一种并列式双通道红外气体传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种并列式双通道红外气体传感器，包括从上至下依次层叠的反光罩、支撑板、基座和ASIC芯片；反光罩上设有反射腔和若干透气孔；支撑板上设置有第一通孔和第二通孔，其内分别嵌设有第一滤光片和两第二滤光片；基座的顶面设有红外光源和两红外探测器，红外光源位于第一滤光片的正下方，两红外探测器分别位于两第二滤光片的正下方，两红外探测器相对于红外光源并列排布；红外光源和两红外探测器与ASIC芯片电连接。本发明专利技术的并列式双通道红外气体传感器，反光罩、支撑板、基座和ASIC芯片层叠设置，从而缩小体积；反射腔为折叠式反射结构，使光程增长；红外光源和两红外探测器分布在基座两端，可隔绝红外光源对热敏元件的影响。可隔绝红外光源对热敏元件的影响。可隔绝红外光源对热敏元件的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种并列式双通道红外气体传感器


[0001]本专利技术涉及气体传感器
，更具体地涉及一种并列式双通道红外气体传感器。

技术介绍

[0002]随着科技的进步和经济的发展，目前社会正逐步跨入物联网时代，感知节点布设越来越多，进而传感器的需求越来越大，红外气体传感器以其精度高、寿命长、选择性好、不中毒等优点受到了人们广泛的关注和研究。
[0003]红外气体传感器是一种微型光谱分析器件，通过检测气体分子的特征光谱吸收强弱，实现对气体的浓度进行检测。它与其它类别气体传感器如电化学式、催化燃烧式、半导体式等相比具有应用广泛、使用寿命长、灵敏度高、稳定性好、受环境干扰因素较小、不中毒、不依赖于氧气、适合气体多、性价比高、维护成本低、可在线分析等一系列优点，其广泛应用于石油化工、冶金工业、工矿开采、大气污染检测、农业、医疗卫生等领域。
[0004]现有的红外传感器多以加热丝或白炽灯作为红外光源，TO封装探测器作为敏感元，通过信号检测和处理实现气体成分检测，其体积较大难以满足某些特定场合微型化气体传感器的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种并列式双通道红外气体传感器，以解决现有的红外气体传感器体积过大的技术问题。
[0006]本专利技术提供一种并列式双通道红外气体传感器，包括从上至下依次层叠的反光罩、支撑板、基座和ASIC芯片；
[0007]所述反光罩上设置有反射腔和连通所述反射腔的若干透气孔；
[0008]所述支撑板上设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔内嵌设有第一滤光片，所述第二通孔内嵌设有两第二滤光片；
[0009]所述基座的顶面设置有红外光源和两红外探测器，所述红外光源位于所述第一通孔内且位于所述第一滤光片的正下方，两红外探测器位于第二通孔内且分别位于两第二滤光片的正下方，两红外探测器相对于所述红外光源并列排布；
[0010]所述红外光源和两红外探测器与所述ASIC芯片电连接。
[0011]进一步地，所述反射腔的内壁包括第一主反射面、两第二主反射面和第一辅助反射面，所述支撑板的顶面形成为第二辅助反射面，所述第一辅助反射面和所述第二辅助反射面相互平行，所述第一主反射面位于所述第一滤光片的正上方，两第二主反射面分别位于所述第二滤光片的正上方。
[0012]进一步地，所述第一主反射面和两第二主反射面均为复合抛物面，所述第一主反射面和两第二主反射面之间的至少一部分光路的截面与所述基座的表面垂直。
[0013]进一步地，所述反射腔的内壁和所述支撑板的顶面均镀有金薄膜、银及银化合物
薄膜或布拉格反射薄膜；和/或，
[0014]所述反光罩和所述支撑板的材料为铝、铜、塑料、树脂、ABS材料、硅或玻璃；和/或，
[0015]所述基座为PCB且由FR
‑
4材料或陶瓷材料制成，所述红外光源和两红外探测器在所述PCB上分两端走线。
[0016]进一步地，所述透气孔设置在所述反光罩的顶部或对称分布在所述反光罩的两侧，所述透气孔外覆盖有防水透气膜。
[0017]进一步地，所述红外光源为MEMS光源或LED光源，所述第一滤光片为带通滤光片或M
‑
I
‑
M超结构。
[0018]进一步地，所述红外探测器为热电型探测器芯片或光电型探测器芯片，所述第二滤光片为窄带滤光片或M
‑
I
‑
M超结构。
[0019]进一步地，两第二滤光片中的一个设置为允许第一波段的红外光通过，另一个设置为允许第二波段的红外光通过，所述第一波段的红外光与待测气体吸收光谱相同，所述第二波段的红外光无法被待测气体吸收。
[0020]9、根据权利要求1所述的并列式双通道红外气体传感器，其特征在于，所述基座或ASIC芯片上设置有热敏电阻。
