一種基于微氣流的紅外氣體探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣體檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于微氣流的紅外氣體探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外光譜是目前氣體檢測的一種常用方法。傳統(tǒng)的通過紅外光譜吸收方式進(jìn)行氣體檢測的探測器都是采用熱釋電紅外傳感器，熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*lmm的探測元件。熱釋電傳感器的主要缺點(diǎn)是對紅外波長敏感區(qū)太寬，幾乎所有紅外區(qū)的光譜對熱釋電傳感器都有影響。因此為了提高熱釋電傳感器的抗干擾性能，傳統(tǒng)的方式在光路和電路上都需要做大量抗干擾處理工作，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和電路降低了設(shè)備的可靠性，也限制了紅外吸收探測的精度。目前紅外光譜的探測器一般是采用熱釋電傳感器。這種傳感器具有受溫度濕度影響大，感應(yīng)光譜范圍太寬等影響，因此檢測靈敏度比較低，為了解決這一問題，提出了一種新的紅外探測方法，采用微氣流的檢測方法，很好的避免了上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有氣體檢測存在的上述不足，提供一種新的基于微氣流的紅外氣體探測器，采用微氣流檢測，避免受溫度濕度影響，將紅外檢測技術(shù)提高一個數(shù)量級。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種基于微氣流的紅外氣體探測器，包括第一控溫室、微晶玻璃氣室、毛細(xì)玻璃管、第二控溫室、盤旋毛細(xì)玻璃管、精密流量探測器、信號處理單元和單向閥，微晶玻璃氣室設(shè)置于第一控溫室上，盤旋毛細(xì)玻璃管設(shè)置于第二控溫室上，微晶玻璃氣室的一端通過毛細(xì)玻璃管與盤旋毛細(xì)玻璃管的一端連接，盤旋毛細(xì)玻璃管的另一端與精密流量探測器的輸入端連接，精密流量探測器的輸出端與信號處理單元連接，同時還通過單向閥與微晶玻璃氣室的另一端連接;第一控溫室用于控制整個微晶玻璃氣室初始溫度為Ta，第二控溫室用于控制整個盤旋毛細(xì)玻璃管初始溫度為Tb，且Ta>Tb。
[0005]按上述方案，所述第一控溫室和第二控溫室均采用TEC制冷片。
[0006]按上述方案，所述微晶玻璃氣室為微晶玻璃的探測氣室，探測氣室的相對的兩面鍍有反射膜(通過反射膜，使得紅外光線在微晶玻璃氣室中反復(fù)反射增加光程，確保入射光線全部被吸收)。
[0007]按上述方案，所述精密流量傳感器采用瑞士 Sensir 1n公司推出的第三代MEMS流量傳感器。
[0008]本發(fā)明的工作原理:微晶玻璃氣室、毛細(xì)玻璃管、盤旋毛細(xì)玻璃管為聯(lián)通一體的整體，并充滿了 100%的待測氣體;精密流量探測器用于對氣體的微流量數(shù)字化測量，精確測得盤旋毛細(xì)玻璃管中的流量，信號處理單元用于將精密流量探測器測得的流量信號換算成濃度信號。初始狀態(tài)時第一控溫室控制微晶玻璃氣室溫度為Ta，第二控溫室控制盤旋毛細(xì)玻璃管溫度為Tb，Ta>Tb。因為溫差的關(guān)系微晶玻璃氣室中的氣室就會發(fā)生流動，通過精密流量探測器檢測到的流量為初始流量La，當(dāng)紅外光照射到微晶玻璃氣室上時，因為微晶玻璃氣室中含有被測標(biāo)準(zhǔn)氣體，則紅外光中與被測氣體響應(yīng)的波段就被氣體吸收，氣體吸收了紅外光之后能量增加溫度上升，微晶玻璃氣室中氣體的溫度在以前Ta的基礎(chǔ)上上升一個溫度A T，因為溫度的上升就會引起流量的變化，因此流量也會上升△ L，其中流量的變化就會反應(yīng)氣室中濃度的含量，濃度的含量已知由此可以推斷出微晶玻璃氣室入射光強(qiáng)的含量。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
