高灵敏度、高稳定性的红外瓦斯传感器系统

摘要

本发明属于矿井安全的防爆气体探测设备领域，涉及高灵敏度、高稳定性的红外瓦斯传感器系统。含有光源、采样吸收气室、探测器，微处理器，和放大器。在微处理器控制的交变信号驱动下，光源发出脉冲光，光在吸收气室内经过多次反射，经窄带滤光片选择出不同波长的光，由探测器转换为两路电信号，一路为探测信号，一路为参考信号。电信号经放大器放大，再经微处理器进行A/D转化，得到两路数字信号，用探测信号除参考信号得到其比值，计算气体对光的吸收率，微处理器根据标准的测量吸收率与浓度曲线，用非线性校正算法得到被测气体的浓度值。使用本系统，光能利用率和检测灵敏度高，成本低，稳定性高，响应时间快及寿命长，生产工艺简单。

主权项

一种高灵敏度、高稳定性的红外瓦斯传感器系统，该系统包括光源、吸收气室、探测器组成的传感器，微处理器和放大器；其特征在于，所述吸收气室由两个凹形球面反射镜、一个凹形球面反射镜和一个凸形球面反射镜或一个凹形球面反射镜和一个平面反射镜构成；所述吸收气室由两高反射率的反射镜反射面相对放置，形成准光学谐振腔，光源和探测器同固定在一个反射镜侧，或分别固定在两个反射镜的反射面侧；光源在CPU微处理器输出的脉冲电源的脉冲驱动下发出两路脉冲光光束，两路脉冲光光束通过探测器的带通滤光片选择出两个不同信号波长的探测光和参考光，以目标气体对该两种光吸收率不同而构成差分探测；两路脉冲光光束经两个反射镜的反射面来回反射，多次反射后形成多次光路折叠，使红外光源与探测器之间符合成像关系，该光束进入探测器的接收面，形成探测器在以光源为物的光学系统共轭成像的位置，该探测器的位置设置在光路上的离焦位置，使光源像的明暗分布，不至于影响光束在红外探测器上的均匀性；所述探测器包括探测光电元件A和探测光电元件B两个红外光电元件，两个不同信号波长的探测光和参考光在进入探测器的接收面时，具有探测信号波长的探测光束进入与它相适应的探测光电元件A，具有参考信号波长的参考光束进入与它相适应的探测光电元件B，探测器将两种光信号转换为电信号后，经信号放大器进行放大，再经A/D转换器转化，得到的两路数字信号，输送至CPU微处理器进行数据处理，比较二者，计算出气体对信号波长光的吸收率，然后再根据标准的测量吸收率与浓度曲线，采用非线性校正算法得到被测气体的浓度值。