[发明专利]紧凑型红外光学气体吸收池及红外气体传感器

说明书

本发明提供了一种紧凑型红外光学气体吸收池，主要由腔体上盖、腔体下盖、红外光源和探测器组成，所述腔体下盖设置有反射面一、反射面二、光学入射孔和光学出射孔，所述红外光源安装在所述光学入射孔处，所述探测器安装在所述光学出射孔处；所述腔体上盖的内壁由反射面三、反射面四、反射面五、反射面六顺序连接而成，并在所述腔体上盖的中央形成中心气体扩散孔。本发明还提供一种使用上述紧凑型红外光学气体吸收池的红外气体传感器。上述紧凑型红外光学气体吸收池多次利用所述反射面一，可以实现在保证较长光路的情况下，上述吸收池和上述传感器尽可能小，具有结构简单、装配方便、外形小巧、光路长的优点。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体的说，涉及了一种紧凑型红外光学气体吸收池及使用该紧凑型红外光学气体吸收池的红外气体传感器。

背景技术

红外气体传感器是运用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的目标气体进行探测，具有寿命长、精度高、抗中毒等优点，在气体检测领域广泛应用。红外气体传感器通常有红外光源、光学腔体、探测器、信号采集和处理电路四部分组成，其中，红外光源、光学腔体和探测器安装组合在一起又可以称为红外光学气体吸收池。通常的红外气体传感器采用红外光源在光学腔体的一端发射红外光谱，探测器在光学腔体的另外一端接收红外光谱的光学结构，红外光谱发出后，被光学腔体的目标气体吸收并经光学腔体内壁多次反射后汇聚到探测器上，通过对探测器接收的光谱信号进行分析便得到目标气体的信息。

在现有的红外气体传感器中，红外光源和探测器多是圆柱状，红外光源和探测器需要和光学腔体结合成一个完整的光路，而且红外光源和探测器的引脚需要焊接在电路板上，这种现状造成了光学腔体的设计局限于红外光源、探测器和电路板的焊接方式。为了降低传感器整体尺寸，需要减少光学腔体的体积，为了增加红外气体传感器的灵敏度和分辨率又需要一个较长的光路。因此，红外光学气体吸收池为红外气体传感器的核心部件，直接决定红外气体传感器的性能和外形尺寸。所以，合理设计红外光学气体吸收池，有利于红外气体传感器向微小化发展。

为此，河南汉威电子股份有限公司于2014年9月5日申请的、申请号为2014104509082、名称为“微型红外气体传感器”的发明专利中公开一种微型红外气体传感器，包括光学腔体、信号采集电路板以及分别连接在所述信号采集电路板上的红外光源和探测器，所述光学腔体内设置有光源围挡反射面、反射曲面和接收聚焦反射面，其中，所述光源围挡反射面分别对应所述红外光源、所述反射曲面设置以便将所述红外光源发出的光会聚并射向所述反射曲面或/和经所述光学腔体内壁多次反射后射向所述反射曲面，所述反射曲面对应所述接收聚焦反射面设置以便将射向所述反射曲面的光会聚并射向所述接收聚焦反射面或/和经所述光学腔体内壁多次反射后射向所述接收聚焦反射面，所述接收聚焦反射面对应所述探测器设置以便将射向所述接收聚焦反射面的光会聚并射向所述探测器。通过上述设计，使得所述微型红外气体传感器在保证长光路的情况下，所述光学腔体尽可能小。

然而，上述微型红外气体传感器的红外光学气体吸收池中的光路增长有限，传感器的尺寸的仍不足够小，不能满足现有的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明确有必要提供一种紧凑型红外光学气体吸收池及使用该紧凑型红外光学气体吸收池的红外气体传感器，能够在保证红外气体传感器的性能的同时进一步增长光路，使得红外气体传感器更加小型化。

为此，本发明所采用的技术方案是：一种紧凑型红外光学气体吸收池，主要由腔体上盖、腔体下盖、红外光源和探测器组成，其中，

所述腔体下盖设置有反射面一、反射面二、光学入射孔和光学出射孔，所述腔体下盖的内壁由位于中央的所述反射面一和围绕该反射面一设置的下盖侧面组成，所述反射面二、所述光学入射孔和所述光学出射孔间隔设置在所述反射面一的周围，所述反射面二在竖直方向上侧立设置在所述反射面一上，所述光学入射孔和所述光学出射孔均同时贯穿所述反射面一和所述下盖侧面，所述红外光源安装在所述光学入射孔处，所述探测器安装在所述光学出射孔处，使所述反射面二、所述红外光源和所述探测器的中心位于同一圆周上；