1、用微氣流檢測，避免受溫度濕度影響，很好的解決了目前紅外檢測中探測器的精度問題，將紅外檢測技術(shù)提高一個數(shù)量級，避免了傳統(tǒng)的熱釋電探測器所帶來的抗干擾差的問題，提高了紅外探測器的檢測精度，采用這種探測器檢測精度可以達(dá)到0.1ppm的精度；
2、MEMS精密流量傳感器的流量傳感器芯片集成度高，體積只有一粒綠豆大小，這種傳感器可以探測介質(zhì)流量，精確度低至InL/min，同時具備非常高的反復(fù)精確度，其動作時間在毫秒范圍內(nèi)，在測量過程中MEMS精密流量傳感器與介質(zhì)不需要發(fā)生接觸，可以隔著毛細(xì)玻璃管壁對其內(nèi)介質(zhì)流量進(jìn)行測量。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明基于微氣流的紅外氣體探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明微晶玻璃氣室的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1-第一控溫室，2-微晶玻璃氣室，3-毛細(xì)玻璃管，4-第二控溫室，5-盤旋毛細(xì)玻璃管，6-精密流量探測器，7-信號處理單元，8-單向閥，21 -反射膜。
【具體實施方式】
[0011]下面通過實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明所述的基于微氣流的紅外氣體探測器，包括第一控溫室1、微晶玻璃氣室2、毛細(xì)玻璃管3、第二控溫室4、盤旋毛細(xì)玻璃管5、精密流量探測器6、信號處理單元7和單向閥8，微晶玻璃氣室2設(shè)置于第一控溫室I上，盤旋毛細(xì)玻璃管5設(shè)置于第二控溫室4上，微晶玻璃氣室2的一端通過毛細(xì)玻璃管3與盤旋毛細(xì)玻璃管5的一端連接，盤旋毛細(xì)玻璃管5的另一端與精密流量探測器6的輸入端連接，精密流量探測器6的輸出端與信號處理單元7連接，同時還通過單向閥8與微晶玻璃氣室2的另一端連接。單向閥8的主要作用是確保盤旋毛細(xì)玻璃管5的氣體不會回流到微晶玻璃氣室2，氣體只從微晶玻璃氣室2經(jīng)毛細(xì)玻璃管3流入盤旋毛細(xì)玻璃管5;第一控溫室I用于控制整個微晶玻璃氣室2初始溫度為Ta，第二控溫室4用于控制整個盤旋毛細(xì)玻璃管5初始溫度為Tb，且Ta>Tb。
[0013]第一控溫室I和第二控溫室4均采用TEC制冷片。
[0014]如圖2所示，微晶玻璃氣室2為微晶玻璃的探測氣室，探測氣室的相對的兩面鍍有反射膜21，通過反射膜21使得紅外光線在微晶玻璃氣室2中反復(fù)反射增加光程，確保入射光線全部被吸收。
[0015]精密流量傳感器采用瑞士 Sensir1n公司推出的第三代MEMS流量傳感器，芯片集成度高，體積只有一粒綠豆大小，這種傳感器可以探測介質(zhì)流量，精確度低至納升、分鐘，同時具備非常高的反復(fù)精確度，其動作時間在毫秒范圍內(nèi)，在測量過程中MEMS精密流量傳感器與介質(zhì)不需要發(fā)生接觸，可以隔著毛細(xì)玻璃管壁對其內(nèi)介質(zhì)流量進(jìn)行測量。
