一种气体浓度红外传感器的制作方法

本发明属于气体检测，具体提供了一种气体浓度红外传感器。

背景技术：

1、ndir气体传感器基于非色散红外吸收原理，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯-比尔(lambert－beer)吸收定律，由于分子之间的振动，气体分子在红外波段具有不同的、特定的原子吸收波长，因此能够通过测量特定波长下光学能量的吸收来探测气体浓度。

2、发明人在先专利申请cn202320487495.x中，在基座处设置安装槽，在安装槽中设置多个反射件，反射件处于安装槽的内侧壁处且远离顶部的端盖结构，红外光线发射器发射的红外光在多个反射件之间依次反射，然后红外光线进入红外探测器；在红外光沿着光路传递时，其穿过安装槽内的气体，通过测量红外光的损耗，来获得安装槽中的气体浓度。上述技术方案中，红外光线的传递光路基本平行于电路板以及基座处的端盖，即端盖不参与形成红外光的反射，使得端盖处的进气孔不需要考虑避让光路，便于增加进气孔的数量以及尺寸。

3、发明人认为，上述方案有利于减少红外传感器在垂直电路板方向(即基座轴向)的长度，但是不利于减少红外传感器沿周向的外径尺寸，反射件本身在安装槽的内壁处需要占据一定的体积，布置的反射件数量较小时会造成光路长度不足；布置的反射件数量较多时，需要的安装槽容积变大，使得基座以及红外传感器的周向尺寸过大。即该方案不便于实现气体浓度红外传感器沿垂直电路板方向的轴向尺寸以及周向尺寸的平衡。

4、另外，上述技术方案中，虽然在红外传感器的端盖处设置有进气孔，该进气孔用于连通安装槽和外部环境，但是该进气孔的尺寸及数量设计存在问题；具体的，当进气孔的尺寸较小时进气慢，但是进气孔能够避免杂物及灰尘进入安装槽中，但是进气慢的特点使得红外传感器的反应较慢不能快速实现测量；当进气孔的尺寸较大时，虽然进气快并能够快速测量，但是对于内部电气元件的保护性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种气体浓度红外传感器，以至少解决上述技术问题之一。

2、为了解决现有技术中的上述问题，本发明的一个或多个实施例提供一种气体浓度红外传感器，包括筒体和电路板，筒体的两端开口，电路板设于筒体中，电路板将筒体沿轴向分隔成第一空间和第二空间，第一空间中设有红外光发射组件，第二空间中设有红外探测组件；第一空间中设有第一反射组件，第一反射组件包括多个设于筒体内壁的第一反射件；第二空间中设有第二反射组件，第二反射组件包括多个设于筒体内壁的第二反射件，电路板的边缘具有缺口，缺口连通第一空间和第二空间，缺口位置设有第三反射组件，第三反射组件包括多个第三反射件；多个第一反射件能够接收红外光发射组件发射的红外光，并将红外光在第一空间中依次反射后传递至第三反射件，第三反射组件能够将红外光传递至第二反射组件，多个第二反射件能够依次反射红外光，并将红外光传递至红外探测组件。

3、进一步的，筒体的两端分别套设有端帽，端帽包括套设在筒体外部的圆筒以及圆筒端部的端盖，端盖处具有进气孔；圆筒能够沿筒体的轴向往复运动至压缩状态和扩张状态；当处于压缩状态时，端盖与电路板的距离为d1；当处于扩张状态时，端盖与电路板的距离为d2，d1<d2。

4、进一步的，两个圆筒之间安装有弹性复位件，弹性复位件能够在圆筒朝向电路板运动以到达压缩状态时积蓄弹性势能，并在圆筒朝向远离电路板运动与到达扩张状态时释放弹性势能。

5、进一步的，弹性复位件包括弹簧，当圆筒处于扩张状态时，弹簧不具有弹力；当圆筒处于压缩状态时，弹簧受积蓄弹性势能。

6、进一步的，筒体包括刚性部和分别设于刚性部两端的弹性部，弹性部远离刚性部的一端具有端盖，端盖处具有进气孔，刚性部中设有第一反射组件、第二反射组件和电路板。

7、进一步的，第一反射组件的第一反射件分为凹面镜和平面镜，第二反射组件包括凹面镜和平面镜，第三反射件为平面镜。

8、进一步的，第一反射组件包括沿光路依次设置且反射面与电路板垂直的至少一个第一凹面镜和多个第一平面镜，处于光路最末端的一个第一平面镜用于将平行于电路板的红外光线传递至第三反射组件。

9、进一步的，第三反射组件包括处于第一空间的第二平面镜和处于第二空间的第三平面镜，第二平面镜和第三平面镜分别朝向电路板且与电路板的夹角均为45度，第二平面镜能够接收第一反射组件反射的平行于电路板的红外线，并将红外线沿垂直电路板的方向朝第三平面镜传递，第三平面镜能够接收垂直电路板方向的红外光，并将红外光沿水平方向传递至第二反射组件。

