专利名称：基于红外吸收原理的甲烷气体浓度传感器的气室的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体浓度传感器的气室，具体涉及一种红外气体浓度传 感器的气室。
背景技术：
目前国内外较为先进的气体检测方法是采用红外吸收原理检测气体。它 克服了以往检测方法容易中毒老化、受环境因素影响等缺点，同时它还具有 灵敏度高、响应速度快、选择性好等优点。因此对采用红外原理检测气体方 法的研究将对保障工业安全生产、日常生活安全具有重要的现实意义和良好 的应用前景。而对于现有机械调制式甲垸浓度传感器的主要缺点是响应速度
慢，抗干扰能力差；其响应时间一般大于30s，这是由于为了减小功率消耗， 气室中的气体流动只能靠自身的扩散作用。现有甲垸浓度传感器受气流干扰 影响较大，由于气流干扰产生的波动可能会超过传感器示值的范围，而且其 气室光路结构也十分复杂。体积特大，不太适合于便携式使用。
发明内容
本发明为了解决现有机械调制式红外甲垸气体浓度传感器存在的响应时 间长、抗干扰能力差、结构复杂的缺点，而提出的一种基于红外吸收原理的 甲烷气体浓度传感器的气室。
基于红外吸收原理的甲垸气体浓度传感器的气室，它包括柱形外壳、红 外发射器口、红外接收器口、轴流排风扇和两根探头保护管；柱形外壳的上 下两个端面分别设置有排气口和进气口 ；红外发射器口与红外接收器口位置 相对地开设于柱形外壳的中部，红外发射器口的中心光轴和红外接收器口的 中心光轴位于同一轴线上；在柱形外壳内红外发射器口的内表面处和红外接 收器口的内表面处分别装设有一根内径与红外发射器口的口径和红外接收器 口的口径相同的探头保护管，所述两根探头保护管的中心轴线与红外发射器 口的中心光轴和红外接收器口的中心光轴位于同一轴线上；所述两根探头保 护管之间留有间隙L;所述两根探头保护管把柱形外壳的内部空间分为进气 室和扩散气室；柱形外壳的内部排气口处装设有轴流排风扇。
本发明具有响应时间短、功耗低、抗干扰能力强、准确度高的优点。本
发明在排气口 13处设置有轴流排风扇12后，响应速度明显提高，响应时间 縮短到5s 10s，而轴流排风扇12功率在30W左右，并没有增加很高的功耗。 兀形圆台式整流罩5和排气滤网及吸潮剂层11的设置有效的解决了气流的波 动对测量造成的干扰，将气流干扰产生的示值波动降低到0.05%左右，进气 滤网3和颗粒吸潮剂层4过滤掉待测气流中的杂质(包括粉尘和水汽等)，防 止杂质对红外发射器口 7和红外接收器口 8的腐蚀，大大提高了检测系统的 稳定性和准确性，并符合低功耗的要求，而且体积较小，适合于便携式使用， 可广泛应用在煤矿开采、油气田开采等领域。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式包括柱形外壳 1、红外发射器口 7、红外接收器口 8、轴流排风扇12和两根探头保护管14;
柱形外壳1的上下两个端面分别设置有排气口 13和进气口 2;红外发射器口
7与红外接收器口 8位置相对地开设于柱形外壳1的中部，红外发射器口 7
的中心光轴和红外接收器口 8的中心光轴位于同一轴线上；在柱形外壳1内
红外发射器口 7的内表面处和红外接收器口 8的内表面处分别装设有一根内 径与红外发射器口 7的口径和红外接收器口 8的口径相同的探头保护管14， 所述两根探头保护管14的中心轴线与红外发射器口 7的中心光轴和红外接收 器口8的中心光轴位于同一轴线上;所述两根探头保护管14之间留有间隙L; 所述两根探头保护管14把柱形外壳1的内部空间分为进气室6和扩散气室 10;柱形外壳1的内部排气口 13处装设有轴流排风扇12。所述两根探头保 护管14之间留有间隙L的作用是将均匀分布在进气室6内的气体集中到轴 心位置，使检测器检测到集中而均匀的气体。
具体实施方式
二结合图1说明本实施方式,本实施方式与具体实施方 式一不同点在于它还增加了两层进气滤网3;两层进气滤网3装设在柱形外
壳1的进气口2上。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。增加进气 滤网3的目的在于滤去被测气体中的杂质。
具体实施方式
三结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方
式一不同点在于它还增加了颗粒吸潮剂层4;颗粒吸潮剂层4装设在两层进
气滤网3之间。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。增加颗粒吸潮 剂层4的目的在于吸附滤去被测气体中的水汽。
具体实施方式
四结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方 式一不同点在于它还增加了 e形圆台式整流罩5; Ji形圆台式整流罩5装设 在柱形外壳1的内肩台9的侧面上。其它组成和连接方式与具体实施方式
一 相同。增加n形圆台式整流罩5的目的在于确保过滤干燥后的气体均匀分布 在进气室6内，以便检测到均匀的气体。