[0016]工作時，微晶玻璃氣室2、毛細(xì)玻璃管3、盤旋毛細(xì)玻璃管5為聯(lián)通一體的整體，并充滿了 100%的待測氣體;MEMS精密流量探測器6用于對氣體的微流量數(shù)字化測量，精確測得盤旋毛細(xì)玻璃管5中的流量，信號處理單元7用于將MEMS精密流量探測器6測得的流量信號換算成濃度信號。初始狀態(tài)時第一控溫室I控制微晶玻璃氣室2溫度為Ta，第二控溫室4控制盤旋毛細(xì)玻璃管5溫度為Tb，Ta>Tb。因為溫差的關(guān)系微晶玻璃氣室2中的氣室就會發(fā)生流動，通過MEMS精密流量探測器6檢測到的流量為初始流量La，當(dāng)紅外光照射到微晶玻璃氣室2上時，因為微晶玻璃氣室2中含有被測標(biāo)準(zhǔn)氣體，則紅外光中與被測氣體響應(yīng)的波段就被氣體吸收，氣體吸收了紅外光之后能量增加溫度上升，微晶玻璃氣室2中氣體的溫度在以前Ta的基礎(chǔ)上上升一個溫度A T，因為溫度的上升就會引起流量的變化，因此流量也會上升△ L，其中流量的變化就會反應(yīng)氣室中濃度的含量，濃度的含量已知由此可以推斷出微晶玻璃氣室2入射光強(qiáng)的含量。
[0017]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種基于微氣流的紅外氣體探測器，其特征在于:包括第一控溫室、微晶玻璃氣室、毛細(xì)玻璃管、第二控溫室、盤旋毛細(xì)玻璃管、精密流量探測器、信號處理單元和單向閥，微晶玻璃氣室設(shè)置于第一控溫室上，盤旋毛細(xì)玻璃管設(shè)置于第二控溫室上，微晶玻璃氣室的一端通過毛細(xì)玻璃管與盤旋毛細(xì)玻璃管的一端連接，盤旋毛細(xì)玻璃管的另一端與精密流量探測器的輸入端連接，精密流量探測器的輸出端與信號處理單元連接，同時還通過單向閥與微晶玻璃氣室的另一端連接;第一控溫室用于控制整個微晶玻璃氣室初始溫度Ta，第二控溫室用于控制整個盤旋毛細(xì)玻璃管初始溫度為Tb，且Ta>Tb。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微氣流的紅外氣體探測器，其特征在于:所述第一控溫室和第二控溫室均采用TEC制冷片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微氣流的紅外氣體探測器，其特征在于:所述微晶玻璃氣室為微晶玻璃的探測氣室，探測氣室的相對的兩面鍍有反射膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微氣流的紅外氣體探測器，其特征在于:所述精密流量傳感器采用瑞士 Sensir 1n公司推出的第三代MEMS流量傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于微氣流的紅外氣體探測器，包括第一控溫室、微晶玻璃氣室、毛細(xì)玻璃管、第二控溫室、盤旋毛細(xì)玻璃管、精密流量探測器、信號處理單元和單向閥，微晶玻璃氣室設(shè)置于第一控溫室上，盤旋毛細(xì)玻璃管設(shè)置于第二控溫室上，微晶玻璃氣室的一端通過毛細(xì)玻璃管與盤旋毛細(xì)玻璃管的一端連接，盤旋毛細(xì)玻璃管的另一端與精密流量探測器的輸入端連接，精密流量探測器的輸出端與信號處理單元連接，同時還通過單向閥與微晶玻璃氣室的另一端連接；第一控溫室用于控制整個微晶玻璃氣室初始溫度為Ta，第二控溫室用于控制整個盤旋毛細(xì)玻璃管初始溫度為Tb，且Ta＞Tb。本發(fā)明采用微氣流檢測，避免受溫度濕度影響，將紅外檢測技術(shù)提高一個數(shù)量級。
【IPC分類】G01N21/3504
【公開號】CN105588815
【申請?zhí)枴緾N201610130182
【發(fā)明人】劉曉波, 史會軒, 覃兆宇, 劉曉麗
【申請人】國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月8日