紅外氣體傳感器的製造方法
2023-09-17 00:25:35 1
紅外氣體傳感器的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種紅外氣體傳感器，包括光學腔體、信號採集電路板以及分別連接在所述信號採集電路板上的紅外光源和探測器，其特徵在於：所述光學腔體的腔壁上設置有光源安裝孔和探測器安裝孔，所述紅外光源安裝在所述光源安裝孔內，所述探測器安裝在所述探測器安裝孔內；所述光學腔體的內壁、所述反射柱的圓柱形反射面、所述光學反射塊的光源反射面和接收反射面構成紅外氣體傳感器的「C」形光路。其具有結構簡單、裝配方便、外形小巧、光路長的優點。
【專利說明】紅外氣體傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於傳感器【技術領域】，具體的說，涉及了一種紅外氣體傳感器。
【背景技術】
[0002]紅外氣體傳感器是運用非色散紅外(NDIR)原理對空氣中存在的目標氣體進行探測。紅外氣體傳感器通常有紅外光源、光學腔體、探測器、信號採集和處理電路四部分組成。通常的紅外氣體傳感器採用紅外光源在光學腔體的一端發射紅外光譜，探測器在光學腔體的另外一端接收紅外光譜的光學結構，紅外光譜發出後，被光學腔體的目標氣體吸收並經光學腔體內壁多次反射後匯聚到探測器上，通過對探測器接收的光譜信號進行分析便得到目標氣體的信息。
[0003]常見的紅外光源和探測器多是圓柱狀，紅外光源和探測器需要和光學腔體結合成一個完整的光路，而且紅外光源和探測器的引腳需要焊接在電路板上，這種現狀造成了光學腔體的設計局限於紅外光源、探測器和電路板的焊接方式。為了降低傳感器整體尺寸，需要減少光學腔體的體積，為了增加紅外氣體傳感器的靈敏度和解析度又需要一個較長的光路。光學腔體的設計，對紅外氣體傳感器的性能、穩定性、靈敏度等因素起著至關重要的影響。隨著科技的進步，紅外氣體傳感器向小型化發展，具有設計工藝簡單、裝配方便的小型光學腔體成為紅外氣體傳感器的發展趨勢。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種具有結構簡單、裝配方便、外形小巧、光路長的紅外氣體傳感器。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型所採用的技術方案是:一種紅外氣體傳感器，包括光學腔體、信號採集電路板以及分別連接在所述信號採集電路板上的紅外光源和探測器，所述光學腔體的腔壁上設置有光源安裝孔和探測器安裝孔，所述紅外光源安裝在所述光源安裝孔內，所述探測器安裝在所述探測器安裝孔內；
[0006]所述光學腔體是圓柱狀光學腔體，所述光學腔體內設置有反射柱和光學反射塊，所述反射柱的中心位於所述光學腔體的中心，所述光學反射塊位於所述光學腔體的內壁與所述反射柱之間，所述反射柱的外側面具有圓柱形反射面，所述光學反射塊的兩側分別具有光源反射面和接收反射面，所述紅外光源和所述探測器分別靠近所述光學反射塊的兩側設置，且所述光學腔體的內壁、所述反射柱的圓柱形反射面、所述光學反射塊的光源反射面和接收反射面構成紅外氣體傳感器的紅外光路，其中，所述光源反射面對應所述紅外光源設置以便將所述紅外光源發出的光會聚並射向所述光學腔體的內壁或/和所述反射柱的圓柱形反射面，所述接收反射面對應所述探測器設置以便將射向所述光學腔體的內壁或/和所述反射柱的圓柱形反射面的光經多次反射後會聚並射向所述探測器。
[0007]基於上述，所述光學腔體由圓形底板和蓋合在所述圓形底板上的圓桶形上殼體構成，其中，所述光源安裝孔和所述探測器安裝孔設置在所述圓形底板上，所述信號採集電路板設置在所述圓形底板的下部。
[0008]基於上述，所述紅外光源是柱狀光源，其垂直焊接在所述信號採集電路板上。
[0009]基於上述，所述光源反射面為球面，所述紅外光源的發光端中心為所述光源反射面的球心。
[0010]基於上述，所述光源反射面為拋物柱面，所述紅外光源的發光端中心為所述光源反射面的焦點。
[0011 ] 基於上述，所述光源反射面為圓柱面，所述光源反射面與所述底板垂直設置，所述紅外光源的發光端中心在所述光路的中軸線上。
[0012]基於上述，所述接收反射面為球面，所述探測器的光敏接收區中心是所述接收反射面的焦點。
