專利名稱：溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器及檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測(cè)試或分析材料的設(shè)備，特別是利用紅外光測(cè)試氣體成分的的測(cè)試設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的紅外氣體檢測(cè)技術(shù)一般都是采用紅外光源和紅外接收器集成在同一電路板的同一平面上，紅外光源是通過鏡面反射原理返回到接收端的，光路通道大多采用管式螺旋形或管式45度反射型，光路通道被環(huán)封在ー個(gè)狹小的管狀腔體內(nèi)，光路通道光程短， 且經(jīng)過多次反射，紅外光源功率損失較大，使得該類傳感技術(shù)對(duì)氣體的檢測(cè)靈敏度和穩(wěn)定性不高。中國(guó)專利CN 101825566A和CN 102128804A公開的采用阿基米德螺旋形光路紅外氣體傳感器和n形折疊光路紅外氣體傳感器均采用在銅基體上切割光路槽并進(jìn)行金質(zhì)鍍膜エ藝，氣體通道采用冶金粉末網(wǎng)罩作為防護(hù)裝置。以上專利設(shè)計(jì)精巧，體積小，但加工難度和裝配誤差都較大，且一體化的設(shè)計(jì)氣體過濾網(wǎng)罩不可置換，清潔難度大。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的紅外氣體傳感器采用螺旋型或n型反射結(jié)構(gòu)整個(gè)光通道都是封閉ー個(gè)小的腔體內(nèi)，其光氣通道的開放度不夠，紅外光源自身的集熱會(huì)造出光腔與外界溫差，就會(huì)產(chǎn)生光通道內(nèi)壁結(jié)露或霧化的不足，本實(shí)用新型提供一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器及檢測(cè)裝置，該溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器及檢測(cè)裝置是ー種溫補(bǔ)一體、光氣隔離、單光束雙波長(zhǎng)、參檢同室的紅外吸收式氣體傳感器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是包括自上而下相互連接在一起的光杯、光筒及底座，光杯與光筒螺紋連接，安裝在底座的固定通孔內(nèi)的螺栓將底座固定在光筒底部，光杯上部裝有帶有外部接ロ 的信號(hào)處理電路板，信號(hào)處理電路板下方并列安裝著裝有紅外光源的聚光杯和裝有紅外接收器的集光杯，光杯底部凹槽里裝有光氣隔離鏡片，光筒靠近光杯一端筒壁上開有氣體交換孔，底座中心凹槽內(nèi)裝有反射鏡片，周邊設(shè)有氣體交換底孔。所述的紅外接收器為自身帶溫度傳感的參比檢測(cè)和氣體檢測(cè)一體式的熱電堆紅外探測(cè)器；或不帶溫度傳感但必須是參比檢測(cè)和氣體檢測(cè)一體的紅外探測(cè)器，并須將外置溫度傳感器緊貼在紅外探測(cè)器的外売上固定。所述的傳感器外設(shè)有金屬材料防護(hù)罩，防護(hù)罩頂帽與防護(hù)罩體螺紋連接，安裝在底部螺孔內(nèi)的螺栓將防護(hù)罩底座固定在防護(hù)罩體底部，防護(hù)罩體周邊設(shè)有氣體交換長(zhǎng)孔， 其內(nèi)壁上附有空氣過濾面料層，防護(hù)罩底座設(shè)有空氣過濾棉層。所述的集光杯和聚光杯表面鍍有金屬反光膜。所述的光筒內(nèi)表面鍍有金屬反光膜。所述的反射鏡片為表面經(jīng)高光潔拋光的整體金屬鑰板。[0010]所述的光杯上部信號(hào)處理電路板分為模擬放大板和帶微處理器控制板，放大板和控制板之間、電路板和光杯之間以及至外部接ロ的空間內(nèi)使用環(huán)氧樹脂澆封。所述的空氣過濾面料層為具有憎水憎油性能的透氣性高的空氣過濾面料。所述的光筒為兩端帶進(jìn)排氣孔的鍍膜密封腔室，其外部裝有定量氣體采集泵。所述的光氣隔離鏡片為藍(lán)寶石玻璃鏡片或氟化鈣鏡片。