多光源光锥阵列气体传感器及检测方法与流程

本发明涉及传感检测技术，特别是涉及检测技术，具体的，其展示一种多光源光锥阵列气体传感器及检测方法。

背景技术：

红外气体传感器是利用非色散红外吸收原理（ndir，non-dispersiveinfrared）制备的用于检测目标气体浓度的传感器，具有精度高，稳定性好，寿命长等优点。一般的红外气体传感器主要包含用于发射红外光的红外光源、用于反射红外光的光学腔体、用于接收红外光的红外探测器以及相应的控制电路。实际检测过程中，红外探测器接收到的红外光强近似满足朗伯-比尔定律:，其中i0为红外光源发出的红外光强，α为目标气体的红外吸收系数，c为目标气体的浓度，i为外探测器接受到的光强大小，l为光线经过光学腔体反射后从光源到探测器的光路长度；在光路和气体浓度相同的情况下，光源强度越高，探测器检测到的光强信号越大，红外气体传感器的响应率越高，当噪声一定时，传感器分辨率越高。

统红外气体传感器一般采用单光源，长光程设计，通过增加光程长度来提高探测器的分辨率，但随着光程的增加，光线方向不容易控制，最终到达探测器的光强减弱，有效光线数量减少，精度不高。目前商用红外气体传感器精度普遍在50ppm（二氧化碳）和2%lel（甲烷）的水平，特种气体精度更差，仅为300ppm，难以满足工业环境对检测精度越来越高的要求

因此，有必要提供一种多光源光锥阵列气体传感器及检测方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多光源光锥阵列气体传感器，其通过引入多光源来增强光源强度，同时利用光锥具有增加光程及聚光的特别，提高气体传感器的响应率和精度，满足特种气体对小量程，高分辨率的要求。

技术方案如下：

一种多光源光锥阵列气体传感器，包括光锥阵列反射腔，光锥阵列反射腔包括若干均匀排列的且向下渐缩的光源通道，光源通道内顶端设置有红外光源，下端对于设置有聚光模块；聚光模块包括光锥聚光腔，光锥聚光腔包括与光源通道对应设置的且向下渐缩的聚光通道、以及设置于聚光通道的红外探测器。

进一步的，光锥阵列反射腔的外表面开设有若干环状气孔。

进一步的，红外探测器对应设置有探测器信号采集电路板，红外光源对应设置有光源调制电路板。

进一步的，红外探测器通过焊接固定设置于探测器信号采集电路板上。

进一步的，若干红外光源均通过焊接固定设置于光源调制电路板。

进一步的，红外光源数量不少于四个。

本发明的目的之二是提供一种检测方法，其通过上述的多光源光锥阵列气体传感器进行气体检测，步骤如下：

1）将多光源光锥阵列气体传感器设置于探测器上，并对气体进行检测；

2）检测时，光源调制电路板同时驱动多个红外光源，红外光源发出红外光；

3）红外光源发出的红外光经过光锥阵列反射腔侧壁反射同时被气体吸收到达光锥聚光腔；

4）光锥聚光腔收集从光锥阵列反射腔中汇聚过来的光线，并利用光锥再次将其汇聚到红外探测器；

5）探测器信号采集电路板对红外探测器信号进行处理并将其转换成气体浓度。

与现有技术相比，本发明通过将多个红外光源并联到一起同时照射到探测器上面，大幅增加了光线强度，同时利用光锥反射聚光的特点，大幅提升了光线吸收气体的光程。通过加强光线强度和增加光程，大幅提升了气体传感器的响应率和探测精度，填补了红外技术在特种气体小量程，高精度领域的空白。

附图说明

图1是本发明的实施例的结构示意图。

图2是本发明的实施例的光线传播示意图。

具体实施方式

实施例：

请参阅图2，本实施例展示一种多光源光锥阵列气体传感器，包括光锥阵列反射腔3，光锥阵列反射腔3包括若干均匀排列的且向下渐缩的光源通道31，光源通道31内顶端设置有红外光源2，下端对于设置有聚光模块；聚光模块包括光锥聚光腔4，光锥聚光腔4包括与光源通道对应设置的且向下渐缩的聚光通道41、以及设置于聚光通道41的红外探测器5。

光锥阵列反射腔3的外表面开设有若干环状气孔32。

红外探测器5对应设置有探测器信号采集电路板6，红外光源2对应设置有光源调制电路板1。

红外探测器5通过焊接固定设置于探测器信号采集电路板6上。

若干红外光源2均通过焊接固定设置于光源调制电路板1。

在本实施例中，红外光源2数量设置为8个，但并非对本实施例的限定，其仅为本实施例的一种设定方式。

利用本实施例进行气体检测，步骤如下：

1）将多光源光锥阵列气体传感器1设置于探测器上，并对气体进行检测；

2）检测时，光源调制电路板1同时驱动多个红外光源2，红外光源2发出红外光；

3）红外光源发2出的红外光经过光锥阵列反射腔3侧壁反射同时被气体吸收到达光锥聚光腔4；

4）光锥聚光腔4收集从光锥阵列反射腔3中汇聚过来的光线，并利用光锥再次将其汇聚到红外探测器5；

5）探测器信号采集电路板6对红外探测器5信号进行处理并将其转换成气体浓度。

与现有技术相比，本发明通过将多个红外光源并联到一起同时照射到探测器上面，大幅增加了光线强度，同时利用光锥反射聚光的特点，大幅提升了光线吸收气体的光程。通过加强光线强度和增加光程，大幅提升了气体传感器的响应率和探测精度，填补了红外技术在特种气体小量程，高精度领域的空白。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明检测方法，其通过多光源光锥阵列气体传感器进行气体检测，步骤如下：1）将多光源光锥阵列气体传感器设置于探测器上，并对气体进行检测；2）检测时，光源调制电路板同时驱动多个红外光源，红外光源发出红外光；3）红外光源发出的红外光经过光锥阵列反射腔侧壁反射同时被气体吸收到达光锥聚光腔；4）光锥聚光腔收集从光锥阵列反射腔中汇聚过来的光线，并利用光锥再次将其汇聚到红外探测器；5）探测器信号采集电路板对红外探测器信号进行处理并将其转换成气体浓度。

技术研发人员：许晴;张杰;于海洋;王爽
受保护的技术使用者：翼捷安全设备（昆山）有限公司
技术研发日：2019.03.26
技术公布日：2019.06.14