【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体传感器，具体的说，是涉及一种具有等光程高分辨率多气体激光传感器及多气体检测方法。
技术介绍
1、激光气体传感器具有响应速度快、可靠性高、选择性好、精度高、无中毒和损耗现象、无需频繁标定、无误报、抗干扰能力强、使用寿命长、对氧气不依赖等优点，其会适用于生产生活的各个领域，在气体传感器领域具有重要市场应用前景。激光气体传感器是基于tdlas原理的气体传感技术，其原理为：每种待测气体都有一个固有的分子振动、转动频率，从而对特定频率/波长的红外激光信号具有吸收作用，被大家普遍称为气体的特征吸收光谱，当激光器发射的激光信号通过待测气体时，如果激光器发射的激光波长与待测气体的特征吸收光谱重合，则激光器发射出的激光信号会被待测气体吸收，且光吸收强度与气体分子浓度的关系满足朗伯-比尔定律。因此，通过探测红外激光与待测气体分子相互作用后特定波长光吸收强度的变化，即可实现对特定气体浓度的精确检测。
2、高选择性是激光气体传感器的一个重要指标。高选择性是指激光气体传感器只对待测目标气体有响应，对其它气体无响应，这是由于激光的单色性好，激光气体传感器内置激光器发射出的激光线宽窄，只会覆盖目标气体的特征吸收光谱。因此，现有的激光气体传感器满足了很高的选择性时，却只能测一种待测气体，无法兼顾高选择性和检测多种待测气体。
3、气体浓度分辨率是激光气体传感器的另一个重要指标。气体浓度分辨率指的是能够有效的分辨出两个相邻气体浓度的差值，差值越小，传感器探测精度越高。根据朗伯比尔定律，光吸收强度与气体分子的浓度和光吸收光程
4、以上问题，值得解决。
技术实现思路
1、为了克服现有气体激光传感器无法兼顾高选择性和检测多种待测气体，也无法满足高探测精度需求的问题，本专利技术提供一种具有等光程高分辨率多气体激光传感器及多气体检测方法，能够同时兼顾激光传感器的高选择性和多目标气体种类，还能同时兼顾传感器的高分辨率和高探测效率，提高了激光气体传感器的性能。
2、本专利技术技术方案如下所述：
3、具有等光程高分辨率多气体激光传感器，包括红外激光光源、气室骨架和光电探测器，其特征在于，所述红外激光光源包括多个激光发射器；
4、所述气室骨架包括正多边形的气室腔体，且正多边形的所述气室腔体的边数为4n+2，所述气室腔体的侧壁设有2n+1个平面反射面，且每间隔一个侧壁设置一个所述平面反射面，n为大于1的整数；
5、多个所述激光发射器非同时工作，且所述激光发射器发射的光线进入所述气室腔体，经若干平面反射面依次反射两轮，最后发射至所述光电探测器。
6、根据上述方案的本专利技术，所述气室骨架包括正六边形的气室腔体，该气室腔体的侧壁间隔设置有第一平面反射面、第二平面反射面和第三平面反射面；第一平面反射面与第二平面反射面的夹角、第二平面反射面与第三平面反射面的夹角、第三平面反射面与第一平面反射面的夹角均为60°。
7、进一步的，还包括上反射板，所述上反射板设有斜面反射面和抛物面反射面；所述斜面反射面的出射光依次经过第一平面反射面、第二平面反射面、第三平面反射面、第一平面反射面、第二平面反射面、第三平面反射面后，入射到所述抛物面反射面。
8、更进一步的，光线在所述第一平面反射面的第一个入射点位于第一平面反射面靠近红外激光光源一侧的半区域内，光线在所述第一平面反射面的第二个入射点位于第一平面反射面另一侧的半区域内。
9、进一步的，所述斜面反射面垂直于第一个平面反射面和最后一个平面反射面之间的夹面，以使得所述斜面反射面的出射光平行于该夹面。
10、进一步的，所述第一平面反射面的中点与所述第三平面反射面的中点的连线所在垂直面，在气室腔体内划分出用于布置红外激光光源的特定区域。
11、根据上述方案的本专利技术，平面反射面为表面镀金的硅片，且硅片与所述气室骨架可拆卸连接。
12、进一步的，所述气室骨架的侧壁对应平面反射面处设有打胶孔。
13、进一步的，所述斜面反射面和所述抛物面反射面的表面均镀有金、银、二氧化钛、五氧化二钒、二氧化硅、氧化镁或氮化硅。
14、根据上述方案的本专利技术，所述上反射板设有限位凸块，所述气室骨架设有限位凹槽，所述限位凹槽与所述限位凸块适配。
15、根据上述方案的本专利技术，还包括电路板，所述电路板与多个所述激光发射器连接，以控制多个激光发射器发出红外光线。
16、根据上述方案的本专利技术，还包括外防护罩，所述外防护罩的顶部设有上下贯穿的透气孔。
17、本专利技术还提供一种多气体检测方法，采用上述方案的具有等光程高分辨率多气体激光传感器进行气体检测，根据激光发射器的个数将一个检测周期等分为若干时间段，每个时间段控制其中一个激光发射器，且在一个检测周期内依次启动所有激光发射器完成多气体检测。
18、根据上述方案的本专利技术，其有益效果在于：
19、本专利技术的气体传感器内置多个不同波长的窄线宽红外激光光源，保证了气体传感器具有高选择性的同时增加了测量的目标气体种类；气体传感器采用4n+2边的正多边形结构气室骨架，具有一半边数的平面反射面以使光线在气室腔体内反射4n+2次，提高了光程长度，相比于其他气室骨架结构，能在光线反射次数较少的前提下进一步提高光程长度，从而兼顾气体传感器的探测效率和高分辨率；