所述的信號(hào)處理電路板的電路結(jié)構(gòu)為微處理器通過調(diào)制電路與紅外光源相連接，紅外接收器連接參比放大電路和檢測(cè)放大電路，參比放大與檢測(cè)放大電路合成后產(chǎn)生氣體檢測(cè)信號(hào)經(jīng)高速A/D傳到微處理器，參比放大生成的鏡片污染信號(hào)經(jīng)高速A/D傳到微處理器，紅外接收器內(nèi)嵌的溫度傳感經(jīng)電路處理產(chǎn)生ー個(gè)溫度檢測(cè)信號(hào)同樣經(jīng)高速A/D傳到微處理器，微處理器將A/D轉(zhuǎn)換后的各信號(hào)數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)化為與氣體濃度成線性比例的 D/A可識(shí)別的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，再由D/A輸出ー個(gè)與氣體濃度成線性比例的模擬量信號(hào)值經(jīng)傳感器外部接ロ傳出，外部接ロ同時(shí)為微處理器提供電源和調(diào)零、校正等控制信號(hào)。一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體檢測(cè)裝置，是使用以上所述的溫補(bǔ)ー體紅外吸收式氣體傳感器的氣體檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型的聚光罩和集光罩中心線根據(jù)設(shè)計(jì)光程長(zhǎng)度按一定傾角延伸后交匯于紅外接收器和紅外光源的中心點(diǎn)對(duì)稱軸線的一點(diǎn)上，其光程長(zhǎng)度為該點(diǎn)到光源中心點(diǎn)直線長(zhǎng)度與該點(diǎn)到接收器中心點(diǎn)的直線長(zhǎng)度之和。這樣，通過設(shè)計(jì)不同的傾角改變光程長(zhǎng)度， 可以設(shè)計(jì)出不同量程跨度的紅外檢測(cè)器，大大提高了產(chǎn)品系列化的進(jìn)度。裝配在光杯上的隔離鏡片用于隔離紅外探測(cè)器與光氣通道，保持紅外探測(cè)器集光罩內(nèi)的空氣穩(wěn)定性，使得本技術(shù)設(shè)備可用于室外環(huán)境下，不受高速氣流和高潮濕度的影響， 確保設(shè)備了的檢測(cè)穩(wěn)定性。隔離鏡片應(yīng)采用能夠至少透過3um 6um的寬頻紅外光譜頻段， 優(yōu)先選用藍(lán)寶石玻璃鏡片或氟化鈣鏡片。在本技術(shù)中采用的反射鏡片為整體鑰金屬材料，表面進(jìn)行高光潔度拋光處理，對(duì)紅外光譜具有良好的反射效率。由于鑰自身具有良好的導(dǎo)熱性能和穩(wěn)定的抗氧化狀態(tài)，能在最短的時(shí)間里和環(huán)境溫度相平衡，因此即使紅外光源照射在鏡片上也不會(huì)產(chǎn)生集熱溫差而造成霧化現(xiàn)象，有效的解決了紅外氣體傳感器因光通道霧化而產(chǎn)生的誤報(bào)等問題。反射鏡片的反射面中心通過支架或光筒平行的固定在聚光罩和集光罩中心線延長(zhǎng)線交點(diǎn)位置， 用以確保光路的反射效應(yīng)。焊接有紅外光源和紅外接收器的電路板固定在光杯的上部并用環(huán)氧樹脂灌封，確保電路板的安全性。本實(shí)用新型是溫補(bǔ)一體、光氣隔離、單光束雙波長(zhǎng)、參檢同室的紅外吸收式氣體傳感檢測(cè)技木。該技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，易于產(chǎn)業(yè)化成果轉(zhuǎn)化，克服了現(xiàn)有紅外氣體檢測(cè)技術(shù)中存在的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、光通道易霧化、誤報(bào)、零漂等問題，大大提高了紅外氣體傳感技術(shù)的檢測(cè)靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性。

圖I為本實(shí)用新型傳感器的結(jié)構(gòu)剖視示意圖，圖2為圖I中傳感器底座的示意圖，圖3為本實(shí)用新型外層防護(hù)罩示意圖，[0024]圖4為本實(shí)用新型電路原理方框圖。圖中，1.紅外接收器,2.光杯,3.光氣隔離鏡片,4.光筒,5.螺栓，6.底座,7.反射鏡片，8.氣體交換底孔，9.紅外光線，10.氣體交換孔，11.紅外光源，12.信號(hào)處理電路板，13.外部接ロ，14.集光杯，15.聚光杯，16固定通孔，17.空氣過濾棉層，18.底部螺孔， 19.空氣過濾面料層，20.內(nèi)部空腔，21.防護(hù)罩頂帽，22.防護(hù)罩體，23.防護(hù)罩底座，24.氣體交換長(zhǎng)孔。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
