，节省了人力物力。
[0058] 如图6所示，优选地，所述装置还包括：
[0059] 第二光学元件15,设置在红外池12与滤光片13之间，用于对射出红外池12的红 外光进行汇聚。
[0060] 本发明之所W要使用到第二光学元件，是因为光束经过第一光学元件后，相当于 对光源发出的红外光光束进行了扩束，在扩束的同时换来光束的近似平行，扩束后的光束 通过红外池的待检测气体后，其光束半径较大，一般在6mm~12mm之间，运意味着单位面积 内的光能量会比常规方法的小，此时若直接用检测器接收红外光信号，信号强度有可能达 不到检测器的检测阔值，此时使用第二光学元件对光线进行汇聚，再进入检测器，能够使检 测器在红外池充入待检测气体的前后检测到足够强度的光信号变化。
[0061] 可选择地，第一光学元件11和/或第二光学元件15,可设置在红外池12的外部， 也可在第一光学元件11和/或第二光学元件15的表面锻一层防待检测气体腐蚀及固体颗 粒附着的膜后，设置在红外池12中，其中第一光学元件11位于红外光源的出光侧，第二光 学元件12位于通过待检测气体后的红外光的出光侧。
[0062] 如图7所示，第一光学元件11和/或第二光学元件15,设置在红外池12的外部， 可W保证第一光学元件11和/或第二光学元件15不受红外池12中待检测气体中附带固 体颗粒的污染。
[0063] 第一光学元件11和/或第二光学元件15,设置在红外池12中，可W提高本发明提 供的气体检测装置的集成度，同时还能节省光学元件。比如第一光学元件11和/或第二光 学元件15,未设置在红外池12中，那么位于红外光源的出光侧，及通过待检测气体后的红 外光的出光侧皆要分别设置光窗，W保证红外光能够顺利射入和射出红外池12。
[0064] 优选地，红外池12内壁涂覆有吸光物质，用于吸收照射到内壁上的红外光W及外 部环境入射到红外池12中的光。 阳0化]红外池内壁涂覆吸光物质，主要是为了减少红外光经过内壁时的漫发射，降低由 于内壁反射率改变，导致检测器接收到的光强度改变，W致影响最终气体浓度的检测结果。 同时，可W理解的是，由于吸光物质对红外光中预设波长的光的吸光量是可知的，故检测器 计算出被吸收掉的预设波长的总光量后，减去被吸光物质吸收的预设波长的光量，很容易 精确得出待检测气体吸收的预设波长的光量。
[0066] 另外，红外池内壁涂覆吸光物质，吸收外部环境入射到红外池的光，可W减少检测 装置受外部环境的影响，适用场所更广。
[0067] 优选地，第一光学元件11缩小红外光的发散角，W使红外光的光束趋于平行。
[0068] 需要说明的是，通过第一光学元件的功能，使红外光的光束发生了趋于平行的变 化，而不是约等于平行。
[0069] 红外光经过第一光学元件多次调整后变为平行光束，可W保证红外光入射到红外 池后，尽可能地不照射到红外池内壁上，直接通过待检测气体后射出，可W降低红外光的光 能量损失，同时，相比现有技术，还能避免受红外池内壁反射率变化的影响。
[0070] 优选地，第一光学元件11包括1个或多个平凸透镜透镜或菲涅尔透镜。
[0071] 可W理解的是，通过调整第一光学元件11的数量及参数，缩小红外光的发射角达 到预期值，可W保证将红外光的光束调整为平行光。
[0072] 优选地，第二光学元件15包括1个或多个聚光杯或聚光锥。
[0073] 可W理解的是，通过调整第二光学元件15的数量及参数，对射出红外池的红外光 进行汇聚，可W保证光信号强度能够达到检测器的检测阔值。
[0074] 优选地，红外池12上设置有进气口 18,用于导入待检测气体；出气口 19,用于导出 待检测气体。 阳075] 可W理解的是，在红外池12上设置进气口 18和出气口 19,可W根据检测需要，方 便地更新待检测气体的类型和浓度，实现灵活操作。
[0076] 优选地，红外池12上还设置有第一光窗16,用于透射射入所述红外池的红外光； 第二光窗17,用于透射通过待检测气体的红外光。
[0077] 优选地，第一光窗16和第二光窗17的中屯、皆位于红外线的光轴上，运样能够保证 第一光窗16最大限度地透射射入红外池12的红外光，第二光窗17最大限度地透射通过待 检测气体后的红外光。
[0078] 如图8所示，根据本发明另一实施例的一种气体浓度检测装置，其第一光学元件 11包括第一平凸透镜110和第二凸透镜111，第二光学元件15为1个聚光杯。红外光源10 发出的红外光光束依次被第一平凸透镜110和第二平凸透镜111调整扩散角后，平行进入 红外池12,被红外池12内的待检测气体吸收掉预设波长的光后，聚光杯15进行光束汇聚， 滤光片13吸收掉预设波长W外的光，最后红外光中剩余的光量被检测器14接收。
[0079] 如图9所示，根据本发明另一实施例的一种气体浓度检测装置，结构与图7所示装 置基本相同，主要区别在于第一光学元件11为1个菲涅尔透镜，第二光学元件15为1个聚 光锥。
[0080] 如图10所示，根据本发明一实施例的一种气体浓度检测方法，包括：
[0081] S1、缩小光源发出的红外光的发射角，W使所述红外光的光束趋于平行；
[0082] S2、待检测气体吸收所述红外光中波长等于预设波长的光；
[0083] S3、滤波片吸收所述红外光中波长不等于预设波长的光；
