红外气体探测传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种红外气体探测传感器，包括气体传感器功能模块和与之连接的外部功能模块，其中气体传感器功能模块包括气体传感器外壳，气体传感器外壳内具有气体传感器内部探测气室，气体传感器内部探测气室一侧设置红外接收传感器单元、反射座、红外发射光源和红外发射光源定位套，红外接收传感器单元、反射座、红外发射光源和红外发射光源定位套的位置对应设置，红外接收传感器单元和红外发射光源上均连接设置有连接插针。采用该种结构的红外气体探测传感器，功耗低、寿命长、漂移小、体积小，提高了系统的可靠性和稳定性，降低了体积和功耗，具有体积小、功耗低、寿命长、气体浓度检测精度高、成本低的优点，利于批量生产且应用范围广。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及探测传感器领域，特别涉及气体探测传感器
，具体是指一种红 外气体探测传感器。
技术介绍
现代社会中，随着科学技术的不断进步，越来越多的探测传感器应运而生，特别使用最 广泛的就是气体传感器，其中，常规的气体传感器一般分为电化学气体传感器、催化燃烧可 燃气体传感器。(1) 电化学气体传感器缺点如下a) 电化学气体传感器，当被测量的气体进入传感器内部，被测量气体和电化学传感器内 部的电解液进行化学反应，电解液由于电离和分解，产生了一个正向电流，通过外部采样对 该电流进行采样，得到了 一个电压信号和内部气体浓度的对应关系；b) 因为被测量气体是消耗电化学传感器内部电解液，此过程是无法逆转的，当被测量气 体进入传感器内部的浓度大于该传感器的允许最大测量浓度，传感器内部的电解液将会被耗 尽，整个传感器将失效；c) 电化学气体传感器对气体种类分辩能力差，使用起来对环境的选择是有针对性的，如 H2S气体的检测，当使用环境种存在H2C1气体时，这两种气体均会消耗传感器内部的电解 液，导致该传感器对H2S气体浓度的误判断；也既是说，在H2S气体浓度的检测的环境中， 不允许存在其他干扰气体，否则无法正常反映真实的H2S气体浓度；d) 电化学气体传感器，在长期工作过程中或不通电长期放置过程中，自身内部的电解液 也会慢慢的自然分解，在正常使用过程中需要利用外界手段进行定期的校正和校准，长期这 样下去，其内部电解液完全分解直至失效；用户一^:需要2到3个月对产品进行一次校正和 检查，2到3年需要更换该电化学气体传感器，增加了用户的维护、维修等成本，也给用户 的工作带来了很多不利。(2) 催化燃烧可燃气体传感器缺点如下a)催化燃烧可燃气体传感器，当被检测的可燃气体进入该传感器内部，可燃气体和内部的催化剂进行燃烧反应，消耗该传感器内部的催化剂，可燃气体被燃烧分解，产生电流，利 用外部的采用电路对其产生的电流进行采样，得到了一个电压信号和内部气体浓度的对应关系；b) 因为被测量可燃气体是消耗该传感器内部催化剂，此过程也是无法逆转的，当被测量 可燃气体进入传感器内部的浓度大于该传感器的允许最大测量浓度，传感器内部的催化剂将 会被耗尽，整个传感器将失效；c) 由于催化剂不能和被测量可燃气体直接进行反应，需要对催化剂和被测量可燃气体进 行加热才能进行燃烧反应，直接导致整体产品的功耗大增，增加了对现场供电的布线的要求。基于以上状况，目前已经出现了红外气体传感器，其优点如下a) 利用红外光对气体进行浓度检测，在测量过程中被测量气体只吸收红外光源发出来的 红外光信号，并不存在不可逆转的化学反应或燃烧反应，传感器可以重复使用，寿命长；b) 可以允许进入传感器内部的被测量气体浓度远大于该传感器的最大测量浓度，实际使 用过程中，红外气体传感器可以在长期存在被测量气体的环境中工作；c) 红外光源功耗低、寿命长、发光稳定、低漂移，不需要定期对产品进行调整和校正， 使用寿命一般可以达到5年以上，节省了用户的维护和维修成本，降低了现场供电的布线要求；d) 检测精度高，对被测气体类型分辩能力强，基本不受千扰气体的影响；e) 可测量多种气体，产品的灵活性好；但是，对于传统的红外气体探测传感器来说，其缺点如下a) —般釆用铂铑合金丝作为红外发射光源，铂铑合金丝表面涂了很多防氧化涂层，体积 大、抗氧化性能差、工作电流高；b) 由于铂铑合金丝发热过程中存在热滞后性，不能采用脉冲供电方式工作，热效率低； 为适应气体浓度检测要求，必须在铂铑合金丝红外光输出口增加一个斩光器进行红外光调制， 无形中增加了整机的体积和功耗，不利用产品的小型化生产；c) 