[0021]进一步地，所述ASIC芯片集成有电源模块、模拟信号处理模块和数字信号处理模块，所述电源模块为所述红外光源、所述热敏电阻、所述红外探测器、所述模拟信号处理模块和所述数字信号处理模块供电。
[0022]本专利技术的并列式双通道红外气体传感器，反光罩、支撑板、基座和ASIC芯片一起封装，从而可达到缩小体积的效果，实现了红外气体传感器的微型化和集成化；两侧对称的透气孔使该红外气体传感器可直接集成到气体分析设备的气道中使用，使用方便，响应迅速；采用两个并列式的红外探测器，可以矫正元件老化、反射腔内部被污染带来的信号漂移问题，且耦合效率高，聚光效果好。
附图说明
[0023]图1为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的结构示意图，其中，反光罩和支撑板为半剖图；
[0024]图2为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的爆炸图；
[0025]图3为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的反光罩的结构示意图，其中透气孔对称设置于反光罩的两侧；
[0026]图4为根据本专利技术另一实施例的并列式双通道红外气体传感器的反光罩的结构示意图，其中透气孔设置于反光罩的顶部；
[0027]图5为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的支撑板的俯视图；
[0028]图6为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的基座的俯视图；
[0029]图7为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的光路示意图；
[0030]图8为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的射线追迹仿真结果图；
[0031]图9为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的两红外探测器表面辐照度分布图；
[0032]图10为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的ASIC芯片的内部结构示意图；
[0033]图11为根据本专利技术实施例的并列式双通道红外气体传感器的性能测试结果图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。
[0035]此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0036]如图1和图2所示，本专利技术实施例提供一种并列式双通道红外气体传感器，包括从上至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并列式双通道红外气体传感器，其特征在于，包括从上至下依次层叠的反光罩、支撑板、基座和ASIC芯片；所述反光罩上设置有反射腔和连通所述反射腔的若干透气孔；所述支撑板上设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔内嵌设有第一滤光片，所述第二通孔内嵌设有两第二滤光片；所述基座的顶面设置有红外光源和两红外探测器，所述红外光源位于所述第一通孔内且位于所述第一滤光片的正下方，两红外探测器位于第二通孔内且分别位于两第二滤光片的正下方，两红外探测器相对于所述红外光源并列排布；所述红外光源和两红外探测器与所述ASIC芯片电连接。2.根据权利要求1所述的并列式双通道红外气体传感器，其特征在于，所述反射腔的内壁包括第一主反射面、两第二主反射面和第一辅助反射面，所述支撑板的顶面形成为第二辅助反射面，所述第一辅助反射面和所述第二辅助反射面相互平行，所述第一主反射面位于所述第一滤光片的正上方，两第二主反射面分别位于所述第二滤光片的正上方。3.根据权利要求2所述的并列式双通道红外气体传感器，其特征在于，所述第一主反射面和两第二主反射面均为复合抛物面，所述第一主反射面和两第二主反射面之间的至少一部分光路的截面与所述基座的表面垂直。4.根据权利要求2所述的并列式双通道红外气体传感器，其特征在于，所述反射腔的内壁和所述支撑板的顶面均镀有金薄膜、银及银化合物薄膜或布拉格反射薄膜；和/或，所述反光罩和所述支撑板的材料为铝、铜、塑料、树脂、ABS材料、硅或玻璃；和/或，所述基座为PCB且由FR<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁，冯立扬，王翊，周宏，王跃林，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：