一种红外气体传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种红外气体传感器，包括气室，设于所述气室中的红外灯、红外检测元件、集成电路板以及引脚组件；所述红外灯和所述红外检测元件分别安装在所述集成电路板上；所述引脚组件设于所述气室的下侧；所述红外灯发出的红外光线在气室内部不断发射，最终到达所述红外检测元件；所述红外检测元件为热电堆探测器组件；所述热电堆探测器由多个热电偶串联而成。本实用新型专利技术的红外检测元件为热电堆探测器组件，能把温差和电能相互转化的元件，使用本实用新型专利技术的热电堆探测器组件测量温度变化时，可以克服单个热电偶产生的电势差太小而难以测量的缺点，避免使用昂贵的高精度运算放大器；且结构简单，方面组装和检修，结构小巧，携带方便。携带方便。携带方便。

【技术实现步骤摘要】
一种红外气体传感器


[0001]本技术涉及气体传感领域，涉及一种红外气体传感器。

技术介绍

[0002]红外气体传感器是一种基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度与吸收强度关系(朗伯
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比尔Lambert
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Beer定律)鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。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、适合气体多、性价比高、维护成本低、可在线分析等等一系列优点。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。
[0003]如最常见的生产生活场所，经常需要检测可燃气体或有毒气体的泄漏。红外气体传感器因其非消耗性、无需氧气、使用寿命长、维护简单而逐渐在工业场所、管廊、窖井场所使用。但目前红外气体传感器还是设计复杂、成本高昂，很难大批量用于商用、民用场所。目前绝大部分是非色散红外气体传感器，采用热释电作为检测元件，导致传感器成本高，生产效率低。且热释电的价格高，为了提高信号检测器灵敏度，一般都设计了复杂的光路，导致加工难度大，生产成本高，产量低。检测红外信号的热释电是交流信号输出，为了滤除直流分量，获取有效信号，所使用的电路复杂。
[0004]另外，现有技术中微型红外气体传感器的光室比较小，很多专利技术中，为了增加光路长度，采用了复杂的结构设计。光室各部分都需要金属加工，然后镀金。复杂的光室结构，使加工难度很高，成本高、生产效率低。