由于铂铑合金丝需要长期供电，容易发生漂移现象，需要定期调整和维护；同时寿命 短，需要定期更换铂铑合金丝红外发射光源；d) 传统的红外气体检测方式一般采用对射的方式进行气体浓度检测，为保证气体浓度检 测的精度，需要一个长度较长的检测气室，增加的产品的体积和成本；e) 由于检测气室长度较长，检测气室内部温度分部不均匀，同时铂铑合金丝一直处在发 热状态，无形中增加了探测器、放大器和其它元件的寄生热，极大降低系统的可靠性和稳定性；为保证气体浓度检测的精度、排除水蒸汽对气体浓度检测精度的影响，必须对整个气体 探测气室进行高温恒温控制，势必增加了产品的成本、功耗和降低了可靠性；因为需要高温 恒温控制，产品从开机到正常使用需要比较长的时间。由于以上种种原因，现有技术中的各类探测传感器都具有很多不足，因而给人们的工作 和生活带来了很多不便。
技术实现思路
本技术的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够保证气体检测的高灵 敏度和精确度、功耗较低、寿命较长、系统可靠性和稳定性较高、成本较低、适用范围较为 广泛的红外气体探测传感器。为了实现上述的目的，本技术的红外气体探测传感器具有如下构成 该红外气体探测传感器，包括气体传感器功能模块和与该气体传感器功能模块相连接的 外部功能模块，其主要特点是，所述的气体传感器功能模块包括气体传感器外壳，所述的气 体传感器外壳内具有气体传感器内部探测气室，所述的气体传感器内部探测气室一侧设置有 红外接收传感器单元、反射座、红外发射光源和红外发射光源定位套，且红外接收传感器单 元、反射座、红外发射光源和红外发射光源定位套的位置对应设置，所述的红外接收传感器 单元和红外发射光源上均连接设置有连接插针。该红外气体探测传感器的红外接收传感器单元包括第 一钽酸锂晶体薄片、第二钽酸锂晶 体薄片、第三钽酸锂晶体薄片、第四钽酸锂晶体薄片、第一场效应管和第二场效应管，该第 一钽酸锂晶体薄片、第二钽酸锂晶体薄片、第三钽酸锂晶体薄片和第四钽酸锂晶体薄片依次 反极性串联连接于第一场效应管和第二场效应管的栅极之间，所述的第二钽酸锂晶体薄片和 第三钽酸锂晶体薄片之间接地，所述的第一钽酸锂晶体薄片和第二钽酸锂晶体薄片之间跨接 设置有第 一采样电阻，所述的第三钽酸锂晶体薄片和第四钽酸锂晶体薄片之间跨接设置有第 二采样电阻，所述的第一场效应管和第二场效应管的漏极相互连接，所述的第一^l旦酸锂晶体 薄片和第二钽酸锂晶体薄片对应位置处设置有第一红外窄带滤光片，所述的第三钽酸锂晶体 薄片和第四钽酸锂晶体薄片对应位置处设置有第二红外窄带滤光片。 该红外气体探测传感器的红外发射光源为红外发光二极管。 该红外气体探测传感器的气体传感器内部探测气室的另 一侧罩设有金属网。 该红外气体探测传感器的外部功能模块为外部匹配和放大功能电路。采用了该技术的红外气体探测传感器，由于其本身采用了红外发光二极管，其为宽波段半导体黑体红外光源，热滞后性小，可使用脉冲供电方式工作，功耗低、寿命长、漂移 小、体积小；开关频率约为2Hz 10Hz,灯丝能^:加热和降温在毫秒级，而且脉冲红外源通 常釆取一个干涉滤波窗口，用来滤掉要求波长之外的发光；同时，脉冲红外源减少带外发射 (尤其短波，可见光)以致在整个测量过程，灯丝保持暗，而且4艮本不产生可见光；在气体 传感器中，它减少探测器，放大器和其它元件的寄生热，极大地提高了系统的可靠性和稳定 性；而且探测气室采用多次反射的方式检测气体浓度，在包装红外线光路足够长的基础上可 以近可能缩小探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外气体探测传感器，包括气体传感器功能模块和与该气体传感器功能模块相连接的外部功能模块，其特征在于，所述的气体传感器功能模块包括气体传感器外壳，所述的气体传感器外壳内具有气体传感器内部探测气室，所述的气体传感器内部探测气室一侧设置有红外接收传感器单元、反射座、红外发射光源和红外发射光源定位套，且红外接收传感器单元、反射座、红外发射光源和红外发射光源定位套的位置对应设置，所述的红外接收传感器单元和红外发射光源上均连接设置有连接插针。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，于海洋，莫慈，
申请(专利权)人：上海安誉智能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]