[发明专利]一种红外气体传感器

说明书

本申请提供一种红外气体传感器，包括探测器，探测器包括一个探测器芯片和多种超材料，多种超材料设置在探测器芯片上方，每种超材料的中心波长对应待测气体的一个特征吸收峰，通过调整超材料结构进行待测气体某一特征吸收峰对应红外光透射强度的调整，从而改变待测气体某一特征吸收峰对应波长转化电信号占探测器芯片输出信号的权重；探测器芯片的输出信号为所述多种超材料对应的中心波长红外光转化电信号的总和。本申请提供的红外气体传感器的探测器包括一个芯片和多种超材料，使得探测器体积减小，从而减小红外气体传感器的体积，并且能够提高红外气体传感器的精度和识别能力。

技术领域

本申请涉及气体传感器技术领域，特别涉及一种红外气体传感器。

背景技术

随着人们环保意识的提高，对大气排放和空气质量要求的增加，红外气体传感器以其独特的优势受到了人们广泛的关注。

目前红外气体传感器主流设计方案为红外光源+单/双通道/多通道探测器+气室+相关电路，其中每个通道由1个探测器芯片和1个窄带滤波片组成。典型代表如：CN108593587 A公布了一种非分散红外气体传感器，该传感器包括：红外光源、多次反射气室、多通道红外探测器以及处理器；CN 108931477 A公布了一种非色散高灵敏度红外气体传感器，包括壳体、上端盖、冶金粉末网、温度传感器、加热电阻、电路板、光学通道和设置在光学通道首尾的红外光源、探测器，该专利所用探测器为单通道探测器；CN 102279167 A公布了一种微型红外气体传感器，该传感器由气室以及由窄带光源、红外敏感部分、窄带光学滤波片、气体干燥装置等部件组成，红外敏感部分采用双元敏感件串接而成，两元件前端分别加装窄带滤波片。

以上专利设计精巧，但是探测器芯片+滤波片的组合设计使得探测器的体积难以减小，从而导致红外传感器体积较大，仪器仪表集成比较困难，且传感器的精度和识别能力较弱。

发明内容

本申请要解决是红外气体传感器体积较大、精度和识别能力较弱的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例公开了一种红外气体传感器，包括探测器，探测器包括一个探测器芯片和多种超材料；

多种超材料分布于探测器芯片上方。

进一步地，探测器芯片包括热电堆芯片、热释电芯片或光电芯片。

进一步地，多种超材料的结构均为金属层-介质层-金属层结构。

进一步地，每种超材料对应一个红外波长，多种超材料对应多个红外波长。

进一步地，通过调整超材料的结构能够进行待测气体某一特征吸收峰对应红外光透射强度的调整，从而改变待测气体某一特征吸收峰对应波长转化电信号占探测器芯片输出信号的权重；

所述探测器芯片的输出信号为所述多种超材料对应的中心波长红外光转化电信号的总和。

进一步地，金属层包括Au层、Ag层或Al层中的任意一项，介质层包括Si₃N₄层、SiO₂层或Si₃N₄/SiO₂复合层中的任意一项。

进一步地，红外气体传感器还包括红外光源、光学气室和电路模块。

进一步地，红外光源为白炽灯泡或微加工工艺制成的光源。

进一步地，电路模块包括光源控制模块、信号放大模块、信号采集模块、信号处理模块和通讯显示模块。

采用上述技术方案，本申请具有如下有益效果：