零点噪音和较小的饱和浓度,低增益放大电路具有较大的零点噪音和较大的饱和浓度,较小的零点噪音意味着对更低浓度的化学气体的可靠检测,所以每一个放大电路的可靠浓度检测范围不相同,通过选择合适的差别放大电阻对可靠检测范围进行衔接,增加了光电离化传感器的总可靠检测范围。并且同一个紫外灯模块上设置了多个紫外光窗口,每一个紫外光窗口共用一个紫外光光源,每一个紫外光窗口的紫外光光源、气体浓度、纯度等都几乎相同,长期使
用过程中光强可能的衰减也具有一致性,因此提高了光电离化传感器扩大量程时检测精确度。
附图说明
[0034]图1为用于检测气体浓度的光电离化传感器的一个实施例结构示意图;
[0035]图2为双紫外灯窗口的光电离化传感器中高、低增益放大电路对不同浓度IBE气体的响应幅度测试图;
[0036]图3为双紫外灯窗口的光电离化传感器中高增益放大电路对低浓度IBE气体下的浓度换算图;
[0037]图4为双紫外灯窗口的光电离化传感器中高增益放大电路对高浓度IBE气体下的浓度换算图;
[0038]图5为双紫外灯窗口的光电离化传感器中低增益放大电路对低浓度IBE气体下的浓度换算图;
[0039]图6为双紫外灯窗口的光电离化传感器中低增益放大电路对高浓度IBE气体下的浓度换算图;
[0040]图7为紫外灯模块的一个实施例结构示意图;
[0041]图8为紫外灯模块另一个实施例结构示意图;
[0042]图9为紫外灯模块另一个实施例结构示意图;
[0043]图10为用于检测气体浓度的光电离化传感器的另一个实施例结构示意图;
[0044]图11为紫外灯与离子电流接收电极对的位置关系的一个实施例结构示意图;
[0045]图12为紫外灯与离子电流接收电极对的位置关系的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测气体浓度的光电离化传感器,其特征在于,包括:紫外灯模块、传感器主体、离子电流接收电极对、放大电路和输出模块;所述传感器主体上设置有气体流通区域和信息处理区域;所述紫外灯模块上设置有至少两个紫外光窗口,所述紫外灯模块设置于所述气体流通区域内,所述紫外光窗口用于在紫外灯模块生成紫外光光源后射出紫外光;所述气体流通区域内安装有至少两个所述离子电流接收电极对,所述离子电流接收电极对放置于所述紫外光窗口前,所述离子电流接收电极对用于接收待测气体电离时产生的信号;所述信息处理区域内安装有至少两个所述放大电路,每一个所述放大电路内的电阻大小不同,所述离子电流接收电极对与所述放大电路连接,所述放大电路用于处理所述离子电流接收电极对采集的信号;所述输出模块设置于所述信息处理区域内,所述输出模块与所述放大电路连接,输出模块用于接收并根据所述放大电路处理后的信号得到所述待测气体的气体浓度信息。2.根据权利要求1所述的光电离化传感器,其特征在于,所述紫外灯模块包括交流电压模块、紫外光窗口、紫外激励电极对、紫外灯主体和工作气体;所述紫外灯主体上设置至少两个紫外光窗口;紫外灯主体内包含所述工作气体,在所述紫外激励电极对的激励下发射紫外光;所述紫外激励电极对安装于所述紫外灯主体上,所述紫外激励电极对用于激励所述工作气体产生紫外光光源;所述交流电压模块与所述紫外激励电极对连接,所述交流电压模块用于给所述紫外激励电极对提供高压交流电压。3.根据权利要求2所述的光电离化传感器,其特征在于,所述交流电压模块包括高压电源模块和高压电源转换模块;所述高压电源模块连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:王辰刘凤俊刘洋袁丁吴红彦夏征
申请(专利权)人:北京华泰诺安探测技术有限公司
类型:新型
国别省市:

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