10、进一步的，第二反射组件包括沿光路依次设置且反射面与电路板垂直的多个第四平面镜以及至少一个第二凹面镜，第二凹面镜将红外光反射至红外探测组件。

11、进一步的，第一反射件、第二反射件和第三反射件由筒体的内壁面朝向筒体内腔的凸起与凹面形成，凸起与凹面处涂覆有反光涂层以形成反光面。

12、以上一个或多个技术方案的有益效果：

13、本方案中在将反射件设置于筒体内壁面的情况下，使得红外光线在筒体内部的反射基本平行于电路板；相对于红外光线在电路板与端盖之间反射的方式来说，能够极大的减少红外传感器沿垂直电路板方向的尺寸；在采用反射件设于筒体内壁面的情况下，为了避免在筒体处设置过多反射件造成筒体周向尺寸多大，将第一反射组件和第二反射组件分层布置，采用第三反射组件形成完整的光路；相对于采用单层的反射组件来说，在没有大幅度增加红外传感器沿垂直电路板方向尺寸的情况下，有效地降低了红外传感器的周向尺寸；即实现了红外传感器沿垂直电路板方向和沿周向尺寸的平衡；有利于实现红外传感器的小型化设计。

14、本方案中，当端盖由靠近电路板的方向朝远离电路板之间的方向运动时，端盖、圆筒、筒体和电路板之间围合形成的气室的尺寸会变大，气压变小，进而内外气压差的情况下，外界空气迅速进入气室中，使得红外传感器能够快速测量气体的浓度，进而进气速度不再依赖于进气孔的尺寸及数量设置。

15、本方案中设置弹性复位件，该弹性复位件在圆筒运动到压缩状态时积蓄弹性势能，并能够在圆筒到达扩张状态时释放弹性势能；这种设置方式便于减少圆筒及端盖沿筒体轴向往复移动的难度。

16、本方案中筒体包括刚性部和弹性部，弹性部具有端盖，即筒体处弹性部、刚性部、端盖及电路板围合成气室，通过按压弹性部能够改变气室的体积，进而便于利用气室容积从小到大过程中气压发生变化的特性，外界气体气压差的作用下进入气室，便于实现气体浓度的快速测量。

17、本方案中，第一反射件、第二发射件和第三反射件均由筒体的内壁面朝向筒体内腔的凸起与凹面形成，这种设置方式省略了第一反射件、第二反射件和第三反射件的安装过程，避免了各反射件安装位置存在误差造成的测量精度下降问题，便于实现红外传感器小型化设计。

技术特征：

1.一种气体浓度红外传感器，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的气体浓度红外传感器，其特征在于，所述筒体的两端分别套设有端帽，所述端帽包括套设在筒体外部的圆筒以及圆筒端部的端盖，所述端盖处具有进气孔；

3.根据权利要求2所述的气体浓度红外传感器，其特征在于，两个圆筒之间安装有弹性复位件，所述弹性复位件能够在所述圆筒朝向电路板运动以到达压缩状态时积蓄弹性势能，并在所述圆筒朝向远离所述电路板运动与到达扩张状态时释放弹性势能。

4.根据权利要求3所述的气体浓度红外传感器，其特征在于，所述弹性复位件包括弹簧，当所述圆筒处于所述扩张状态时，所述弹簧不具有弹力；当所述圆筒处于压缩状态时，所述弹簧受积蓄弹性势能。

5.根据权利要求1所述的气体浓度红外传感器，其特征在于，所述筒体包括刚性部和分别设于刚性部两端的弹性部，所述弹性部远离所述刚性部的一端具有端盖，所述端盖处具有进气孔，所述刚性部中设有所述第一反射组件、第二反射组件和电路板。

6.根据权利要求1所述的气体浓度红外传感器，其特征在于，所述第一反射组件的第一反射件分为凹面镜和平面镜，所述第二反射组件包括凹面镜和平面镜，所述第三反射件为平面镜。

7.根据权利要求1或6所述的气体浓度红外传感器，其特征在于，所述第一反射组件包括沿光路依次设置且反射面与电路板垂直的至少一个第一凹面镜和多个第一平面镜，处于光路最末端的一个第一平面镜用于将平行于电路板的红外光线传递至第三反射组件。

8.根据权利要求1或6所述的气体浓度红外传感器，其特征在于，所述第三反射组件包括处于第一空间的第二平面镜和处于第二空间的第三平面镜，所述第二平面镜和第三平面镜分别朝向所述电路板且与电路板的夹角均为45度，所述第二平面镜能够接收第一反射组件反射的平行于电路板的红外线，并将红外线沿垂直电路板的方向朝第三平面镜传递，所述第三平面镜能够接收垂直电路板方向的红外光，并将红外光沿水平方向传递至第二反射组件。

9.根据权利要求1或6所述的气体浓度红外传感器，其特征在于，所述第二反射组件包括沿光路依次设置且反射面与电路板垂直的多个第四平面镜以及至少一个第二凹面镜，第二凹面镜将红外光反射至红外探测组件。

10.根据权利要求1所述的气体浓度红外传感器，其特征在于，所述第一反射件、第二反射件和第三反射件由筒体的内壁面朝向所述筒体内腔的凸起与凹面形成，所述凸起与凹面处涂覆有反光涂层以形成反光面。

技术总结
本发明属于气体检测技术领域，具体提供了一种气体浓度红外传感器，包括筒体和电路板，电路板设于筒体中，电路板将筒体分隔成第一空间和第二空间，第一空间中设有红外光发射组件，第二空间中设有红外探测组件；第一空间中设有第一反射组件，第二空间中设有第二反射组件，电路板的边缘具有缺口，缺口连通第一空间和第二空间，缺口位置设有第三反射组件；所述红外光能够在第一反射组件、第三反射组件和第二反射组件之间依次反射并传递至红外探测组件。本发明能够在筒体中形成双层的反射光路，在保证光路长度的情况下，使得红外传感器的外径及厚度均小于设定值，实现红外传感器的小型化设计。

技术研发人员：李彬,张治强,孙绍坤,宁鹏,杜彦学,关威
受保护的技术使用者：青岛澳瑞德电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13