紅外智能氣體傳感器制造技術

本實用新型專利技術提供一種紅外智能氣體傳感器，它包括紅外氣體探測器，紅外光源，外殼，設置于外殼一端的冶金粉末網，設置于外殼內部的光學腔體、光學腔體電路板、主電路板和電源電路板，設置于外殼另一端的外殼蓋；光學腔體內設置有光學通道，光學通道上設置有通氣孔，紅外氣體探測器和紅外光源焊接在光學腔體電路板上，紅外氣體探測器和紅外光源設置在光學通道內，電源電路為光學腔體電路和主板電路提供穩定電壓，紅外氣體探測器采集模擬信息，模擬信息經主板電路處理后輸出數字智能信息。該傳感器結構設計科學，體積小，性能穩定，具有數字輸出和溫度補償功能，能在－４０℃－７０℃范圍內正常工作，且抗濕氣干擾能力強，適應潮濕環境工作。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種用于氣體檢測的智能傳感器，具體的說，涉及了一 種以紅外吸收原理制作的高精度、無干擾的紅外智能氣體傳感器。
技術介紹
目前，公知的紅外氣體傳感器都只是對紅外吸收原理的一種簡單應用，具 有部分紅外原理特征，但是還缺少一些完備的功能，例如抗水氣干擾、數字輸 出、溫度補償、空氣校準等功能，還無法適應惡劣環境，無法滿足高精度、高 要求的應用領域。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。
技術實現思路
本技術的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種模塊化設計、 高效率、高穩定性、能適應惡劣環境的紅外智能氣體傳感器，該氣體傳感 器不僅能很好的防止水氣影響，而且還具有溫度補償和數字輸出功能，可適應 超高溫或超低溫條件運行，具有獨有的空氣校準功能。為了實現上述目的，本技術提供一種紅外智能氣體傳感器，包括紅 外氣體探測器和紅外光源，所述傳感器還包括外殼，設置于所述外殼一端 的冶金粉末網，設置于所述外殼內部的光學腔體、具有光學腔體電路的光 學腔體電路板、具有主板電路的主電路板和具有電源電路的電源電路板，設置于所述外殼另一端的外殼蓋；其中，所述光學腔體內設置有光學通道， 所述光學通道上靠近所述冶金粉末網方向設置有通氣孔，所述紅外氣體探 測器和所述紅外光源焊接在所述光學腔體電路板上，所述紅外氣體探測器 和所述紅外光源局部設置在所述光學通道內，所述電源電路為所述光學腔體電路和所述主板電路提供穩定電壓，所述光學腔體電路的紅外光源受所 述主板電路控制產生光波，所述光學腔體電路的紅外氣體探測器根據紅外 光源所產生的光波和自身溫度采集濃度和溫度模擬信息，所述濃度和溫度模擬信息經所述主板電路AD轉換及內設程序運算處理后輸出被測氣體數 字智能信息。所述光學腔體包括安裝在一起的光學腔體上蓋和光學腔體下蓋，安裝 在一起的所述光學腔體上蓋和所述光學腔體下蓋構成光學通道。所述光學通道呈不封口的"e，，形，所述紅外氣體探測器和所述紅外光源 分別局部設置于所述光學通道的兩端。所述光學腔體外側設置有一層保溫材料。所述光學腔體電路包括受所述主板電路控制的三極管，三極管控制開關 的紅外光源，以及紅外氣體探測器和三路高性能運算放大器；所述三極管根 據所述主板電路產生的一定頻率和占空比的方波控制所述紅外光源開關，所 述紅外氣體探測器根據所述紅外光源產生的光波采集光學通道內被測氣體 的濃度模擬信息，所述紅外氣體探測器輸出自身溫度模擬信息，所述濃度 模擬信息和溫度模擬信息經三路高性能運算放大器放大后輸出。所述主板電路包括AD轉換芯片和MCU;放大后的模擬信息經所述AD轉換 芯片轉換為數字信號，所述數字信號經所述MCU內設程序運算處理后輸出被 測氣體數字智能信息。所述電源電路包括電源穩壓芯片Ul，輸入電壓經所述電源穩壓芯片Ul 處理輸出穩定電壓。本技術相對現有技術具有實質性特點和進步性，具體的說，該紅外 智能氣體傳感器結構設計科學，體積小，性能穩定，能在-40°C —7(TC范圍 內正常工作；抗濕氣干擾能力強，適應潮濕環境工作；空氣校準功能讓使 用更方便、準確；具有數字輸出和溫度補償，精度高，使用方便；通過更 換不同氣體探測器，使針對不同氣體種類的傳感器開發周期大大減少。附圖說明圖l是本技術的拆分結構示意圖； 圖2是本技術的剖視結構示意圖； 圖3是本技術所述電源電路示意圖； 圖4是本技術所述光學腔體電路示意圖； 圖5是本技術所述主板電路示意圖。具體實施方式下面通過附圖和具體實施方式，對本技術的技術方案做進一步的詳 細描述。