一种红外平行光束自适应反射的气体传感器的制作方法

专利2025-03-18  7


本技术涉及传感器,更具体地说,是涉及一种红外平行光束自适应反射的气体传感器。


背景技术:

1、红外气体传感器是一种基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性,利用气体浓度与吸收强度关系(朗伯-比尔lambert-beer定律)来鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。红外气体传感器由于具有使用寿命长、灵敏度高、稳定性好、受到环境的干扰较小,对氧气不依赖等特点,因此被广泛应用于石油化工、冶金工业、工矿开采、科研实验、熏蒸处理、大气环境监测、空气质量检测、航空电子、食品加工、农业、医疗卫生等领域。在大气监测中,红外气体传感器可以检测空气中的有害气体,如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等,从而了解大气污染状况,为环保部门提供科学依据。在废水监测中,红外气体传感器可以检测废水中的有害物质,如氨氮、磷等,确保废水达标排放。在工业过程中,红外气体传感器可用于监测生产过程中有害气体的泄漏,确保工业生产安全。

2、然而,在实际生产制造过程中,红外气体传感器在铸造、装配等环节中产生的角度偏差问题是难以避免的。当传感器的反射面出现倾斜时,将会极大地影响反射光线的传播路径,导致平行入射的光线经过反射后出现不同程度的偏移,从而降低传感器光学探测器对光的吸收率,这会直接影响到气体传感器的检测精度和稳定性,使其性能受到严重制约。


技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,红外气体传感器在铸造、装配产生角度偏差时,能够降低反射光线的偏移量,使得平行光反射方向具有自适应性,极大提高了气体传感器的检测精度和稳定性。

2、本实用新型技术方案如下所述:一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,包括传感组件以及设置在所述传感组件一端的直角锥面反射镜,所述传感组件发出的一束平行光线入射到所述直角锥面反射镜的入射面上,经过所述直角锥面反射镜反射后,反射光线射入所述传感组件内。

3、进一步地,所述传感组件包括安装座、聚光杯、光源、探测器以及信号采集板,所述安装座内部设置有一用于安装所述光源和所述探测器的中空腔室,所述光源和所述探测器安装在所述信号采集板上,且所述光源和所述探测器分别与所述信号采集板信号连接,所述聚光杯用于将所述光源发出的光线汇聚成一束平行光线。

4、进一步地,所述聚光杯呈圆柱形结构,所述聚光杯的内表面为反射面,且所述反射面为抛物面。

5、进一步地,所述聚光杯的反射面为抛光镜面或镀反射膜面。

6、进一步地,所述光源设置在所述聚光杯的内部,且所述光源的中心点与所述抛物面的焦点重合。

7、进一步地,在所述直角锥面反射镜的轴截面上,所述直角锥面反射镜反射面的两轮廓线呈直角,在所述直角锥面反射镜的横截面上,所述直角锥面反射镜反射面的轮廓线呈圆形。

8、进一步地,所述安装座上设置有支架,所述支架远离所述安装座的一端设置有用于与所述直角锥面反射镜相配合连接的t型孔。

9、进一步地,所述安装座背向所述支架的一端设置有固定部,所述固定部开设有多个用于固定所述信号采集板的固定孔。

10、进一步地,所述安装座上端设置有至少一个光线过孔,所述光线过孔与所述安装座的中空腔室相连通。

11、进一步地,所述直角锥面反射镜为t型柱状结构。

12、根据上述方案的本实用新型,其有益效果在于:

13、(1)本实用新型提供的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,包括传感组件以及设置在传感组件一端的直角锥面反射镜,传感组件发出的一束平行光线入射到直角锥面反射镜的入射面上,经过直角锥面反射镜二次反射后,反射光线180°反向射入传感组件内,在光路的传播过程中有待检测气体进入时,利用气体浓度与吸收强度的关系(朗伯-比尔定律)可以确定气体浓度,反射光线不受直角锥面反射镜倾斜角度的影响,能够保证平行入射的光线在返回方向上具有自适应性,使得在同一位置入射的平行光线经过直角锥面反射镜反射后能够反射回到传感组件内,降低了反射光线的偏移量,极大提高了气体传感器的检测精度和稳定性。