是，如圖所示實(shí)施例I，一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是包括自上而下相互連接在一起的光杯2、光筒4及底座6，光杯與光筒螺紋連接，安裝在底座的固定通孔16內(nèi)的螺栓5將底座固定在光筒底部，光杯上部裝有帶有外部接ロ 13的信號(hào)處理電路板12，信號(hào)處理電路板下方并列安裝著裝有紅外光源11的聚光杯15和裝有紅外接收器I的集光杯 14,光杯底部凹槽里裝有光氣隔離鏡片3,光筒靠近光杯一端筒壁上開有氣體交換孔10,底座中心凹槽內(nèi)裝有反射鏡片7，周邊設(shè)有氣體交換底孔8。所述的紅外接收器為自身帶溫度傳感的參比檢測(cè)和氣體檢測(cè)一體式的熱電堆紅外探測(cè)器。紅外光源應(yīng)選用溫升速度快的小型盤管式紅外燈泡，其時(shí)間常數(shù)T優(yōu)于300ms。光杯用于固定和裝配紅外光源、紅外探測(cè)器及電路板，光杯內(nèi)配置紅外光源聚光罩和紅外接收器集光罩，并將隔離鏡片緊貼光杯內(nèi)兩個(gè)光罩平面上固定。所述的傳感器外設(shè)有金屬材料防護(hù)罩，防護(hù)罩頂帽21與防護(hù)罩體22螺紋連接，安裝在底部螺孔內(nèi)的螺栓將防護(hù)罩底座23固定在防護(hù)罩體底部，防護(hù)罩體周邊設(shè)有氣體交換長(zhǎng)孔24，其內(nèi)壁上附有空氣過濾面料層19，防護(hù)罩底座設(shè)有空氣過濾棉層17。所述的光杯上部信號(hào)處理電路板分為模擬放大板和帶微處理器控制板，放大板和控制板之間、電路板和光杯之間以及至外部接ロ的空間內(nèi)使用環(huán)氧樹脂澆封。實(shí)施例2，一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是包括自上而下相互連接在一起的光杯2、光筒4及底座6，光杯與光筒螺紋連接，安裝在底座的固定通孔16內(nèi)的螺栓5將底座固定在光筒底部，光杯上部裝有帶有外部接ロ 13的信號(hào)處理電路板12，信號(hào)處理電路板下方并列安裝著裝有紅外光源11的聚光杯15和裝有紅外接收器I的集光杯 14,光杯底部凹槽里裝有光氣隔離鏡片3,光筒靠近光杯一端筒壁上開有氣體交換孔10, 底座中心凹槽內(nèi)裝有反射鏡片7，周邊設(shè)有氣體交換底孔8。所述的光筒內(nèi)表面鍍有金屬反光膜。所述的集光杯和聚光杯表面鍍有金屬反光膜。所述的光筒下部設(shè)置氣體導(dǎo)入擋條。所述的傳感器外設(shè)有金屬材料防護(hù)罩，防護(hù)罩頂帽21與防護(hù)罩體22螺紋連接，安裝在底部螺孔內(nèi)的螺栓將防護(hù)罩底座23固定在防護(hù)罩體底部，防護(hù)罩體周邊設(shè)有氣體交換長(zhǎng)孔24，其內(nèi)壁上附有空氣過濾面料層19，防護(hù)罩底座設(shè)有空氣過濾棉層17。所述的空氣過濾面料層為具有憎水憎油性能的透氣性高的空氣過濾面料。所述的光杯上部信號(hào)處理電路板分為模擬放大板和帶微處理器控制板，放大板和控制板之間、電路板和光杯之間以及至外部接ロ的空間內(nèi)使用環(huán)氧樹脂澆封。所述的紅外接收器為不帶溫度傳感但必須是參比檢測(cè)和氣體檢測(cè)一體的紅外探測(cè)器，并須將外置溫度傳感器緊貼在紅外探測(cè)器的金屬外売上固定。[0034]實(shí)施例3，一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是包括自上而下相互連接在一起的光杯2、光筒4及底座6，光杯與光筒螺紋連接，安裝在底座的固定通孔16內(nèi)的螺栓5將底座固定在光筒底部，光杯上部裝有帶有外部接ロ 13的信號(hào)處理電路板12，信號(hào)處理電路板下方并列安裝著裝有紅外光源11的聚光杯15和裝有紅外接收器I的集光杯 14,光杯底部凹槽里裝有光氣隔離鏡片3,光筒靠近光杯一端筒壁上僅開ー個(gè)氣體交換孔 10作為排氣孔，底座中心凹槽內(nèi)裝有反射鏡片7，底部?jī)H設(shè)ー個(gè)氣體交換底孔8作為進(jìn)氣孔。所述的光筒內(nèi)表面鍍有金屬反光膜。所述的集光杯和聚光杯表面鍍有金屬反光膜。所述的光筒為兩端帶進(jìn)排氣孔的鍍膜密封腔室，其外部裝有定量氣體采集泵作為獨(dú)立傳感器使用。