20、且本专利技术利用平面反射的光学特性保证了激光光源发出的任意光线光程的一致性；不仅如此，该4n+2边的正多边形气室骨架结构满足反射次数等于正多边形的边数，便于设计人员快速确定反射次数，提高设计效率；
21、进一步的，六边形气室骨架结构还具有一个较大的布局区域，以便排布多个激光发射器，并且反射光线不易受到抛物面反射面的干涉，光线在气室腔体内稳定传播，最低损耗地输出气室腔体，确保检测精度；且在该特定区域(布局区域)内，任意一个位置垂直向上发射出的激光，光程均相等。
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1.具有等光程高分辨率多气体激光传感器，包括红外激光光源、气室骨架和光电探测器，其特征在于，所述红外激光光源包括多个激光发射器；
2.根据权利要求1所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，所述气室骨架包括正六边形的气室腔体，该气室腔体的侧壁间隔设置有第一平面反射面、第二平面反射面和第三平面反射面；第一平面反射面与第二平面反射面的夹角、第二平面反射面与第三平面反射面的夹角、第三平面反射面与第一平面反射面的夹角均为60°。
3.根据权利要求2所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，光线在所述第一平面反射面的第一个入射点位于第一平面反射面靠近红外激光光源一侧的半区域内，光线在所述第一平面反射面的第二个入射点位于第一平面反射面另一侧的半区域内。
4.根据权利要求1或3所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，还包括上反射板，所述上反射板设有斜面反射面和抛物面反射面；
5.根据权利要求4所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，所述斜面反射面和所述抛物面反射面的表面均镀有金、银、二氧化钛、五
6.根据权利要求2所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，所述第一平面反射面的中点与所述第三平面反射面的中点的连线所在垂直面，将气室腔体划分出用于布置红外激光光源的特定区域。
7.根据权利要求1所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，平面反射面为表面镀金的硅片，且硅片与所述气室骨架可拆卸连接。
8.根据权利要求7所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，所述气室骨架的侧壁对应平面反射面处设有打胶孔。
9.根据权利要求1所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，还包括上反射板，所述上反射板设有限位凸块，所述气室骨架设有限位凹槽，所述限位凹槽与所述限位凸块适配。
10.一种多气体检测方法，采用如权利要求1至9任一项所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器进行气体检测，其特征在于，根据激光发射器的个数将一个检测周期等分为若干时间段，每个时间段控制其中一个激光发射器，且在一个检测周期内依次启动所有激光发射器完成多气体检测。
...【技术特征摘要】
1.具有等光程高分辨率多气体激光传感器，包括红外激光光源、气室骨架和光电探测器，其特征在于，所述红外激光光源包括多个激光发射器；
2.根据权利要求1所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，所述气室骨架包括正六边形的气室腔体，该气室腔体的侧壁间隔设置有第一平面反射面、第二平面反射面和第三平面反射面；第一平面反射面与第二平面反射面的夹角、第二平面反射面与第三平面反射面的夹角、第三平面反射面与第一平面反射面的夹角均为60°。
3.根据权利要求2所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，光线在所述第一平面反射面的第一个入射点位于第一平面反射面靠近红外激光光源一侧的半区域内，光线在所述第一平面反射面的第二个入射点位于第一平面反射面另一侧的半区域内。
4.根据权利要求1或3所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，还包括上反射板，所述上反射板设有斜面反射面和抛物面反射面；
5.根据权利要求4所述的具有等光程高分辨率多气体激光传感器，其特征在于，所述斜面反射面和所述抛物面反射面的表面均镀有金、银、二氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：卿笃安，王艳波，罗诗文，尹金德，周泽文，
申请(专利权)人：深圳市诺安智能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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