[发明专利]一种基于硅基多次反射腔的红外气体传感器

说明书

本发明提供了一种基于硅基多次反射腔的红外气体传感器，包括基于硅基的多次反射腔、红外光源、光探测模块和集成电路模块；多次反射腔包括上层硅片、下层硅片、离轴抛物面、硅基反射片和滤光片；上层硅片的下表面蚀刻有凹槽，上层硅片的两侧面设置有硅基反射片，硅基反射片的表面镀有反射膜以形成光路通道；下层硅片与上层硅片叠在一起；光路通道的两端分别安装离轴抛物面，下层硅片上分别设置入射孔和出射孔；红外光源和光探测模块分别设置在入射孔和出射孔处；上层硅片上设置透气孔、外侧设置防水透气膜。该红外气体传感器具有红外光传输效率更高、光程更长、探测灵敏度更高的优点。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体的说，涉及了一种基于硅基多次反射腔的红外气体传感器。

背景技术

红外气体传感器是利用特定气体对特定波长光的吸收特性，以及朗伯比尔吸收定律测量推导出现场气体的浓度的传感器，具有选择性好、寿命长、可靠性高等优点。

目前常见的红外气体传感器均采用S形或蛇形腔体结构的红外气体传感器，光传输主要靠凹槽的侧壁反射进行传输，这样光的损失率很高。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种红外光传输效率更高、光程更长、探测灵敏度更高的一种基于硅基多次反射腔的红外气体传感器。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于硅基多次反射腔的红外气体传感器，包括基于硅基的多次反射腔、红外光源、光探测模块和集成电路模块；

所述基于硅基的多次反射腔包括上层硅片、下层硅片、离轴抛物面、硅基反射片和滤光片；

所述上层硅片的下表面蚀刻有凹槽，所述上层硅片的两侧面设置有硅基反射片，所述硅基反射片的表面镀有针对特定波长光的反射膜，所述凹槽和硅基反射片配合形成通过硅基反射片反射的光路通道；

所述下层硅片与上层硅片叠设并固定在一起，使所述光路通道形成闭合的多次反射腔；

所述光路通道的两端分别安装匹配光路通道入射角度和出射角度的所述离轴抛物面，所述下层硅片上对应两个离轴抛物面的位置分别设置入射孔和出射孔，所述入射孔和出射孔处均安装滤光片；

所述红外光源正对所述入射孔设置，所述光探测模块设置在出射孔处，所述集成电路模块连接所述光探测模块和红外光源；

所述上层硅片上设置有连通光路通道的透气孔，所述上层硅片的上表面设置有防水透气膜。

基上所述，所述凹槽呈连续的对齿形通道，入射孔处的离轴抛物面的入射角度与上层硅片的下表面垂直、出射角度与对齿形通道的角度适配；出射孔处的离轴抛物面的入射角度与对齿形通道的角度适配、出射角度与上层硅片的下表面垂直。

基上所述，所述对齿形通道的换向次数为多次，以使所述光路通道具有多次反射结构。

基上所述，上层硅片上形成所述凹槽的未蚀刻部分为若干个错位且尖角相对设置的三角形或梯形结构。

基上所述，所述上层硅片与下层硅片通过胶粘或键合的方式连接。

基上所述，所述红外光源安装在所述下层硅片的下端并与所述下层硅片垂直设置。

基上所述，所述集成电路模块包括陶瓷电路板和集成于所述陶瓷电路板上的信号处理模块和系统控制和数据处理模块，所述信号处理模块连接光探测模块，所述系统控制和数据处理模块连接信号处理模块和红外光源。

基上所述，所述光探测模块和红外光源均集成于所述陶瓷电路板上。

基上所述，所述入射孔和出射孔分别设置在所述下层硅片的对角位置。