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雷射幹涉式有害氣體監測傳感器的製作方法

2023-05-14 19:50:11

專利名稱:雷射幹涉式有害氣體監測傳感器的製作方法
技術領域:
本實用新型涉及監測有害氣體(如甲烷、一氧化碳、二氧化碳等)濃度的裝置,特別是一種能同時實現監測和報警的傳感器。
目前,工礦現場常用的探測有害氣體的傳感器主要是載體催化元件傳感器。此外,還有少量純鉑絲元件傳感器和半導體氣敏元件傳感器這三種。雖然這幾種傳感器有著各自的某些優點,但總的說來或受環境條件(如溫度、溼度、含氧度……)影響大,或受元器件固有缺陷(如中毒現象、零點漂移現象……)影響大等原因,造成以上傳感器的共同缺點是測量準確度不高、穩定性不好、以及壽命短等。由於現行普遍使用的傳感器的上述問題,直接影響了遙測遙控基本數據的可靠性,故在自動化系統上難以放心地應用推廣。光幹涉式有害氣體監測傳感器在目前世界上尚屬一種嶄新類型的傳感器。由於光幹涉呈象過程的固有精度高、穩定性好等優點,故性能超過現通用的非光幹涉式傳感器。目前,還只有極少數國家能生產這種新型傳感器,但其性能在可靠性、準確性、穩定性等方面仍有不足之處,且生產成本過高。
本實用新型的目的是要提供一種改進的有害氣體監測傳感器。它不但能靈敏而準確地對有害氣體進行監測和超限報警,並可作為可靠而穩定的傳感器使用。
本實用新型是通過以下過程實現的,參看附圖1和圖2,其原理如下功率1~5mw的半導體雷射器1發射的雷射束,經焦距小於12cm的聚光鏡(凸透鏡)2聚焦後,到達與豎直方向的傾角略小於50′的平面鏡3,並在O1處分為兩束光第一束光反射,第二束光折射。第一束反射光穿過空氣室4、折光三稜鏡7將其折回穿過空氣室5(與空氣室4相同)後,又回到平面鏡3,折射入平面鏡並在其後表面(鍍反射膜)反射,於O2處穿出平面鏡。第二束折射光在平面鏡3後表面反射,再穿過待測氣室6,經三稜鏡7反射回待測氣室6,再經平面鏡3的O2處反射。兩束光在O2處相遇發生幹涉,相干後的光束經三稜鏡8反射後被焦距小於6cm的放大鏡(凸透鏡)9放大。然後,光束被柵狀(柵寬<0.4mm)矽光電池10轉換為對應的電信號,經核心元件為集成電路的放大器11放大後,分別輸送到傳感器本身的顯示報警器12(數值顯示電路的核心元件是發光二極體數碼管17,發聲報警電路的核心元件是蜂鳴器16或者模擬聲集成電路9561,發光報警電路的核心元件是紅色發光二極體15),以及輸出線13送至微機監控系統中心。
本實用新型是針對前述現有技術的不足而專門設的。它選用了先進的半導體雷射光源、效率高的光電轉換元件,以及設計了可靠的光路、電路,所以具有比現有技術準確性高、穩定性好、壽命長以及成本低的優點,且具有既可單獨使用(進行監測、超限時聲光報警),又能與微機監控系統聯網(進一步實現監測、記錄和自動對風量、斷電等控制)的特點。


圖1是本實用新型結構原理圖,其意義說明如下元器件號名稱元器件號名稱1 雷射器 3 平面鏡2 聚光鏡 4、5 空氣室
6 待測氣室 10 光電池7 三稜鏡 11 放大器8 三稜鏡 12 顯示報警器9 放大鏡 13 輸出線圖2是放大器和顯示報警器電原理圖,其意義說明如下元器件號名稱14 集成電路15 發光二極體16 蜂鳴器17 數碼管以下是本實用新型最佳實施實例半導體雷射器1是功率為4mw的AlGaInP雷射源;聚光鏡2是焦距為10cm的凸透鏡;平面鏡3與豎直平面的傾角約為45′;空氣室4、5及待測氣體室6的長度為7cm;大小兩個三稜鏡7、8均為透明玻璃製造(反射面鍍反射膜),放大鏡9是焦距為3cm的凸透鏡;矽光電池10是柵寬為0.3mm的普通2CR矽光電池;放大器11的核心元件是功率開關集成路TWH8751以及R1、R2=100KΩ,R3=330Ω,W=5KΩ,C1、C2=10μ/16V;顯示報警器12中的數值顯示電路的核心元件採用七段式發光二極磷化鎵數碼管;發聲報警電路的核心元件採用通用蜂鳴器;發光報警電路的核心元件採用磷砷化鎵發光二極體;輸出線13採用同軸屏蔽線。
權利要求1.一種雷射幹涉式有害氣體監測傳感器,由聚光鏡2、平面鏡3、空氣室4、5、待測氣室6、大小兩種三稜鏡7、8、放大鏡9、放大器11、顯示報警器12、輸出線13構成,其特徵在於還採用了雷射器1和密柵狀光電池10。
2.根據權利要求1所述的監測傳感器,其特徵在於雷射器的功率為1-5mw。
3.根據權利要求1所述的監測傳感器,其特徵在於放大鏡採用焦距小於6cm的凸透鏡。
4.根據權利要求1所述的監測傳感器,其特徵在於平面鏡後表面鍍膜,且兩平行反射面與豎直方向的夾角應略小於50′。
5.根據權利要求1所述的監測傳感器,其特徵在於密柵狀光電池的柵寬<0.4mm。
6.根據權利要求1所述的監測傳感器,其特徵在於顯示報警12是由數值顯示電路、發聲報警電路以及發光報警電路構成。
專利摘要一種雷射幹涉式有害氣體(CH
文檔編號G01N21/45GK2186398SQ9324328
公開日1994年12月28日 申請日期1993年11月1日 優先權日1993年11月1日
發明者胡傳鏞 申請人:胡傳鏞

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