[0084] S4、检测剩余的红外光中波长等于预设波长的红外光光量，并根据所述光量计算 待检测气体的浓度。
[00化]优选地，在所述步骤S3之前还包括：
[0086] 对通过待检测气体后的红外光进行汇聚，W使所述红外光光强度增强。
[0087] 综上，本发明提供的一种气体浓度检测装置通过缩小红外光的发散角，使红外光 被检测器接收前不在红外池内壁发生漫反射，相比现有技术，可W降低甚至避免受红外池 内壁反射率变化的影响，相对提高了气体浓度检测的精确度。
[008引另外，在采用传统漫反射红外池的现有技术中，若每天正常工作8小时，经过漫发 射的红外线光信号值基准会W8%~10%/月左右的速度下降，因为基准在变，所W需要频 繁地用标准浓度的待检测气体对检测精度进行标定，同时当红外池内壁污染十分明显时， 还需要进行更换或者清洗，从而还需要再次标定。相比现有技术，由于本发明能够降低甚至 避免因红外池内壁反射率变化所引起的信号漂移，使信号能够在长时间内稳定，而不必频 繁标定，节省了人力物力。
[0089] 在本发明中，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对 重要性。术语"多个"指两个或两个W上，除非另有明确的限定。
[0090] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可W有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种气体浓度检测装置，其特征在于，包括： 光源，用于发出红外光； 第一光学元件，位于所述光源的出光侧，用于缩小红外光的发散角； 红外池，位于所述第一光学元件的出光侧，内部充满待检测气体，用于吸收红外光中波 长等于预设波长的光； 滤光片，位于所述红外池的出光侧，用于吸收红外光中波长不等于预设波长的光； 检测器，位于所述滤光片的出光侧，用于检测剩余的红外光中波长等于预设波长的红 外光光量，并根据所述光量计算待检测气体的浓度。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括： 第二光学元件，设置在所述红外池与滤光片之间，用于对射出所述红外池的红外光进 行汇聚。3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述红外池内壁涂覆有吸光物质，用于吸 收照射到内壁上的红外光以及外部环境入射到所述红外池中的光。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一光学元件缩小所述红外光的发散角， 以使所述红外光的光束趋于平行。5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一光学元件包括1个或多个平凸透 镜透镜或菲涅尔透镜。6. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二光学元件包括1个或多个聚光杯 或聚光锥。7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述红外池上设置有进气口，用于导入待 检测气体；出气口，用于导出待检测气体。8. 根据权利要求1~7所述的任一装置，其特征在于，所述红外池上还设置有第一光 窗，用于透射射入所述红外池的红外光；第二光窗，用于透射通过待检测气体后的红外光。9. 一种基于权利要求1至8中任一项所述装置的气体浓度检测方法，其特征在于，包 括： 51、 缩小光源发出的红外光的发射角，以使所述红外光的光束趋于平行； 52、 待检测气体吸收所述红外光中波长等于预设波长的光； 53、 滤波片吸收所述红外光中波长不等于预设波长的光； 54、 检测剩余的红外光中波长等于预设波长的红外光光量，并根据所述光量计算待检 测气体的浓度。10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3之前还包括： 对通过待检测气体后的红外光进行汇聚，以使所述红外光光信号强度增强。
【专利摘要】本发明涉及一种气体浓度检测装置及方法，该装置包括：光源，用于发出红外光；第一光学元件，位于光源的出光侧，用于缩小红外光的发散角；红外池，位于第一光学元件的出光侧，内部充满待检测气体，用于吸收红外光中预设波长的光；滤光片，位于红外池的出光侧，用于吸收红外光中波长不等于预设波长的光；检测器，位于滤光片的出光侧，用于检测剩余的红外光中波长等于预设波长的红外光光量，并根据所述光量计算待检测气体的浓度。本发明提供的技术方案，通过缩小红外光的发散角及在内壁涂覆吸光材料，使红外光被检测器接收前不在红外池内壁发生漫反射，降低甚至避免了受红外池内壁反射率变化的影响，相对提高了气体浓度检测的精确度。
【IPC分类】G01N21/3504
【公开号】CN105403530
【申请号】CN201510704898
【发明人】罗建文, 吴方兴
【申请人】长沙开元仪器股份有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年10月26日