具体实施方式
五结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方 式一不同点在于它还增加了排气滤网及吸潮剂层11;排气滤网及吸潮剂层11 装设在柱形外壳1的内部且位于轴流排风扇12的下部。其它组成和连接方式 与具体实施方式
一相同。增加排气滤网及吸潮剂层11不但可以过滤测试后的 气体，还可以减小轴流排风扇12转动形成的涡流对扩散气室10中气流的影 响。
本发明的工作过程混有甲烷气体的被测气流通过进气口 2先经过进气 滤网3和颗粒吸潮剂层4过滤滤去杂质和水汽，并经过:x形圆台式整流罩5 均匀分布于进气室6内部，然后在轴流排风扇12的作用下进入轴心位置的两 侧是被探头保护管隔离的红外发射器口 7以及红外接收器口 8。通过两根探 头保护管14之间间隙的气体进入扩散气室10，再经过排气滤网及吸潮剂层 ll后被轴流排风扇12排出气室。在整个过程中，仅需要一个低功耗的轴流 排风扇12即可确保过滤后的干燥气流均匀的流过测试口，使检测器受到的干 扰降到最低。
本发明的工作原理气体浓度红外检测是根据气体对红外辐射选择性吸 收的性质进行的。当某物质受到红外光束照射时，该物质选择性地吸收某些 频率的光子，从而表现为透射光的强度变小。利用物质分子对红外辐射的吸 收，可得到与分子结构相应的红外吸收光谱。
当一束光强为Io的平行光通过充有气体的气室时，如果光源光谱覆盖一 个或多个气体吸收线，光束通过气体介质时，由于气体吸收部分光能，光的 强度将会减弱，根据Lambert-Beer定律，输出光强I与输入光强IQ、气体浓
度C和气体吸收长度L的关系为
<formula>formula see original document page 6</formula>式中，参数a为气体在一定频率处的吸收系数，参数L为吸收路径的长度， 参数C为气体浓度。
若吸收系数可以测得，通过检测输入光强和输出光强的变化，加上已知 的光程，就可以测得气体的浓度值。而检测输入/输出光强的变化就是通过甲 垸传感器气室两侧的红外发光管以及探测器共同实现的。
权利要求
1、基于红外吸收原理的甲烷气体浓度传感器的气室，其特征在于它包括柱形外壳(1)、红外发射器口(7)、红外接收器口(8)、轴流排风扇(12)和两根探头保护管(14)；柱形外壳(1)的上下两个端面分别设置有排气口(13)和进气口(2)；红外发射器口(7)与红外接收器口(8)位置相对地开设于柱形外壳(1)的中部，红外发射器口(7)的中心光轴和红外接收器口(8)的中心光轴位于同一轴线上；在柱形外壳(1)内红外发射器口(7)的内表面处和红外接收器口(8)的内表面处分别装设有一根内径与红外发射器口(7)的口径和红外接收器口(8)的口径相同的探头保护管(14)，所述两根探头保护管(14)的中心轴线与红外发射器口(7)的中心光轴和红外接收器口(8)的中心光轴位于同一轴线上；所述两根探头保护管(14)之间留有间隙(L)；所述两根探头保护管(14)把柱形外壳(1)的内部空间分为进气室6和扩散气室10；柱形外壳(1)的内部排气口(13)处装设有轴流排风扇(12)。
2、根据权利要求1所述的基于红外吸收原理的甲烷气体浓度传感器的气 室，其特征在于它还包括两层进气滤网(3);两层进气滤网(3)装设在柱形外壳 (1)的进气口(2)上。
3、 根据权利要求1所述的基于红外吸收原理的甲烷气体浓度传感器的气 室，其特征在于它还包括颗粒吸潮剂层(4);颗粒吸潮剂层(4)装设在两层进气 滤网(3)之间。
4、 根据权利要求1所述的基于红外吸收原理的甲烷气体浓度传感器的气 室，其特征在于它还包括"形圆台式整流罩(5); n形圆台式整流罩(5)装设在 柱形外壳(l)的内肩台(9)的侧面上。
5、 根据权利要求1所述的基于红外吸收原理的甲垸气体浓度传感器的气 室，其特征在于它还包括排气滤网及吸潮剂层(ll);排气滤网及吸潮剂层(ll) 装设在柱形外壳(1)的内部且位于轴流排风扇(12)的下部。
全文摘要
基于红外吸收原理的甲烷气体浓度传感器的气室，涉及气体浓度传感器的气室；它为解决机械调制式红外甲烷气体浓度传感器存在的响应时间长、抗干扰能力差、结构复杂的缺点而提出的。它包括柱形外壳、红外发射器口、接收器口、轴流排风扇和探头保护管；红外发射器口和接收器口相对应地贯穿装设在柱形外壳的中部，红外发射器口、接收器口的中心光轴位于同一轴线上；在红外发射器口、接收器口处分别装有探头保护管，所述两根探头保护管的中心轴线与红外发射器口和红外接收器口的中心光轴位于同一轴线上；所述两根探头保护管之间留有间隙L；柱形外壳的内部上部装有轴流排风扇。它具有响应速度快、抗干扰能力强、稳定性高、结构简单的优点。
文档编号G01N21/31GK101393121SQ20081013736
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月22日 优先权日2008年10月22日
发明者原桂彬, 孙晓刚, 戴景民, 王文萃 申请人:哈尔滨工业大学