一种气体传感器的制作方法

1.本发明涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种气体传感器。


背景技术：

2.气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置。市面上生产有专门用于检测气体浓度的气体传感器，主要采用光声光谱气体检测技术。
3.例如申请号为cn201810180468.1的发明专利所提出的基于光声光谱的pm2.5浓度检测装置，其中，利用基于氟化石墨炔振动膜的光纤f-p声波传感器对声波的灵敏度高、响应速度快的优点，以及光声池内壁超疏水涂层不粘附pm2.5等特点，实现对pm2.5浓度的高灵敏度、高响应速度、高稳定性检测。
4.然而，光声光谱气体检测技术检测气体浓度具有一个短板，具体的，当利用光声光谱气体检测技术来检测高浓度气体时，检测精度低，难以实现高精度宽范围的气体浓度检测工作。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种气体传感器，用以解决现有的气体传感器难以实现高精度宽范围的气体浓度检测工作的问题。
6.本发明提供一种气体传感器，包括光声池、激光器、声信号探测器、光信号探测器以及主机；所述光声池具有一气室；所述激光器与所述光声池固定连接，所述激光器的输出端指向所述气室设置；所述声信号探测器的探测端内置于所述气室中，用于获取气室内的声信号；所述光信号探测器的探测端与所述光声池固定连接，用于获取所述激光器通过气室后的光信号；所述主机与所述声信号探测器以及所述光信号探测器电性连接，经由声信号和光信号得到气体的浓度值。
7.进一步的，所述声信号探测器为麦克风，所述麦克风固定设于所述气室的中部，所述麦克风与所述主机电性连接。
8.进一步的，所述光信号探测器为光敏电阻，所述激光器和所述光敏电阻设于所述气室的两侧，所述激光器的发射端指向所述光敏电阻设置。
9.进一步的，所述主机包括控制处理单元，所述控制处理单元与所述声信号探测器以及所述光信号探测器电性连接，用以接收所述声信号探测器转化的电信号以及所述光信号探测器转化的电信号。
10.进一步的，所述主机还包括一压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和所述温度传感器均内置于气室中，所述压力传感器和所述温度传感器均与所述控制处理单元电性连接。
11.进一步的，所述光声池为对称式结构。
12.进一步的，所述光声池具有一进气口和出气口，所述进气口和所述出气口均与气
室相连通。
13.进一步的，所述进气口和所述出气口均经由一缓冲室与所述气室相连通，所述气室呈长条管道状，所述缓冲室的横截面大于所述气室的横截面。
14.进一步的，所述光声池还包括两个真空室，两个所述真空室相对设于所述气室的两侧。
15.进一步的，所述光声池位于所述气室的两侧均开设有凹槽，每个所述凹槽内均固定设置有一密封板，每个所述凹槽内的两个密封板之间均形成一所述真空室。
16.与现有技术相比，通过将气体吸入至气室中，封闭气室，通过激光器照射气室内的气体，通过控制激光器的驱动电流在一定范围内周期性变化，使激光器波长覆盖气室内的气体的吸收谱，气室内的气体吸收周期变化的光信号产生声音信号，其中，声音信号被声信号探测器采集，声信号探测器适用于低浓度气体的高精度检测工作，光信号被光信号探测器采集，光信号探测器适用于高浓度气体的高精度检测工作，并转化为电信号输送至主机，主机根据所采集的两个电信号可得到一宽范围的高精度检测数据，并选择对应浓度范围的采集数据作为确定值，从而可以实现高精度宽范围的检测气体浓度的工作。
附图说明
17.图1为本发明提供的一种气体传感器本实施例中整体的结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
19.如图1所示，本实施例中的一种气体传感器，包括光声池100、激光器200、声信号探测器300、光信号探测器400以及主机500；光声池100具有一气室110；激光器200与光声池100固定连接，激光器200的输出端指向气室110设置；声信号探测器300的探测端内置于气室110中，用于获取气室110内的声信号；光信号探测器400的探测端与激光器200固定连接，用于获取激光器200通过气室110后的光信号；主机500与声信号探测器300以及光信号探测器400电性连接，经由声信号和光信号得到气体的浓度值。
