[发明专利]一种光干涉气体浓度传感器系统

权利要求书

1.一种光干涉气体浓度传感器系统，其特征在于，包括矩形参考气室、梯形参考气室、矩形采样气室、梯形采样气室、第一光源、第二光源、聚光镜、背面镀有全反射膜的平面镜、第一折光棱镜、第二折光棱镜，其中，梯形参考气室和矩形参考气室中充有参考气体，而梯形采样气室和矩形采样气室中充有待测气体；所述梯形参考气室和矩形参考气室互通，矩形采样气室和梯形采样气室互通；梯形参考气室和梯形采样气室水平并排排列，且梯形斜边重合；矩形参考气室位于梯形参考气室和梯形采样气室下方，矩形采样气室位于矩形参考气室下方，矩形参考气室和矩形采样气室竖直并排排列；

所述第一光源发出的光经过背面镀有全反射膜的平面镜反射后，分成平行的两束光，并分别水平入射至梯形参考气室和梯形采样气室；经过梯形参考气室和梯形采样气室的两束光经过第一折光棱镜反射后，再经过第二折光棱镜后水平入射至矩形参考气室；经过矩形参考气室的两束光水平入射至所述背面镀有全反射膜的平面镜反射后，两束光合并成一束光后，在光电探测元件处产生第一干涉条纹；

所述第二光源发出的光经过背面镀有全反射膜的平面镜反射后，分成平行的两束光，并分别水平入射至矩形参考气室和矩形采样气室；经过矩形参考气室和矩形采样气室的两束光经过第二折光棱镜反射后，水平入射至矩形参考气室；经过矩形参考气室的两束光水平入射至所述背面镀有全反射膜的平面镜反射后，两束光合并成一束光后，在光电探测元件处产生第二干涉条纹；

所述光电探测元件分别探测第一干涉条纹和第二干涉条纹，以根据第一干涉条纹和第二干涉条纹获得待测气体的浓度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述背面镀有全反射膜的平面镜与第一光源和第二光源发出的光呈45度角；所述第一光源和第二光源为相同光源。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，第一光源和第二光源分别放置在光电探测元件两侧，第一光源和第二光源分时发光。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述梯形采样气室位于所述背面镀有全反射膜的平面镜的一侧，梯形参考气室位于所述梯形采样气室的另一侧。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一折光棱镜位于气室的一侧偏上部分，所述第一折光棱镜的两个反射面的背面均镀有全反射膜；所述第二折光棱镜位于气室的同一侧偏下部分，下侧反射面背面镀有全反射膜，上侧反射面的背面贴有单向透射玻璃，用来反射由下侧反射面反射而来的光线并且透射经第一折光棱镜反射的光线，第二折光棱镜的上侧反射面后放置有三角镜片，以保证由第一折光棱镜折射后的光线透射经过第二折光棱镜后光线方向不会发生改变。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，通过所述第一干涉条纹确定待测气体的浓度范围；通过所述第二干涉条纹确定待测气体的在所述浓度范围内的精确值。

7.如权利要求1所述的系统，第一光源和第二光源采用可发出可见光的超高亮红色聚光型LED作为光源，并用恒流源进行驱动，采用Si材料的光电二极管作为光电探测元件。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

补偿棱镜，其设置在背面镀有全反射膜的平面镜和矩形参考气室之间，用于改变从经过矩形参考气室的两束光之间的光程差。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

聚光镜，其设置在背面镀有全反射膜的平面镜与第一光源、第二光源之间，用于将第一光源和第二光源发出的光汇聚至背面镀有全反射膜的平面镜。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述矩形参考气室和梯形参考气室之间通过连通区域连通，所述梯形采样气室与矩形采样气室之间通过毛细管连通。