如圖1和圖2所示， 一種紅外智能氣體傳感器，包括紅外氣體探測器7， 紅外光源8，外殼2，設置于所述外殼2—端的冶金粉末網1，設置于所迷 外殼2內部的光學腔體、具有光學腔體電路的光學腔體電路板9、具有主 板電路的主電路板IO和具有電源電路的電源電路板ll,設置于所述外殼2 另一端的外殼蓋12;其中，所述光學腔體包括通過緊固螺釘3、墊片4連接為一體的光學 腔體上蓋5和光學腔體下蓋6;安裝在一起的所述光學腔體上蓋5和所述 光學腔體下蓋6構成光學通道；所述光學通道上靠近所述冶金粉末網1方向設置有便于進出被測氣體 的通氣孔，所述紅外氣體探測器7和所述紅外光源8焊接在所述光學腔體 電路板9上，所述紅外氣體探測器7和所述紅外光源8局部設置在所述光 學通道內，所述電源電路為所述光學腔體電路和所述主板電路提供穩定電 壓，所述光學腔體電路的紅外光源受所述主板電路控制產生光波，所述光 學腔體電路的紅外氣體探測器根據紅外光源所產生的光波和自身溫度采集 濃度和溫度模擬信息，所述濃度和溫度模擬信息經所述主板電路AD轉換及 內設程序運算處理后輸出被測氣體數字智能信息。進一步地說，所述光學通道呈不封口的"e，，形，所述紅外氣體探測器7 和所述紅外光源8分別局部設置于所述光學通道的兩端；通過改變所述光 學通道的形狀，增加光程，使所述紅外氣體探測器采集到的信息更加精確。所述光學腔體外側設置有一層保溫材料，以保證所述光學通道內的氣 體在低溫環境下不凝結，具有抗濕氣的特點。如圖3所示，所述電源電路包括電源穩壓芯片Ul、電容C1、電容C4、 電容C7、電阻R1和電阻R2;輸入電壓經所述電源穩壓芯片Ul處理輸出穩 定電壓，消除輸入電壓波動的影響；電路中電容C1、 C4、 C7對電源進行濾 波。如圖4所示，所述光學腔體電路包括受所述主板電路控制的三極管Ql， 由三極管Q1控制開關的紅外光源U4，紅外氣體探測器U3，三路高性能運算 放大器(AR1， AR2, AR3)，電阻R3，電阻R4，電阻R5，電阻R6，電阻R7， 電阻R8，電阻R9，電阻Rll,電阻R12,電阻R13,電阻R14，電容C2和 電容C3;所述三極管Ql根據所述主板電路的MCU產生的一定頻率和占空比的方波 控制所述紅外光源U4開關，所述紅外氣體探測器U3根據所述紅外光源U4 產生的光波采集光學通道內被測氣體的濃度模擬信息，所述紅外氣體探測 器U3輸出自身溫度模擬信息，所述濃度模擬信息和溫度模擬信息經三路高 性能運算放大器(AR1, AR2， AR3)放大后輸出；其中，紅外氣體探測器U3輸出的兩路微弱電信號Signal和Reference 經過放大后接到AD轉換輸入端，其中AR2和AR3為高性能運算放大器，電 阻R3、電阻R4、電阻R9、電阻Rll為^:大電3各的增益電阻，電容C2、電 容C3是為消除電路自激振蕩的超前補償電容；紅外氣體探測器U3內部有一熱敏電阻，通過紅外氣體探測器U3的管 腳1輸出紅外氣體探測器內部的溫度信號，經高性能運算放大器AR1放大 后接到AD轉換輸入端，其中，電阻R6、電阻R7為增益電阻；MCU產生一定頻率和占空比的方波并通過三極管Ql來控制紅外光源U4 的開關。如圖5所示，所述主板電路包括AD轉換芯片U2和MCU;放大后的模擬信 息經所述AD轉換芯片U2轉換為數字信號，所述數字信號經所述MCU內設程 序進行一系列運算處理后用IIC總線輸出被測氣體數字智能信息。所述主板電if各還包括基準芯片U5、復位芯片U6、電阻R10和電容C8; 所述基準芯片U5為AD轉換芯片U2提供電壓基準；所述復位芯片U6為MCU 提供復位本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種紅外智能氣體傳感器，包括紅外氣體探測器和紅外光源，其特征在于：所述傳感器還包括外殼，設置于所述外殼一端的冶金粉末網，設置于所述外殼內部的光學腔體、具有光學腔體電路的光學腔體電路板、具有主板電路的主電路板和具有電源電路的電源電路板，設置于所述外殼另一端的外殼蓋；其中，所述光學腔體內設置有光學通道，所述光學通道上靠近所述冶金粉末網方向設置有通氣孔，所述紅外氣體探測器和所述紅外光源焊接在所述光學腔體電路板上，所述紅外氣體探測器和所述紅外光源局部設置在所述光學通道內，所述電源電路為所述光學腔體電路和所述主板電路提供穩定電壓，所述光學腔體電路的紅外光源受所述主板電路控制產生光波，所述光學腔體電路的紅外氣體探測器根據紅外光源所產生的光波和自身溫度采集濃度和溫度模擬信息，所述濃度和溫度模擬信息經所述主板電路ＡＤ轉換及內設程序運算處理后輸出被測氣體數字智能信息。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：任紅軍，祁澤剛，王秀梅，王豪，劉野慧美，姜朝陽，
申請(專利權)人：河南漢威電子有限公司，
類型：實用新型
國別省市：41[中國|河南]