14、(2)本实用新型提供的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,直角锥面反射镜和传感组件在组装时,无需考虑防呆问题,可以任意角度安装直角锥面反射镜,降低了装配难度,使得装配工艺简便。

15、(3)本实用新型提供的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,入射光线经过直角锥面反射镜反射后汇聚成光束,极大提高了光源的利用率,进而提高了气体传感器的检测精度。



技术特征:

1.一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于,包括:传感组件(1)以及设置在所述传感组件(1)一端的直角锥面反射镜(2),所述传感组件(1)发出的一束平行光线入射到所述直角锥面反射镜(2)的入射面上,经过所述直角锥面反射镜(2)反射后,反射光线射入所述传感组件(1)内。

2.如权利要求1所述的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于:所述传感组件(1)包括安装座(11)、聚光杯(12)、光源(13)、探测器(14)以及信号采集板(15),所述安装座(11)内部设置有一用于安装所述光源(13)和所述探测器(14)的中空腔室,所述光源(13)和所述探测器(14)安装在所述信号采集板(15)上,且所述光源(13)和所述探测器(14)分别与所述信号采集板(15)信号连接,所述聚光杯(12)用于将所述光源(13)发出的光线汇聚成一束平行光线。

3.如权利要求2所述的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于:所述聚光杯(12)呈圆柱形结构,所述聚光杯(12)的内表面为反射面,且所述反射面为抛物面。

4.如权利要求3所述的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于:所述聚光杯(12)的反射面为抛光镜面或镀反射膜面。

5.如权利要求3所述的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于:所述光源(13)设置在所述聚光杯(12)的内部,且所述光源(13)的中心点与所述抛物面的焦点重合。

6.如权利要求1所述的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于:在所述直角锥面反射镜(2)的轴截面上,所述直角锥面反射镜(2)反射面的两轮廓线呈直角,在所述直角锥面反射镜(2)的横截面上,所述直角锥面反射镜(2)反射面的轮廓线呈圆形。

7.如权利要求2所述的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于:所述安装座(11)上设置有支架(16),所述支架(16)远离所述安装座(11)的一端设置有用于与所述直角锥面反射镜(2)相配合连接的t型孔(161)。

8.如权利要求7所述的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于:所述安装座(11)背向所述支架(16)的一端设置有固定部(111),所述固定部(111)开设有多个用于固定所述信号采集板(15)的固定孔(112)。

9.如权利要求2所述的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于:所述安装座(11)上端设置有至少一个光线过孔,所述光线过孔与所述安装座(11)的中空腔室相连通。

10.如权利要求8所述的一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,其特征在于:所述直角锥面反射镜(2)为t型柱状结构。


技术总结
本技术公开了一种红外平行光束自适应反射的气体传感器,包括传感组件以及设置在传感组件一端的直角锥面反射镜,传感组件发出的一束平行光线入射到直角锥面反射镜的入射面上,经过直角锥面反射镜二次反射后,反射光线180°反向射入传感组件内,在光路的传播过程中有待检测气体进入时,利用气体浓度与吸收强度的关系(朗伯‑比尔定律)可以确定气体浓度,反射光线不受直角锥面反射镜倾斜角度的影响,能够保证平行入射的光线在返回方向上具有自适应性,使得在同一位置入射的平行光线经过直角锥面反射镜反射后能够反射回到传感组件内,降低了反射光线的偏移量,极大提高了气体传感器的检测精度和稳定性。

技术研发人员:尹金德,卿笃安,陈镇辉,高帅兵,陶俊宇,罗诗文
受保护的技术使用者:深圳市诺安智能股份有限公司
技术研发日:20230927
技术公布日:2024/6/26
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