所述的紅外接收器為自身帶溫度傳感的參比檢測(cè)和氣體檢測(cè)一體式的熱電堆紅外探測(cè)器。所述的傳感器外設(shè)有氣體采集泵，氣體采集泵進(jìn)口和出口處設(shè)有空氣過濾棉層 17。所述的空氣過濾面料層為具有憎水憎油性能的透氣性高的空氣過濾面料。所述的光杯上部信號(hào)處理電路板分為模擬放大板和帶微處理器控制板，放大板和控制板之間、電路板和光杯之間以及至外部接ロ的空間內(nèi)使用環(huán)氧樹脂澆封。實(shí)施例4，一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是包括自上而下相互連接在一起的光杯2、光筒4及底座6，光杯與光筒螺紋連接，安裝在底座的固定通孔16內(nèi)的螺栓5將底座固定在光筒底部，光杯上部裝有帶有外部接ロ 13的信號(hào)處理電路板12，信號(hào)處理電路板下方并列安裝著裝有紅外光源11的聚光杯15和裝有紅外接收器I的集光杯
14,光杯底部凹槽里裝有光氣隔離鏡片3,光筒靠近光杯一端筒壁上開有氣體交換孔10,底座中心凹槽內(nèi)裝有反射鏡片7，周邊設(shè)有氣體交換底孔8。所述的光筒內(nèi)表面鍍有金屬反光膜。所述的集光杯和聚光杯表面鍍有金屬反光膜。所述的光筒為兩端帶進(jìn)排氣孔的鍍膜密封腔室，其外部裝有定量氣體采集泵。所述的紅外接收器為自身帶溫度傳感的參比檢測(cè)和氣體檢測(cè)一體式的熱電堆紅外探測(cè)器。所述的傳感器外設(shè)有金屬材料防護(hù)罩，防護(hù)罩頂帽21與防護(hù)罩體22螺紋連接，安裝在底部螺孔內(nèi)的螺栓將防護(hù)罩底座23固定在防護(hù)罩體底部，防護(hù)罩體周邊設(shè)有氣體交換長(zhǎng)孔24，其內(nèi)壁上附有空氣過濾面料層19，防護(hù)罩底座設(shè)有空氣過濾棉層17。所述的空氣過濾面料層為具有憎水憎油性能的透氣性高的空氣過濾面料。所述的光杯上部信號(hào)處理電路板分為模擬放大板和帶微處理器控制板，放大板和控制板之間、電路板和光杯之間以及至外部接ロ的空間內(nèi)使用環(huán)氧樹脂澆封。所述的信號(hào)處理電路板的電路結(jié)構(gòu)為微處理器通過調(diào)制電路與紅外光源相連接，紅外接收器連接參比放大電路和檢測(cè)放大電路，參比放大與檢測(cè)放大電路合成后產(chǎn)生氣體檢測(cè)信號(hào)經(jīng)高速A/D傳到微處理器，參比放大生成的鏡片污染信號(hào)經(jīng)高速A/D傳到微處理器，紅外接收器內(nèi)嵌的溫度傳感經(jīng)電路處理產(chǎn)生ー個(gè)溫度檢測(cè)信號(hào)同樣經(jīng)高速A/D傳到微處理器，微處理器將A/D轉(zhuǎn)換后的各信號(hào)數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)化為與氣體濃度成線性比例的 D/A可識(shí)別的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，再由D/A輸出ー個(gè)與氣體濃度成線性比例的模擬量信號(hào)值經(jīng)傳感器外部接ロ傳出，外部接ロ同時(shí)為微處理器提供電源和調(diào)零、校正等控制信號(hào)。
權(quán)利要求1.一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是包括自上而下相互連接在一起的光杯、光筒及底座，光杯與光筒螺紋連接，安裝在底座的固定通孔內(nèi)的螺栓將底座固定在光筒底部，光杯上部裝有帶有外部接ロ的信號(hào)處理電路板，信號(hào)處理電路板下方并列安裝著裝有紅外光源的聚光杯和裝有紅外接收器的集光杯，光杯底部凹槽里裝有光氣隔離鏡片， 