[发明专利]一种二氧化硫气体传感器及其温湿度修正方法

说明书

本发明公开了一种二氧化硫气体传感器及其温湿度修正方法，该二氧化硫气体传感器包括红外光源、光学气室、红外双光路滤光片阵列、红外探测器阵列；光学气室上设有进气口和出气口；红外光源设于光学气室的头端；红外双光路滤光片阵列、红外探测器阵列依次设于光学气室的尾部；红外双光路滤光片阵列包括探测滤光片和参考滤光片；红外探测器包括与探测滤光片、参考滤光片一一对应的二氧化硫气体探测器和参考探测器；二氧化硫气体探测器和参考探测器均采用热电偶阵列，该热电偶阵列采用三个热电偶呈正三角形排列，且在冷端采用冷端补偿器。本发明能有效消除温漂对探测器本身的影响，提高了探测器的灵敏度，集成化程度高。

技术领域

本发明属于红外气体传感器领域，具体涉及一种二氧化硫气体红外传感器及其温湿度修正方法。

背景技术

如今大气环境检测是世界各地广泛关注的重要课题，SO₂作为一种污染性气体，不仅对自然生态系统、建筑物、农作物造成了一定的危害，更危及人体健康，而我国作为SO₂气体排放大国，对SO₂气体进行实时监测具有重要意义。目前，二氧化硫浓度测量方法主要有电化学法、红外光谱吸收法以及紫外荧光法等。其中红外吸收型SO₂传感器因具有测量范围宽、精度高、稳定性好及选择性好等优点得到了广泛应用。但由于室内外环境SO₂气体浓度非常小，且气体吸收效率极易受到环境温湿度的影响从而产生较大的传感器测量偏差，因此现阶段SO₂气体传感器存在测量精度不高、灵敏度低且无法良好适用于极端天气测量等问题，有鉴于此，有必要对现有的SO₂红外气体传感器予以改进以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够减小环境温湿度影响的气体传感器。

为了达到上述目的，本发明提供了一种二氧化硫气体传感器，该二氧化硫气体传感器包括红外光源、光学气室、红外双光路滤光片阵列、红外探测器阵列；所述光学气室上设有进气口和出气口，通过进气口和出气口与待测气体环境相通；所述红外光源设于所述光学气室的头端；所述红外双光路滤光片阵列、红外探测器阵列依次设于所述光学气室的尾部；所述红外光源出射的宽谱红外光依次经光学气室、红外双光路滤光片阵列后，进入红外探测器阵列；所述红外双光路滤光片阵列包括探测滤光片和参考滤光片；所述红外探测器包括与探测滤光片、参考滤光片一一对应的二氧化硫气体探测器和参考探测器；所述二氧化硫气体探测器和参考探测器均采用热电偶阵列，该热电偶阵列采用三个热电偶呈正三角形排列，且在冷端采用冷端补偿器。

进一步的，光学气室包括光入射端圆柱体、光出射端圆柱体、以及两者之间的过渡部分；光学气室内腔体在光出射端圆柱体处的半径为光入射端圆柱体处半径的两倍；所述光学气室的光入射端圆柱体、过渡部分、光出射端圆柱体的长度比例为1:1:3。

进一步的，光学气室内的腔体总长度L′为

其中，r为光入射端圆柱体处的腔体半径，θ为红外光源斜入射时与光学气室中心轴线的夹角，L为所述二氧化硫气体探测器在光学气室采用圆柱体时的最优腔体长度。

进一步的，探测滤光片和参考滤光片的中心波长分别为3.98μm和3.95μm。

进一步的，二氧化硫气体探测器和参考探测器在对应探测滤光片和参考滤光片的位置处分别设有光强感应窗口，所述热电偶阵列分别设于对应的光强感应窗口内；所述光强感应窗口采用黑体材料。

进一步的，光学气室的内侧壁采用绝缘绝热材料，且表面设有镀金反光层。

进一步的，光学气室的进气口和出气口处分别设有过滤网。

本发明还提供了上述二氧化硫气体传感器的温湿度修正方法，包括以下步骤：