[发明专利]激光甲烷探测器

说明书

本发明公开激光甲烷探测器，热沉直接封装在管座上，热沉设有给芯片加热的薄膜加热电阻；采用上述方案后，本发明不使用昂贵的TEC材料，成本大大降低，在热沉上设计薄膜电阻给芯片加热，在热沉上制作薄膜电阻成本低廉，工艺成熟、可靠性高。

技术领域

本发明涉及光学探测设置，尤其涉及一种气体探测器。

背景技术

激光甲烷检测的工作原理是采用DFB激光光谱吸收检测方法(TDLAS)，如图1所示，采用DFB激光器作为光源，用一个正弦波调制信号叠加一个三角波信号的电流来驱动DFB激光器；利用DFB激光吸收光谱和谐波检测工作原理，被测环境中的甲烷气体以扩散方式进入传感器探头吸收气室，激光器以固定频率发射激光，激光透过气室达到光电二极管，将光信号转换为电信号，再经过滤波放大以及温度等参数补偿计算出气室中甲烷气体的浓度，并将结果显示出来，同时发送到与之相连的井下监控分站，实现甲烷检测、监控，就地数字显示和声音报警。

激光器工作的过程中难免会产生热量，导致激光器的温度升高。而不合适的工作温度将直接影响激光器的工作状态，使输出功率不稳定。同时，温度的变化还会导致激光器的中心波长发生漂移。为了保证激光输出功率以及中心波长的稳定性，需要对激光器进行高精度的温度控制。如图2所示，现有甲烷探测激光器主要结构包括:管座1`、LD芯片2`、棱镜3`、NTC热敏电阻4`、热沉5`、TEC制冷器6`，利用TEC制冷器和NTC热敏电阻进行控温，但是TEC制冷器材料贵，占整个激光器成本的1/3以上，导致器件成本较高不利于市场大规模推广应用、特别是室内环境应用；同时由于在管座上需要先设TEC制冷器再设置热沉，所以产品封装工艺难度增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉，工艺成熟的激光甲烷探测器。

为达成上述目的，本发明激光甲烷探测器，包括管座、LD芯片、棱镜、NTC热敏电阻和热沉，LD芯片、棱镜、NTC热敏电阻设在热沉上，其中，热沉直接封装在管座上，热沉设有给芯片加热的薄膜加热电阻。

采用上述方案后，本发明不使用昂贵的TEC材料，成本大大降低，在热沉上设计薄膜电阻用于给芯片加热，来满足产品的应用目的，在热沉上制作薄膜电阻成本低廉，工艺成熟、可靠性高。

附图说明

图1为现有激光控测器工作原理图；

图2为现有激光控测器结构示意图；

图3为本发明结构示意图。

标号说明：

1、管座；2、LD芯片；3、棱镜；4、NTC热敏电阻；5、薄膜加热电阻；6、热沉。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图3，本发明激光甲烷探测器，热沉6直接封装在管座1上，在热沉6上封装LD芯片2、棱镜3、NTC热敏电阻4和薄膜加热电阻5，薄膜加热电阻5可用来给LD芯片2加热。本发明主要应用于环境小于55℃的场景(比如：酒店、家用等)甲烷气体探测，LD芯片温度系数一般在0.1nm/℃，利用这个物理特性设计应用在使用环境小于55℃的场景(比如：饭店、酒店、家用等)甲烷气体探测，通过薄膜加热电阻5给电阻加电压产生热量给LD芯片加热，温度的监控采用NTC热敏电阻来反馈(NTC热敏电阻通过测量其电阻值来确定相应的温度，从而达到检测和控制温度的目的)，进行控制薄膜加热电阻加热的电压大小和时间，使LD芯片温度精确保持在目标温度60℃，从而LD芯片发出的波长控制在相对应的甲烷气体吸收峰处。

本发明虽与现有技术相比，只有一个部件的区别，但本发明热沉上设计薄膜加热电阻给芯片加热，来满足产品的应用目的，工艺比较成熟，成本较低；现有技术中较大体积的TEC制冷器只能设在热沉与管座之间，无法直接作用于LD芯片，其与本发明工作原理是完用不同的。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。