一种红外气体传感器及检测方法

摘要

针对现有矿用红外气体传感器所存在的不足，本发明提供一种红外气体传感器及检测方法；传感器包括外壳、內筒体、电路组件、光源、红外探测器、温度传感器、过滤膜、金属网、通气板；光源经调制，周期性地辐射光波，经待测气体吸收后，照射在红外探测器上，经滤波、放大，提取具有与光源调制相同周期的电信号；本产品在测量模式下对待测气体的浓度进行检测；在标定模式下对设备自身进行标定；本发明有益的技术效果是：本产品在恶劣环境中长期稳定与可靠运行，具有防爆性能，其在光源周期性辐射光波的加热下，形成了呼吸性气室，气室与光学系统为一体，能同时进行多种气体浓度的检测，其测量与标定方法简单、可靠。

主权项

一种红外气体传感器，包括外壳（1）、內筒体（2）和电路组件；其中，在內筒体（2）的外部套有外壳（1），在內筒体（2）的底部连接有电路组件；其特征在于：所述外壳（1）为中空圆筒，在外壳（1）的顶端设有向内伸展的台阶（11）；所述台阶（11）呈环形；在台阶（11）的顶部覆盖有一层过滤膜（12）；在台阶（11）的底部罩有一层金属网（13），金属网（13）的底面与通气板（14）相连接；所述通气板（14）为薄片金属盘状，在通气板（14）上均布有一圈贯穿孔（15）；即由过滤膜（12）、金属网（13）和通气板（14）将外壳（1）的顶部开口覆盖起来；所述內筒体（2）为顶部封口的中空圆筒，在內筒体（2）的底部设有向外延伸的环形边（21），在內筒体（2）的侧壁上设有一个进光口（22）；在环形边（21）上设有一个准三棱柱体，所述准三棱柱体由反射板（23）、挡光板（24）和弧形板（26）围绕而成，其中反射板（23）与挡光板（24）相连处的棱角边与进光口（22）左侧的內筒体（2）侧壁相连接，弧形板（26）的底边与环形边（21）的一段边缘相重合；在靠近挡光板（24）的环形边（21）上设有一个通孔（25）；內筒体（2）的顶面与通气板（14）的底面紧密接触；內筒体（2）的环形边（21）与外壳（1）的内壁相接；在环形边（21）与外壳（1）的连接处填充有环氧树脂密封；外壳（1）与内筒体（2）所围成的区域构成本红外气体传感器的气室（9）；即外界环境气体依次穿过过滤膜（12）、金属网（13）和通气板（14）的贯穿孔（15）后扩散并进入气室（9）；所述电路组件包括底板（3）、光源（4）、红外探测器（5）、温度传感器（6）和信号处理电路（7）；所述底板（3）为金属圆板且与环形边（21）的外径等长；底板（3）与环形边（21）的底面相连接，即通过底板（3）将內筒体（2）下方的开口封住；在底板（3）顶面的中央设有红外探测器（5）；在靠近红外探测器（5）的底板（3）顶面上设有温度传感器（6）；光源（4）设置在靠近挡光板（24）一侧的气室（9）端部，光源（4）的底部穿过通孔（25）后与底板（3）相连接；信号处理电路（7）安置在底板（3）上，并通过导线将红外探测器（5）、温度传感器（6）和光源（4）分别与信号处理电路（7）相连接；所述信号处理电路（7）的控制端与光源（4）相连，向光源（4）输送周期性的电压；信号处理电路（7）的信号输入端分别与红外探测器（5）以及温度传感器（6）的信号输出端相连接；所述光源（4）在周期性电压的驱动下产生周期性的辐射光波；光源（4）产生的周期性辐射光波经气室（9）反射后并穿过进光口（22）照射在红外探测器（5）上；光源（4）产生的周期性辐射光波对气室（9）内的气体进行周期性的加热，促使气室（9）内的气体周期性地膨胀收缩，从而实现气室（9）内的气体与外壳（1）外部的环境气体快速地进行气体交换，形成了“呼吸性气室”；红外探测器（5）将接收到的周期性辐射光波，转化为与辐射光波相同周期的电信号后传递至信号处理电路（7）；温度传感器（6）实时检测红外探测器（5）附近的温度并传递至信号处理电路（7），供信号处理电路（7）对红外探测器（5）传回的电信号做温度补偿。