[实用新型]一种测量气体浓度的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量浓度的领域，特别涉及一种测量气体浓度的装置。

背景技术

在医用领域，通过测量和分析患者呼出的气体浓度来检查和诊断患者情况，是一种常用的技术手段。如呼出的CO2测量、N2O测量/麻醉气体测量等。通常的检测方式是使用非分光红外法（NDIR）。其测量原理是特定的气体会吸收特定波长的红外能量；而且气体的浓度越大，对红外光的吸收越多。如二氧化碳和笑气的吸收峰值于4～5微米红外波段，而麻醉气体（氟烷、安氟醚、异氟醚、七氟醚、地氟醚）的吸收峰位于8～13微米红外波段。则利用非分光红外法制作的气体浓度测量装置可以通过窄带滤光片来选择特定波长的红外光来测量某种气体，通过在该滤光片透光光谱的光强衰减来计算该气体浓度。

常用的非分光红外法测量气体浓度的装置主要包括几个部分：驱动单元、红外光源、检测气室（带进气口和出气口）、红外传感器、处理单元等。由于目前技术中使用的广谱红外光源的发光能力有限，再经过窄带滤光片滤去大部分的光，到达红外传感器的红外光能量总是非常微弱。为提高信号强度，业内常使用增加光源功率、增大气室透光孔径、或使用更高灵敏度的传感器等方法。但是，上述方法都有较大的局限性：增强光源工作功率会导致光源寿命下降；增大气室孔径会导致气体浓度的测量响应时间变慢；更改灵敏度的传感器则意味着需要更高的成本；因此并不能完全解决该问题。

实用新型内容

为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于一种测量气体浓度的装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型的一种测量气体浓度的装置，包括按照光信号传播方向依次连接的红外光源、第一透镜、检测气室、窄带滤光片及红外传感器；所述红外光源用于发出广谱红外光；所述第一透镜用于汇聚红外光；所述检测气室包括检测气体进入的进气口和检测气体流出的出气口，且该检测气室用于容纳吸收红外光的被测气体；所述窄带滤光片用于将广谱红外光过滤为窄带红外光；所述红外传感器用于接收红外光信号，并将该红外光信号转换为电信号；其中，还包括驱动单元及信号处理单元；该驱动单元与红外光源相连，用于驱动红外光源发光；所述信号处理单元与红外传感器相连，用于接收所述电信号，并对该电信号进行信号调理、信号放大及模数转化处理，并根据处理的信号计算出待测气体的浓度值。

本实用新型的一种测量气体浓度的装置，还包括设置于检测气室与窄带滤光片之间的第二透镜，用于汇聚通过被测气体吸收后剩余的红外光。

本实用新型的一种测量气体浓度的装置，所述检测气室的前端及后端具有透过红外光的宽带窗镜，且该宽带窗镜将测量气室的前端和后端封闭。

本实用新型的一种测量气体浓度的装置，所述窄带滤光片包括第一窄带滤光片和第二窄带滤光片，所述第一窄带滤光片与第二凸透镜平行设置，并且该第一窄带滤光片的中心波长处于待测气体对红外光的吸收带内，用于作为测量光的通道；所述第二窄带滤光片与第二凸透镜垂直设置，并且该第二窄带滤光片的中心波长处于待测气体对红外光的吸收带外，用于作为参考光的通道。

本实用新型的一种测量气体浓度的装置，所述红外传感器包括第一红外传感器及第二红外传感器；该第一红外传感器与第一窄带滤光片平行设置，用于接收测量光通道的信号光；该第二红外传感器与第二窄带滤光片平行设置，用于接收参考光通道的信号光。

本实用新型的一种测量气体浓度的装置，所述窄带滤光片包括第一窄带滤光片及第二窄带滤光片；所述第二透镜包括两个竖直放置的凸透镜，并且分别平行设置有第一窄带滤光片和第二窄带滤光片。

本实用新型的一种测量气体浓度的装置，所述出广谱红外光的波长范围为1～20um。

本实用新型的一种测量气体浓度的装置，所述第一透镜及第二透镜均为凸透镜。

本实用新型的一种测量气体浓度的装置，其特征在于，所述待测气体的浓度值计算公式为y=f(IM/IREF),其中为经过待测气体吸收后的红外光强度，为未经过待测气体吸收的红外光强度，y为待测气体浓度值。