20.其中，将气体吸入至气室110中，封闭气室110，通过激光器200照射气室110内的气体，通过控制激光器200的驱动电流在一定范围内周期性变化，使激光器200波长覆盖气室110内的气体的吸收谱，气室110内的气体吸收周期变化的光信号产生声音信号，其中，声音信号被声信号探测器300采集，声信号探测器300适用于低浓度气体的高精度检测工作，光信号被光信号探测器400采集，光信号探测器400适用于高浓度气体的高精度检测工作，并转化为电信号输送至主机500，主机500根据所采集的两个电信号可得到一宽范围的高精度检测数据，并选择对应浓度范围的采集数据作为确定值，下面进行更加详细的阐述和说明。
21.本实施方案中的光声池100为一封闭容器，其内填充有待检测的气体样品。其中，光声池100为对称式结构，光声池100具有一进气口120和出气口130，进气口120和出气口130均与气室110相连通。
22.需要说明的是，进气口120和出气口130可以通过阀门等结构实现外界与其实的通断功能，在检测的过程中，进气口120和出气口130均需要关闭，使气室110内形成一封闭的
腔体。
23.为了使检测结果更加准确，在一个优选的实施例中，进气口120和出气口130均经由一缓冲室140与气室110相连通，气室110呈长条管道状，缓冲室140的横截面大于气室110的横截面。可使经由泵进的气体经由缓冲室140的缓冲后匀速流入到气室110，避免对声信号探测器300、光信号探测器400产生影响。
24.为了避免外界声音对气室110的干扰，在一个优选的实施例中，光声池100还包括两个真空室150，两个真空室150相对设于气室110的两侧。
25.本实施例中的光声池100位于气室110的两侧均开设有凹槽，每个凹槽内均固定设置有一密封板160，每个凹槽内的两个密封板160之间均形成一真空室150。其中，密封板160采用玻璃窗。可以理解的是，密封板也可以采用透明塑料板等具有透光功能的结构。
26.当然，在其它优选的实施例中，上述真空室150也可以采用其他形式的结构代替，只要能够减少外界声音对气室110的干扰即可。
27.在一个优选的实施例中，声信号探测器300为麦克风，麦克风固定设于气室110的中部，麦克风与主机500电性连接。通过麦克风可以采集气室110内的气体吸收周期变化的光信号产生声音信号，可高精度检测低浓度范围的气体。
28.在一个优选的实施例中，光信号探测器400为光敏电阻，激光器200和光敏电阻设于气室110的两侧，激光器200的发射端指向光敏电阻设置。通过光面电阻可以采集气室110内的气体吸收周期变化的光信号，可高精度检测高浓度范围的气体。
29.需要说明的是，在其它优选的实施例中，光敏电阻也可以采用其他类型的探测器来接受通过气室110的光信号，只要能够接收到信号即可，对此不作限定。
30.为了便于对上述声信号探测器300、光信号探测器400所采集的信号进行处理并择优选择，在一个优选的实施例中，主机500包括控制处理单元510，控制处理单元510与声信号探测器300以及光信号探测器400电性连接，用以接收声信号探测器300转化的电信号以及光信号探测器400转化的电信号。可以理解的是，本实施例中的控制处理单元510为检测电流/电压的芯片，可采用例如mt9221/mt9223芯片来实现。当然，也可以采用其他型号的芯片来接收声信号探测器300转化的电信号以及光信号探测器400转化的电信号。
31.为可便于控制激光器200工作，在一个优选的实施例中，主机500还包括一单片机、激光器驱动电路、声信号处理电路以及光信号处理电路，单片机通过激光器驱动电路与激光器200电连接，用于控制激光器200工作。
32.为了判定气体的浓度范围值，主机500还包括一压力传感器520和温度传感器530，压力传感器520和温度传感器530均内置于气室110中，压力传感器520和温度传感器530均与控制处理单元510电性连接，以判断气室110内的气体浓度范围。具体的，气体的浓度值与压力传感器520获取气室110内的压力值以及温度控制器530获取气室110内的温度值呈正相关，根据获取的气室110内的压力值以及温度值来修正声信号探测器300和光信号探测器400解调出来的浓度信息，从而得到准确的气体浓度。
33.与现有技术相比：通过将气体吸入至气室110中，封闭气室110，通过激光器200照射气室110内的气体，通过控制激光器200的驱动电流在一定范围内周期性变化，使激光器200波长覆盖气室110内的气体的吸收谱，气室110内的气体吸收周期变化的光信号产生声音信号，其中，声音信号被声信号探测器300采集，声信号探测器300适用于低浓度气体的高
精度检测工作，光信号被光信号探测器400采集，光信号探测器400适用于高浓度气体的高精度检测工作，并转化为电信号输送至主机500，主机500根据所采集的两个电信号可得到一宽范围的高精度检测数据，并选择对应浓度范围的采集数据作为确定值，从而可以实现高精度宽范围的检测气体浓度的工作。
34.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。