[发明专利]一种基于真空隧道电流检测的红外气体检测方法及检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体检测领域，特别涉及一种红外气体检测方法及检测装置。

背景技术

目前的气体传感器种类繁多，检测原理及其结构各种各样，但它们都或多或少地存在着某些问题，如选择性差、稳定性不高、寿命短、环境适应性差、性价比不高等。在众多的气体检测方法中，基于气体的红外特征吸收谱法的红外分析法是较理想的方法之一，因为它是基于被测气体的物理本质特性，不需要敏感功能材料或催化剂等特定材料，没有它们所带来的选择性差和稳定性差的问题。传统的红外光谱法基于光的量子效应探测红外光被被测气体吸收前后光强的变化以确定被测气体的浓度，为消除其它气体对检测的干扰并提高检测精度，它需要单色光源。但是，目前还没有可直接应用的针对特定气体检测的单色红外光源，何况不同的气体检测需要用不同的单色红外光源。虽然激光器是一个不错的选择，但激光器不仅价格昂贵、体积大，而且其波长往往与气体的红外特征吸收峰波长不相符。因此传统的红外气体传感器的光源需要其它光学器件(如滤波器、倍频器等)的配合，不利于检测系统的集成化、微小型化以及提高检测系统的性价比。另外，传统的红外检测方法是比较红外光通过被测气体前后的光强变化，检测该光强的微弱变化需要较理想的红外光敏感器件和较复杂的信号处理电路，或者需要较长的光吸收通道长度才能保证较高的检测灵敏度和分辨率。

比如：

申请号：200710062967.2、公开日：2007.07.25的“红外气体传感器”包括一个容纳气体的腔室，腔室的内壁由顶平面、底平面以及弧形侧壁围成，内壁上涂覆有反光材料，顶平面上开有小孔以与外界交换气体；腔室内光源与光电元件的放置位置与所述侧壁的弧度及顶平面至底平面的距离相配合，使光源发出的光经过所述腔室内壁的反射而汇聚至光电器件上；采用这种技术方案后，气室的体积能明显缩小，从而使传感器的应用更为灵活；另外，气体交换也随着气室体积的缩小而简单，使得气室中的气体样品与外界环境中的气体基本相同，从而提高测量的准确度。这一技术方案侧重于解决光的聚焦问题，使得发散的红外光聚集于光电探测器，但是这种红外气体传感器的红外光的光通道长度有限，待测气体对红外光的吸收不够充分，导致红外气体传感器的探测信噪比低和测量精确度不高。

申请号：200910105832.9、公开日：2009.08.12的“一种红外气体传感器及红外气体探测装置”公开的红外气体传感器包括外壳、外壳内部设置的传感器外壳、传感器外壳腔体内部设置的上盖体和下盖体、上盖体底部设置的凹槽、凹槽的侧壁上包括至少第一斜面和第二斜面、下盖体顶部设置的与凹槽上第一斜面和第二斜面对应的第一开孔和第二开孔以及第一开孔和第二开孔里分别设置的红外光源和红外探测器，红外光源发射的红外光经多次反射后才被红外探测器吸收。这一技术方案增长了红外光的光通道长度，使得待测气体对红外光的吸收比较充分，提高了红外气体传感器的探测信噪比和测量精确度；但其气室的结构比较复杂，还带来了光源、滤光镜和光电探测器件的非对称引起的误差。

申请号：200720307032.1、公开日：2009.02.11的“红外智能气体传感器”包括有红外气体探测器、红外光源、外壳、置于外壳内部的光学腔体、光学腔体电路板、主电路板和电源电路板；光学腔体内设置有带有通气孔的光学通道，红外气体探测器和红外光源则设置在光学通道内，红外气体探测器采集模拟信息送主板电路处理后输出数字智能信息。这一技术方案增强了红外气体传感器抗湿气干扰能力，适应潮湿环境下工作，还具有数字输出和温度补偿功能，但并没有检测原理上的突破。

实际上，已有的红外气体传感器均采用基于量子效应的光电探测器作为检测红外信号的唯一手段，这使得红外气体传感器的性能很大程度上受到光电探测器性能的制约，而在常温下红外光电探测器的信噪比比较低，而且光电探测器的感光面有限，不得不采用一些技术手段将分散的红外光聚焦于一点且正好到达光电探测器的感光面上，为了降低检测气体浓度下限和提高检测精度，需要尽可能采用单色光源，且采用延长光吸收通道的各种方法，这些技术手段和方法使得红外气体传感器的结构比较复杂。

发明内容

本发明是针对已有技术的不足，提供一种基于真空隧道电流检测的红外气体检测方法及检测装置，以提高探测信噪比和测量精度，并简化红外气体传感器结构。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：