技术实现思路

[0005]本技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种红外气体传感器，包括气室，设于所述气室中的红外灯、红外检测元件、集成电路板以及引脚组件；所述红外灯和所述红外检测元件分别安装在所述集成电路板上；所述引脚组件设于所述气室的下侧；所述红外灯发出的红外光线在气室内部不断发射，最终到达所述红外检测元件；所述红外检测元件为热电堆探测器组件；所述热电堆探测器由多个热电偶串联而成。
[0006]所述气室主要用于安装内部的零部件，通过设计对应的安装位，实现红外灯、红外检测元件、集成电路板以及引脚组件的固定安装。所述集成电路板包括电路主板以及单片机，以实现整个装置的电控制。所述引脚组件设于最下端，固定安装在所述气室的底部。
[0007]本技术的红外检测元件为热电堆探测器组件，热电堆是一种能把温差和电能相互转化的元件，由多个热电偶串接组成，各热电偶输出的热电势是互相叠加的，当热电堆的两边出现温差时，会产生电流。使用本技术的热电堆探测器组件测量温度变化时，可以克服单个热电偶产生的电势差太小而难以测量的缺点，避免使用昂贵的高精度运算放大器。
[0008]进一步的，所述热电堆探测器组件集成有目标气体传感器、参考气体传感器以及
温度传感器；所述目标气体传感器内置有第一滤光片；用于检测目标气体谐振频率的红外光；所述参考气体传感器内置有第二滤光片，用于检测不与目标气体发生谐振的红外光；所述温度传感器用于检测热电堆探测器组件的温度，进行零点跟踪和温度补偿。
[0009]本技术的一大专利技术点在于，采用的红外检测元件为热电堆探测器组件，它内含3个检测传感器，其中目标气体传感器的前方有窄带过滤片，仅能通过目标气体谐振频率的红外光，这部分的红外能量，会根据目标气体的浓度发生变化；参考气体传感器内设有参考通道，前方也具有窄带过滤片，仅能通过不与目标气体发生谐振的红外光，这部分能量与目标气体的浓度无关，会作为参考信号。温度传感器用于检测热电堆探测器组件的温度，进行零点跟踪和温度补偿。
[0010]进一步的，所述第一滤光片和第二滤光片为窄带滤光片。
[0011]优选的，所述第一滤光片为红外敏感滤光片；所述第二滤光片为红外非敏感滤光片。
[0012]本技术中，使用的热电堆探测器组件，带有目标气体的敏感滤光片和非敏感滤波片。可同时检测目标气体的红外信号量，和参考的红外信号量。双通道同时检测，能消除光路污染、光源退化导致的信号变化。且热电堆探测器组件具有制造方便、成本低廉的优点。
[0013]本技术可以由单片机动态调整直流偏执电压，以及放大增益。具体的电路设计不属于本技术的专利技术点，可参考现有技术实施。例如，本专利技术使用带应用交付控制器功能的单片机，可以控制红外灯以指定的频率闪烁；进一步采集检测通道和参考通道的信号AD值；再采集当前温度AD；根据比尔朗伯定律，计算气体的吸收系数，然后依据校准算法、零点补偿算法、温度补偿算法，计算目标气体的浓度；对外进行通讯，可用于参数调节，和实时信号传输；具有数字接口，与信号调理电路通讯，调整直流偏移电压和增益。
[0014]进一步的，所述气室上设有一个或多个气孔，检测目标气体从气孔进入气室，在光路上与红外光发生谐振。
[0015]本技术的气室不是封闭的，上方有气孔，检测目标气体从气孔进入气室，在光路上与红外光发生谐振。
[0016]优选的，所述气室分为第一气室和第二气室；所述第一气室设于所述第二气室的上层，所述气孔设于所述第一气室的上端，所述气室为圆柱形。所述气室的内壁光滑，第一气室用于光源发出的红外光线在内部不断发射，形成气路。
[0017]进一步的，本技术所述的红外气体传感器还包括设于所述气室外层的外壳，所述气室的上端与外壳之间设有防尘网。所述防尘网主要起到保护作用，避免灰尘等进入气室中。
[0018]进一步的，所述引脚组件包括2～4个引脚件。
[0019]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0020]本技术的红外检测元件为热电堆探测器组件，能把温差和电能相互转化的元件，由多个热电偶串接组成，各热电偶输出的热电势是互相叠加的，当热电堆的两边出现温差时，会产生电流。使用本技术的热电堆探测器组件测量温度变化时，可以克服单个热电偶产生的电势差太小而难以测量的缺点，避免使用昂贵的高精度运算放大器；且结构简单，方面组装和检修，结构小巧，携带方便。
附图说明
[0021]图1为本技术实施例1中的红外气体传感器结构示意图。
[0022]图2为本技术实施例1中的红外气体传感器略去气室的结构示意图。
[0023]图3为本技术实施例2中的红外气体传感器结构示意图。
[0024]图4为本技术实施例2中的红外气体传感器另一视角结构示意图。
具体实施方式
[0025]实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施例进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外气体传感器，其特征在于，包括气室(10)，设于所述气室(10)中的红外灯(1)、红外检测元件(2)、集成电路板(3)以及引脚组件(4)；所述红外灯(1)和所述红外检测元件(2)分别安装在所述集成电路板(3)上；所述引脚组件(4)设于所述气室(10)的下侧；所述红外灯(1)发出的红外光线在气室(10)内部不断发射，最终到达所述红外检测元件(2)；所述红外检测元件(2)为热电堆探测器组件；所述热电堆探测器由多个热电偶串联而成。2.根据权利要求1所述的红外气体传感器，其特征在于，所述热电堆探测器组件集成有目标气体传感器、参考气体传感器以及温度传感器；所述目标气体传感器内置有第一滤光片；用于检测目标气体谐振频率的红外光；所述参考气体传感器内置有第二滤光片，用于检测不与目标气体发生谐振的红外光；所述温度传感器用于检测热电堆探测器组件的温度，进行零点跟踪和温度补偿。3.根据权利要求2所述的红外气体传感器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，王杨，王金华，张武，沈依亮，陈国涛，
申请(专利权)人：上海是杰工业技术有限公司，
类型：新型
国别省市：