[0013]基於上述，所述接收反射面為拋物柱面，所述探測器的光敏接收區中心是所述接收反射面的焦點。
[0014]基於上述，所述接收反射面為傾斜向下的平面。
[0015]基於上述，所述光學腔體的內壁、所述反射柱的圓柱形反射面、所述光學反射塊的光源反射面和接收反射面表面設有反光層。
[0016]本實用新型相對現有技術具有實質性特點和進步，具體的說，所述光學腔體腔壁上設有所述光源安裝孔和所述探測器安裝孔，所述紅外光源、所述探測器分別連接所述信號採集電路板，極大的方便了所述紅外光源、所述探測器和所述信號採集電路板的裝配以及所述紅外光源、所述探測器和所述光學腔體的配合。進一步說，所述光學腔體的內壁、所述反射柱的圓柱形反射面、所述光學反射塊的光源反射面和接收反射面構成紅外氣體傳感器的「C」形光路，保證長光路的情況下，所述光學腔體儘可能小。其具有結構簡單、裝配方便、外形小巧、光路長的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的剖面圖。
[0018]圖2是本實用新型的光路圖。
[0019]圖3是本實用新型的拆分圖。
[0020]圖中:1.紅外光源，2.探測器，3.信號採集電路板，4.圓形底板，5.上殼體，51.氣體擴散窗口，6.光學反射塊,61.接收反射面，62.光源反射面,7.光源安裝孔,8.探測器安裝孔，9.反射柱。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明。
[0022]如圖1和圖2所示，一種紅外氣體傳感器，包括光學腔體、信號採集電路板3以及分別連接在所述信號採集電路板上的紅外光源I和探測器2，所述光學腔體的腔壁上設置有光源安裝孔7和探測器安裝孔8，所述紅外光源I安裝在所述光源安裝孔7內，所述探測器2安裝在所述探測器安裝孔8內。所述光學腔體腔壁上設有所述光源安裝孔7和所述探測器安裝孔8，所述紅外光源1、所述探測器2分別連接所述信號採集電路板3，極大的方便了所述紅外光源1、所述探測器2和所述信號採集電路板3的裝配以及所述紅外光源1、所述探測器2和所述光學腔體的配合。
[0023]所述光學腔體是圓柱狀光學腔體，所述光學腔體內設置有反射柱9和光學反射塊6，所述反射柱9的中心位於所述光學腔體的中心，所述光學反射塊6位於所述光學腔體的內壁與所述反射柱9之間，所述反射柱9的外側面具有圓柱形反射面，所述光學反射塊6的兩側分別具有光源反射面62和接收反射面61，所述紅外光源I和所述探測器2分別靠近所述光學反射塊6的兩側設置，且所述光學腔體的內壁、所述反射柱的圓柱形反射面、所述光學反射塊6的光源反射面62和接收反射面61構成紅外氣體傳感器的紅外光路，所述紅外光路為「C」形。其中，所述光源反射面62對應所述紅外光源I設置以便將所述紅外光源I發出的光會聚並射向所述光學腔體的內壁和所述反射柱9的圓柱形反射面，所述接收反射面61對應所述探測器I設置以便將射向所述光學腔體的內壁和所述反射柱的圓柱形反射面的光經多次反射後會聚並射向所述探測器2，使得本實用新型具有結構簡單、裝配方便、外形小巧、光路長的優點。
[0024]本實用新型提供了一種具體的實施方式，所述光學腔體由圓形底板4和蓋合在所述圓形底板4上的圓桶形上殼體5構成，其中，所述光源安裝孔7和所述探測器安裝孔8設置在所述圓形底板4上，所述信號採集電路板3設置在所述圓形底板4的下部。
[0025]所述紅外光源I是柱狀光源，其垂直焊接在所述信號採集電路板3上。
[0026]所述光源反射面62為球面，所述紅外光源I的發光端中心為所述光源反射面62的球心。
[0027]在其他實施例中，所述光源反射面為拋物柱面，所述紅外光源的發光端中心為所述光源反射面的焦點；或者所述光源反射面為圓柱面，所述光源反射面與所述底板垂直設置，所述紅外光源的發光端中心在所述光路的中軸線上。
[0028]所述接收反射面61為傾斜向下的平面。
[0029]在其他實施例中，所述接收反射面為球面，所述探測器的光敏接收區中心是所述接收反射面的焦點；或者所述接收反射面為拋物柱面，所述探測器的光敏接收區中心是所述接收反射面的焦點。
