专利名称：激光干涉式有害气体监测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及监测有害气体(如甲烷、一氧化碳、二氧化碳等)浓度的装置，特别是一种能同时实现监测和报警的传感器。
目前，工矿现场常用的探测有害气体的传感器主要是载体催化元件传感器。此外，还有少量纯铂丝元件传感器和半导体气敏元件传感器这三种。虽然这几种传感器有着各自的某些优点，但总的说来或受环境条件(如温度、湿度、含氧度……)影响大，或受元器件固有缺陷(如中毒现象、零点漂移现象……)影响大等原因，造成以上传感器的共同缺点是测量准确度不高、稳定性不好、以及寿命短等。由于现行普遍使用的传感器的上述问题，直接影响了遥测遥控基本数据的可靠性，故在自动化系统上难以放心地应用推广。光干涉式有害气体监测传感器在目前世界上尚属一种崭新类型的传感器。由于光干涉呈象过程的固有精度高、稳定性好等优点，故性能超过现通用的非光干涉式传感器。目前，还只有极少数国家能生产这种新型传感器，但其性能在可靠性、准确性、稳定性等方面仍有不足之处，且生产成本过高。
本实用新型的目的是要提供一种改进的有害气体监测传感器。它不但能灵敏而准确地对有害气体进行监测和超限报警，并可作为可靠而稳定的传感器使用。
本实用新型是通过以下过程实现的，参看附图1和图2，其原理如下功率1～5mw的半导体激光器1发射的激光束，经焦距小于12cm的聚光镜(凸透镜)2聚焦后，到达与竖直方向的倾角略小于50′的平面镜3，并在O1处分为两束光第一束光反射，第二束光折射。第一束反射光穿过空气室4、折光三棱镜7将其折回穿过空气室5(与空气室4相同)后，又回到平面镜3，折射入平面镜并在其后表面(镀反射膜)反射，于O2处穿出平面镜。第二束折射光在平面镜3后表面反射，再穿过待测气室6，经三棱镜7反射回待测气室6，再经平面镜3的O2处反射。两束光在O2处相遇发生干涉，相干后的光束经三棱镜8反射后被焦距小于6cm的放大镜(凸透镜)9放大。然后，光束被栅状(栅宽＜0.4mm)硅光电池10转换为对应的电信号，经核心元件为集成电路的放大器11放大后，分别输送到传感器本身的显示报警器12(数值显示电路的核心元件是发光二极管数码管17，发声报警电路的核心元件是蜂鸣器16或者模拟声集成电路9561，发光报警电路的核心元件是红色发光二极管15)，以及输出线13送至微机监控系统中心。
本实用新型是针对前述现有技术的不足而专门设的。它选用了先进的半导体激光光源、效率高的光电转换元件，以及设计了可靠的光路、电路，所以具有比现有技术准确性高、稳定性好、寿命长以及成本低的优点，且具有既可单独使用(进行监测、超限时声光报警)，又能与微机监控系统联网(进一步实现监测、记录和自动对风量、断电等控制)的特点。
图1是本实用新型结构原理图，其意义说明如下元器件号名称元器件号名称1 激光器 3 平面镜2 聚光镜 4、5 空气室
6 待测气室 10 光电池7 三棱镜 11 放大器8 三棱镜 12 显示报警器9 放大镜 13 输出线图2是放大器和显示报警器电原理图，其意义说明如下元器件号名称14 集成电路15 发光二极管16 蜂鸣器17 数码管以下是本实用新型最佳实施实例半导体激光器1是功率为4mw的AlGaInP激光源；聚光镜2是焦距为10cm的凸透镜；平面镜3与竖直平面的倾角约为45′；空气室4、5及待测气体室6的长度为7cm；大小两个三棱镜7、8均为透明玻璃制造(反射面镀反射膜)，放大镜9是焦距为3cm的凸透镜；硅光电池10是栅宽为0.3mm的普通2CR硅光电池；放大器11的核心元件是功率开关集成路TWH8751以及R1、R2＝100KΩ，R3＝330Ω，W＝5KΩ，C1、C2＝10μ／16V；显示报警器12中的数值显示电路的核心元件采用七段式发光二极磷化镓数码管；发声报警电路的核心元件采用通用蜂鸣器；发光报警电路的核心元件采用磷砷化镓发光二极管；输出线13采用同轴屏蔽线。
权利要求1.一种激光干涉式有害气体监测传感器，由聚光镜2、平面镜3、空气室4、5、待测气室6、大小两种三棱镜7、8、放大镜9、放大器11、显示报警器12、输出线13构成，其特征在于还采用了激光器1和密栅状光电池10。
2.根据权利要求1所述的监测传感器，其特征在于激光器的功率为1－5mw。
3.根据权利要求1所述的监测传感器，其特征在于放大镜采用焦距小于6cm的凸透镜。
4.根据权利要求1所述的监测传感器，其特征在于平面镜后表面镀膜，且两平行反射面与竖直方向的夹角应略小于50′。
5.根据权利要求1所述的监测传感器，其特征在于密栅状光电池的栅宽＜0.4mm。
6.根据权利要求1所述的监测传感器，其特征在于显示报警12是由数值显示电路、发声报警电路以及发光报警电路构成。
专利摘要一种激光干涉式有害气体(CH
文档编号G01N21/45GK2186398SQ9324328
公开日1994年12月28日 申请日期1993年11月1日 优先权日1993年11月1日
发明者胡传镛 申请人:胡传镛