[发明专利]具有沉积的疏水性薄膜的非色散红外二氧化碳气体传感器

说明书

本发明提供了一种怀特池型非色散红外气体传感器，更具体而言提供了沉积有疏水性薄膜的非色散红外二氧化碳气体传感器。就此而言，在用于测量气体中所含有的二氧化碳的浓度的二氧化碳气体传感器中，气体传感器为怀特池型，在该怀特池中，第一反射器120和第二反射器130经设置为面向第三反射器140，光源110安置于第三反射器140的一侧，而第一检测器150和第二检测器160安置于另一侧。此外，可以在第一反射器120的整个反射表面上沉积第一疏水性薄膜122，可以在第二反射器130的整个反射表面上沉积第二疏水性薄膜132，并且可以在第三反射器140的整个反射表面上沉积第三疏水性薄膜142。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0082522号的优先权，本文通过援引并入其公开内容。

技术领域

本公开涉及怀特池(White cell)型非色散红外气体传感器，更具体地涉及沉积有疏水性薄膜的非色散红外二氧化碳气体传感器。

本公开通过在具有采用怀特池结构的光学结构的非色散红外气体传感器的反射器上沉积疏水性物质薄膜而改善了传感器的灵敏度和准确度，并且涉及到采用所述传感器测量气体浓度和进行扰动校正。

背景技术

一般而言，非色散红外吸收气体传感器(NDIR)在从光源发出的红外光到达红外检测器(或者传感器)的同时采用光学结构来测量气体浓度。图1是描绘相关技术中的非色散红外吸收气体传感器进行怀特池型浓度测量的原理的图示。如图1所示，怀特池结构由White,John U.提出(Journal of the Optical Society of America,1942)。

怀特池结构由三个具有相同曲率半径的凹面镜、光源10和检测器50配置而成。在光源10对面的表面上，平行设置了第一反射器20和第二反射器30，且第三反射器40经设置为面向第一反射器20和第二反射器30。此时，第一反射器20和第二反射器30的曲率中心在中心处的分离、其分离长度以及入射光轴与水平面的角度最为重要，由此决定了入射光的反射数并调节光程长度。

在第三反射器40一侧的任一点，光源10以预定角度照射红外光15。其后，红外光15被第一反射器20反射(②)，在第三反射器40与第一反射器20和第二反射器30之间反复反射(③～⑧)，然后入射至检测器50。在此情形中，随着红外光15穿过气体，检测器50的输出电压根据气体中包含的二氧化碳的浓度而变化。

这类怀特池结构可以用于观察极弱的光谱或仅能以低浓度获得的化合物的光谱，并且可以用于直接与镜面表面接触而不会损害镜面表面的所有气体或液体。

然而，这类非色散红外吸收气体传感器在测量气体浓度时有效，但是在热电偶情形中，当金属两端存在温差时，1)利用在两端出现与温差成比例的电动势的Seebeck效应来测量光的量，因此由于热电偶不能积极应对温度变化而存在限制。另外，2)还存在以下问题：由于气体传感器的红外滤光器的表面污染以及反射器受到的污染和腐蚀，红外光的吸收率发生改变，并且输出特性也改变。

另外，在温度发生改变、同时外部状态是高温高湿和毒性气体(酸性或碱性毒性气体)的状态时，蒸汽在反射器中凝结，结果，所要求的输出由于从光源发出的红外光的散射而劣化，因此存在无法准确测量气体浓度或者需要额外的校正操作的问题。

因此，需要制造一种非色散红外吸收气体传感器光学系统，其结构可以排除水汽凝结效应同时具有耐化学性结构。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本公开要实现的第一目的在于提供一种沉积有疏水性薄膜的非色散红外二氧化碳气体传感器，其能够通过在反射器表面上沉积疏水性薄膜而避免反射器腐蚀和蒸汽露珠形成，并且通过改善传感器的灵敏度和准确度而能够更准确地测量气体浓度。