1.一种基于MEMS的电容式红外气体传感器,其特征在于,包括:依次连接的直流电源、敏感探头、信号调理电路以及信号处理电路;所述敏感探头包括MEMS红外光源(1)、待测气室(2)、参比气室(3)、红外滤光片阵列(5)和红外探测阵列(6);所述待测气室(2)和参比气室(3)形成左右对称结构,侧壁均设置有绝缘绝热板(4),顶部均与MEMS红外光源(1)相接,底部均与红外滤光片阵列(5)相接,其中所述待测气室(2)设有进气孔(21)和出气孔(22),用于与待测气体环境相通,所述参比气室(3)为封闭结构,内封有一个大气压的、不含待测气体的标准气体;所述MEMS红外光源(1)经直流电源对其通电后,向待测气室(2)和参比气室(3)辐射红外光,红外光分别穿过待测气室(2)和参比气室(3),通过红外滤光片阵列(5)出射,红外探测阵列(6)对出射的红外光进行探测,将探测信号传送给信号调理电路进行调理,再经过信号处理电路输出数据。
2.如权利要求1所述的一种基于MEMS的电容式红外气体传感器,其特征在于:所述MEMS红外光源(1)为集成在硅衬底上的多晶硅电阻条。
3.如权利要求1所述的一种基于MEMS的电容式红外气体传感器,其特征在于:所述MEMS红外光源(1)包括固定结构(11)和旋转结构(12),所述固定结构(11)固定安装在参比气室(9)顶部,所述旋转结构(12)通过旋转杆(13)可旋转地安装在待测气室(2)顶部。
4.如权利要求1所述的一种基于MEMS的电容式红外气体传感器,其特征在于:所述红外探测阵列(6)设置在红外滤光片阵列(5)底部,红外探测阵列(6)包括密封气腔(61)、充气阀(62)、掺硼电极(64)和感应电容,掺硼电极(64)和红外滤光片阵列(5)之间形成多个密封气腔(61),密封气腔(61)由充气阀(62)控制气体的进出,从红外滤光片阵列(5)出射的红外光进入密封气腔(61),被密封气腔(61)中的气体吸收,受热使得密封气腔(61)膨胀,从而挤压掺硼电极(64)发生形变,使得与掺硼电极(64)串联的感应电容大小发生变化。
5.如权利要求4所述的一种基于MEMS的电容式红外气体传感器,其特征在于:所述红外滤光片阵列(5)由镶嵌在隔光绝热板(51)中的滤光片(52)阵列构成,所述滤光片(52)包括CO滤光片、CH4滤光片和SO2滤光片,分别用于吸收在CO、CH4和SO2气体的红外吸收峰波段的光,所述CO滤光片、CH4滤光片和SO2滤光片分别对应于不同的密封气腔(61),红外光穿过待测气室(2)和参比气室(3)后分别从CO滤光片、CH4滤光片和SO2滤光片出射,进入相对应的各密封气腔(61)。
6.如权利要求1所述的一种基于MEMS的电容式红外气体传感器,其特征在于:所述信号调理电路包括依次连接的信号放大器、信号滤波器和功率放大器,还包括用于对干扰信号进行隔离处理的光耦隔离器。
7.如权利要求1所述的一种基于MEMS的电容式红外气体传感器,其特征在于:所述信号处理电路包括ADC转换器、信号隔离器、单片机、LDO线性电源和USB,ADC转换器将经过信号调理电路调理的信号转换为数字信号,经过信号隔离器输入单片机,并通过USB接口输出最终数据,所述LDO线性电源用于给信号隔离器和单片机供电。
8.如权利要求7所述的一种基于MEMS的电容式红外气体传感器,其特征在于:所述信号隔离器包括光耦隔离器和磁耦隔离器。