[发明专利]小型长光程红外气体传感器模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种小型长光程红外气体传感器模块，用于气体检测、监控的红外气体传感器。

背景技术

目前现有红外气体传感器的光学腔体多采用直筒光路和简单折叠光路，为达到较长的光程，其光学腔体一般都比较大，致使长光程、高灵敏度的红外气体传感器体积较大，不利于随身携带，实现高性能红外气体传感器的便携化，无法满足某些场合检测便携化的要求。

为此人们一直致力于小体积长光程、灵敏度高、便携式红外气体传感器的研究。

在小面积长光程设计方面，美国专利US 7609375公布了一种气体传感器腔体，其红外光源发出的光在腔体内表面经多次折叠反射到达探测器表面从而在小体积上实现了长光程。CN 101634627A公布了一种微型防爆非色散红外气体传感器，其底面红外光源发出的光经顶部2次弧面反射后到达探测器表面以增加光程。CN 101004380A公布了一种折叠式光路结构的红外气体传感器，其红外光源发出的光经第1椭球面汇聚反射后传播经2次平面镜反射后通过第2椭球面反射汇聚后到达探测器表面以增加光程。在这些设计中红外光源发出的光分散性较大，不利于小体积上长光程的实现。

发明内容

针对上述传感器存在的不足，本发明的目的在于提供一种小型长光程红外气体传感器模块，亦即提供一种具有多次汇聚反射结构的光学腔体/气室的红外气体传感器模块，抛物柱面实现了红外光源发出的红外光的汇聚和反射，结合多次柱面汇聚反射一方面有效地实现了小体积长光程，另外一方面有效提高了发射光的利用率，有利于高分辨率、便携式红外气体传感器的实现。

本发明所提供的一种小型长光程红外气体传感器模块，主要包括红外光源2、热电堆探测器6、光学腔体/气室、红外光源电源引线连接板1、探测器信号引线连接板8、主电路板7。所述光学腔体/气室包括腔体上盖3和腔体下盖5两部分，透气孔17设置在腔体上盖主光学通道外，表面贴有防水透气膜9，腔体下盖侧壁右上端开设备用透气孔20。

本发明所述多次反射光学腔体/气室包括腔体上盖3、腔体下盖5两部分，腔体上盖左端设置左台阶孔13用于安装红外光源2，腔体上盖左侧面和底面左半部分构成的半抛物柱面12用于红外光源发出红外光的准直反射，左台阶孔13的右侧设置挡板21用于防止红外光源发出的散射光直接照射到热电堆探测器6的表面，腔体上盖顶端设置m(m≥1)个反射前柱面，光学腔体上盖底端设置m-1(m＞1)个反射后左和后右柱面，腔体上盖底面右半部分设置斜面16用于将红外光反射到热电堆探测器表面。

腔体上盖底平面主光学通道外设置台阶式通气孔17，实现气室内外气体交换，同时减少不必要的光损耗。

防水透气膜9贴在台阶式通气孔17表面，用于防止水汽的干扰。

腔体上盖侧面设有备用透气孔20，结合堵头4方便实现扩散式和泵吸式气体交换的转换。

红外光源2发出的光经半抛物柱面12汇聚准直后在腔体内经腔体上盖顶端柱面和腔体上盖底端柱面n(n≥2)次反射后经上盖底面斜面16汇聚反射到达热电堆红外探测器6表面，热电堆探测器6将光信号转化为电信号，通过第二连接板8将检测信号送入主电路板7，主电路板7将信号滤波放大、采集、处理后送到显示端显示输出。第二连接板为热电堆探测器信号引线连接板，第一连接板为红外光源与电源引线间的连接板。

附图说明

图1、本发明提供的传感器的分解结构示意图。

图2、本发明提供的传感器的腔体上盖结构示意图。

图3、本发明提供的传感器的腔体下盖结构示意图。

图4、本发明提供的传感器的剖面结构示意图。

图中，1.第一连接板；2.红外光源；3.光学气室上盖；4.堵头；5.光学气室下盖；6.热电堆探测器；7.主电路板；8.第二连接板；9.防水透气膜；10.第一电路板安装槽；11.第二电路板安装槽；12.半抛光面柱面；13.左台阶孔；14.前柱面；15.右台阶孔；16.上盖底面/斜面；17.台阶式通气孔；18.后左柱面；19.后右柱面；20.备用通气孔；21.挡板；22.4个圆柱；23.环形槽；24.光学腔体下盖3个装配孔；25.腔体上盖的3个凸台。

具体实施方式

现结合附图以光学腔体/气室内部经3次柱面汇聚反射形成“M”形腔体小型长光程红外气体传感器模块为例。