[发明专利]气体浓度测量装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及气体检测领域，具体涉及一种用于气体浓度测量的测量 装置。

【背景技术】

目前在医疗设备领域的气体浓度检测仪的测量原理一般都是基于非 色散红外光谱分析技术，即根据被测气体对某一波段红外光的吸收特性， 选择特定波段的红外光通过气体样本，红外光的衰减量与被测气体样本的 浓度符合Beer-Lambert定律。由于不同的被检测气体对特定波长的红外光 有吸收作用，测量经吸收衰减后的光强就可以计算得到被测气体中感兴趣 的组分含量。例如，现有用来检测混合气体中气体浓度的测量设备与方法， 包括对人体呼吸气体中二氧化碳(CO2)、笑气(N₂O)、麻醉气体(如地氟 醚(Desflurane)、异氟醚(Isoflurane)、氟烷(Halothane)、七氟醚 (Sevoflurane)、氨氟醚(Enflurane)等气体浓度进行测量的一些装置， 利用了红外光谱吸收原理，从待测气体中抽取一定量的样本送入检测气室 中，通过一个红外探测器，测量经过检测气室后的一组特定波长的红外光 强。如CO₂浓度检测仪利用CO₂分子在红外光波长4.26um处有一个显著 的吸收峰，通过检测4.26um波段红外光的衰减量来计算出相应的CO₂浓 度，而N₂O浓度检测仪则利用N₂O分子在红外光波长3.9um处有一个显 著的吸收峰，通过检测3.9um波段红外光的衰减量来计算出相应的N₂O浓 度。

对应不同的波段采用同一探测器和信号处理电路，在同一时刻只能保 证一种气体在某一特定检测范围区域内的精度，然而，医用气体浓度检测 领域内常需要同时检测多种气体，现有的一种做法是采用透光片轮和安装 在透光片轮上的若干滤光片，透光片轮可旋转，宽光谱的红外光依次透过 滤光片，得到与被测气体相对应的窄带光，窄带光通过充有被测气体的气 室后照射在传感器上，传感器将光信号转变为电信号输出到后续的处理器 进行处理，从而可检测出不同光通道的光吸收情况。但这种方案存在着以 下缺点：

1、由于多通道的光共用同样的探头设计和后续信号处理电路，通道之 间存在相互干扰，影响测量结果的一致性、准确性和稳定性。

2、传感器的响应度低。

【发明内容】

本发明的主要目的就是提供一种能够同时测量多种气体浓度的气体浓 度测量装置，其传感器对光信号的响应度高、信噪比好。

本发明的次一目的就是提供一种能够同时测量多种气体浓度的气体浓 度测量装置，其输出的信号一致性好、稳定性和准确性高且结构简单、成 本低。

为实现上述目的，本发明提供一种气体浓度测量装置，包括：

光源，用于提供红外光；

传感器，用于感测光信号并将所述光信号转换成电信号后输出；

光源限形孔，其位于所述光源和所述传感器之间光路上，用于改变所 述光源射出的光束形状，所述光源限形孔的形状与传感器的感光区域的形 状相匹配；

可旋转斩波轮，位于所述光源和传感器之间，所述斩波轮上开有至少 两个滤光通孔；

至少两个滤光片，所述滤光片分别安装于所述滤光通孔中，用于透过 特定波段的带通光；

测量气室，用于容纳被测气体，所述测量气室设置于所述斩波轮和传 感器之间的光路上，所述光源发出的光顺序经过滤光片和测量气室后照射 到所述传感器上。

其中，所述传感器的感光区域的形状优选为方形，所述光源限形孔的 形状优选为扇形或梯形或方形，且所述光源限形孔的宽度和长度分别等于 或大于所述感光区域的宽度和长度。

在所述斩波轮的两侧分别紧贴有前盖板和后盖板，所述前盖板和后盖 板上开有与滤光通孔相对应的通光孔，所述通光孔的形状与传感器的感光 区域的形状相匹配。

所述滤光通孔和后盖板通光孔的形状为扇形或梯形或方形，所述滤光 通孔和后盖板通光孔的宽度和长度分别等于或大于所述感光区域的宽度 和长度。

在改进的实施例中，所述滤光片的光学参数配置至少根据中心波长、 透过率和半波宽选定，所述斩波轮上各个滤光片的透过率和半波宽的乘积 都属于同一数量级。