[实用新型]一种微型中红外气体浓度监测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于气体浓度监测领域，具体涉及一种微型中红外气体浓度监测装置，采用微型结构、双波长红外监测原理、自带数字信号处理和温度补偿的适用于中红外波段的气体浓度监测装置。

背景技术

双波长红外气体浓度监测是目前研究的热点之一，具备如下优点：能测量多种气体、测量范围宽、灵敏度高、精度高、稳定性好、具有良好的选择性、可靠性高、寿命长。

在很多领域对气体浓度监测装置的外形尺寸要求较为严格，本装置在安装和应用的诸多场所具有明显优势，是开发者追求的目标。在装置的气室结构设计方面，以往多采用有焦点的反射气室来获得红外光在气室内的多次反射，使得红外探测器能够得到足以反映被测气体浓度变化的信号强度。但是构造一个有焦点的反射气室，需要进行严格的计算并通过精密加工才能获得，这就增加了气室的开发成本。通常，要在微小的装置上集成较复杂的数字信号处理电路，因为空间的限制是比较困难的，人们只得采用复杂的外部电路开发来反映被测气体的浓度，这种做法增加了装置二次开发的成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种微型中红外气体浓度监测装置，该装置采用双波长红外监测原理，辅以合理的微型结构设计形成一个无焦点的多次反射气室，自带数字信号处理、温度补偿，并具有数字信号输出和OC报警输出功能，具有监测精度高、稳定可靠等优点，满足中红外吸收区气体的浓度监测的需要。

本实用新型采用的技术方案为：一种微型中红外气体浓度监测装置，由防水透气膜1，外壳2，过滤网3，气室壁Ⅰ4，气室壁Ⅱ5，气室壁Ⅲ6，内衬7，电路板Ⅰ8，电路板Ⅱ9，6个电路引脚10，中红外光源11，双通道红外探测器12组成一个整体。其构造是：防水透气膜1紧贴在外壳2上，过滤网3，气室壁Ⅰ4，气室壁Ⅱ5，气室壁Ⅲ6，内衬7，电路板Ⅰ8，电路板Ⅱ9，依次装入外壳之内并粘接牢固，中红外光源11和双通道红外探测器12装在电路板Ⅰ8上，6个电路引脚10焊接在电路板Ⅱ9上，并伸出装置以便于与外部的电连接，电路板Ⅰ8和电路板Ⅱ9之间的空隙灌注密封胶形成密封层14，底部使用盖板15封住。焊接在电路板Ⅰ8上的中红外光源11和双通道红外探测器12通过内衬7隔离，并通过气室壁Ⅲ6上的孔发出或接收红外光，双通道红外探测器12前面设置有参比滤光片16和测量滤光片17，分别通过气室壁Ⅲ6上的透光孔19、20接收红外光强信号，所述的参比滤光片16和测量滤光片17均为窄带干涉滤光片，可通过选择不同波长的滤光片对不同的气体进行测量，气室壁Ⅰ4、气室壁Ⅱ5和气室壁Ⅲ6形成一个无焦点多次反射气室22，气室壁Ⅰ4形成气室的顶面，其上有进气孔21允许气体进入气室，气室壁Ⅱ5形成气室的侧壁并提供气室空间，气室壁Ⅲ6形成气室的底面和提供红外光进入和射出气室的孔，气室内壁面全部镀金反射膜以增加反射率，中红外光源11通过气室壁Ⅲ6上的光源孔18伸入无焦点多次反射气室22内，双通道红外探测器12的参比滤光片16和测量滤光片17的前面分别有参比透光孔19和测量透光孔20形成参比通道和测量通道。无焦点多次反射气室22所占空间较小，使得装置下部空出的空间可以内置较复杂的信号处理电路。

电路板Ⅰ8和电路板Ⅱ9上包括信号放大滤波、A/D转换、数据处理、光源驱动等功能电路，电路板Ⅰ8还包含一个温度探测器，两块电路板之间通过电子连接件13相互联系。配备6个电路引脚10焊接在电路板Ⅱ9并伸出，分别为Vd、GND、TX、RX、OC1、OC2，Vd、GND是提供电源接入的引脚，TX、RX为发送和接收数字信号的引脚，能够对外输出被测气体浓度的数值和写入温度补偿和零点修正等参数，OC1、OC2为开路集电极输出的引脚，分别提供气体浓度的预报警值和报警值，预报警值和报警值可以根据实际使用需求自由设置，在连接TX、RX引脚后写入即可。

本实用新型的优点以及技术效果为：

本实用新型通过采用双波长红外监测原理，辅以合理的微型结构设计，设计出一种微型中红外气体浓度监测装置。通过形成一个无焦点多次反射气室并在气室内壁镀金反射膜，增加红外光的反射，使得在微小的空间里红外探测器能够获得足够的信息以反映被测气体的浓度。采用过滤网加防水透气膜的结构进行过滤、防水保护，在保证监测精度的同时，亦能对气室及光学元件进行保护。装置提供数据输出引脚和报警输出引脚，对外输出气体浓度数字信号和开路集电极报警信号，能适应危险场所气体浓度报警的需求。