光筒靠近光杯一端筒壁上開有氣體交換孔，底座中心凹槽內(nèi)裝有反射鏡片，周邊設(shè)有氣體交換底孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是所述的傳感器外設(shè)有金屬材料防護(hù)罩，防護(hù)罩頂帽與防護(hù)罩體螺紋連接，安裝在底部螺孔內(nèi)的螺栓將防護(hù)罩底座固定在防護(hù)罩體底部，防護(hù)罩體周邊設(shè)有氣體交換長(zhǎng)孔，其內(nèi)壁上附有空氣過濾面料層，防護(hù)罩底座設(shè)有空氣過濾面層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是所述的集光杯和聚光杯表面鍍有金屬反光膜，所述的光筒內(nèi)表面鍍有金屬反光膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是所述的紅外接收器為自身帶溫度傳感的參比檢測(cè)和氣體檢測(cè)一體式的熱電堆紅外探測(cè)器；或不帶溫度傳感但必須是參比檢測(cè)和氣體檢測(cè)一體的紅外探測(cè)器，并須將外置溫度傳感器緊貼在紅外探測(cè)器的外売上固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是所述的反射鏡片為表面經(jīng)高光潔拋光的整體金屬鑰板，光氣隔離鏡片為藍(lán)寶石玻璃鏡片或氟化鈣鏡片。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是所述的光杯上部信號(hào)處理電路板分為模擬放大板和帶微處理器控制板，放大板和控制板之間、電路板和光杯之間以及至外部接ロ的空間內(nèi)使用環(huán)氧樹脂澆封。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是所述的空氣過濾面料層為具有憎水憎油性能的透氣性高的空氣過濾面料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是所述的光筒為兩端帶進(jìn)排氣孔的鍍膜密封腔室，其外部裝有定量氣體采集泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是所述的信號(hào)處理電路板的電路結(jié)構(gòu)為微處理器通過調(diào)制電路與紅外光源相連接，紅外接收器連接參比放大電路和檢測(cè)放大電路，參比放大與檢測(cè)放大電路合成后產(chǎn)生氣體檢測(cè)信號(hào)經(jīng)高速A/D 傳到微處理器，參比放大生成的鏡片污染信號(hào)經(jīng)高速A/D傳到微處理器，紅外接收器內(nèi)嵌的溫度傳感經(jīng)電路處理產(chǎn)生ー個(gè)溫度檢測(cè)信號(hào)同樣經(jīng)高速A/D傳到微處理器，微處理器將 A/D轉(zhuǎn)換后的各信號(hào)數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)化為與氣體濃度成線性比例的D/A可識(shí)別的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)， 再由D/A輸出ー個(gè)與氣體濃度成線性比例的模擬量信號(hào)值經(jīng)傳感器外部接ロ傳出，外部接 ロ同時(shí)為微處理器提供電源和調(diào)零、校正等控制信號(hào)。
10.一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體檢測(cè)裝置，其特征是使用權(quán)利要求1-9之一所述的溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器的氣體檢測(cè)裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器及檢測(cè)裝置屬于借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測(cè)試或分析材料的設(shè)備，特別是利用紅外光測(cè)試氣體成分的的測(cè)試設(shè)備。該溫補(bǔ)一體紅外吸收式氣體傳感器，其特征是包括自上而下相互連接在一起的光杯、光筒及底座，光杯與光筒螺紋連接，安裝在底座的固定通孔內(nèi)的螺栓將底座固定在光筒底部，光杯上部裝有帶有外部接口的信號(hào)處理電路板，信號(hào)處理電路板下方并列安裝著裝有紅外光源的聚光杯和裝有紅外接收器的集光杯，光杯底部凹槽里裝有光氣隔離鏡片，光筒靠近光杯一端筒壁上開有氣體交換孔，光筒下部設(shè)置氣體導(dǎo)入擋條，底座中心凹槽內(nèi)裝有反射鏡片，周邊設(shè)有氣體交換底孔。
文檔編號(hào)G01N21/35GK202339320SQ20112044913
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者劉紅亮, 徐月清, 王兆祥, 王 忠 申請(qǐng)人:濟(jì)南火哨安全科技有限公司