[0030]所述接收反射面無論是球面還是拋物柱面，或是傾斜向下的平面，其作用是將經多次反射後的光線匯聚到所述探測器光敏接收區上，所述接收反射面設置為平面，製造加工簡單，成本低；所述接收反射面設置為曲面，光線聚焦效果好，紅外氣體傳感器靈敏度高。
[0031]所述光學腔體的內壁、所述反射柱9的圓柱形反射面、所述光學反射塊6的光源反射面62和接收反射面61表面設有反光層，所述反光層由金構成，其反射率可達95%以上。
[0032]所述圓筒形上殼體5設有氣體擴散窗口，方便所述光學腔體內外氣體交換。所述氣體擴散窗口設有防水防塵透氣網，防止水、灰塵進入所述光學腔體附著在其內壁，影響光線反射效果。
[0033]最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案範圍當中。
【權利要求】
1.一種紅外氣體傳感器，包括光學腔體、信號採集電路板以及分別連接在所述信號採集電路板上的紅外光源和探測器，其特徵在於:所述光學腔體的腔壁上設置有光源安裝孔和探測器安裝孔，所述紅外光源安裝在所述光源安裝孔內，所述探測器安裝在所述探測器安裝孔內； 所述光學腔體是圓柱狀光學腔體，所述光學腔體內設置有反射柱和光學反射塊，所述反射柱的中心位於所述光學腔體的中心，所述光學反射塊位於所述光學腔體的內壁與所述反射柱之間，所述反射柱的外側面具有圓柱形反射面，所述光學反射塊的兩側分別具有光源反射面和接收反射面，所述紅外光源和所述探測器分別靠近所述光學反射塊的兩側設置，且所述光學腔體的內壁、所述反射柱的圓柱形反射面、所述光學反射塊的光源反射面和接收反射面構成紅外氣體傳感器的紅外光路，其中，所述光源反射面對應所述紅外光源設置以便將所述紅外光源發出的光會聚並射向所述光學腔體的內壁或/和所述反射柱的圓柱形反射面，所述接收反射面對應所述探測器設置以便將射向所述光學腔體的內壁或/和所述反射柱的圓柱形反射面的光經多次反射後會聚並射向所述探測器。
2.根據權利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特徵在於:所述光學腔體由圓形底板和蓋合在所述圓形底板上的圓桶形上殼體構成，其中，所述光源安裝孔和所述探測器安裝孔設置在所述圓形底板上，所述信號採集電路板設置在所述圓形底板的下部。
3.根據權利要求1或2所述的紅外氣體傳感器，其特徵在於:所述紅外光源是柱狀光源，其垂直焊接在所述信號採集電路板上。
4.根據權利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特徵在於:所述光源反射面為球面，所述紅外光源的發光端中心為所述光源反射面的球心。
5.根據權利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特徵在於:所述光源反射面為拋物柱面，所述紅外光源的發光端中心為所述光源反射面的焦點。
6.根據權利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特徵在於:所述光源反射面為圓柱面，所述光源反射面與底板垂直設置，所述紅外光源的發光端中心在所述光路的中軸線上。
7.根據權利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特徵在於:所述接收反射面為球面，所述探測器的光敏接收區中心是所述接收反射面的焦點。
8.根據權利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特徵在於:所述接收反射面為拋物柱面，所述探測器的光敏接收區中心是所述接收反射面的焦點。
9.根據權利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特徵在於:所述接收反射面為傾斜向下的平面。
10.根據權利要求1所述的紅外氣體傳感器，其特徵在於:所述光學腔體的內壁、所述反射柱的圓柱形反射面、所述光學反射塊的光源反射面和接收反射面表面設有反光層。
【文檔編號】G01N21/3504GK204116223SQ201420510801
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】王書潛, 楊清永, 馮山虎 申請人:河南漢威電子股份有限公司