[发明专利]红外光学气体测量装置

说明书

技术领域

本发明有关于红外光学气体测量装置。

背景技术

从现有技术水平已知基于红外光学测量原理的气体传感器，且其在工业中针对许多不同应用被用于监视气体浓度。气体传感器检测爆炸气体或对人体有害的气体的增加的浓度，例如，甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)，且气体传感器被集成到警告和警报系统中。

从WO 2005/054827已知一种红外光学气体传感器，其中气体经由穿孔板进入传感器壳体。穿孔板表示传感器壳体的气体填充部分的上限，待测量的气体经由在穿孔板中形成的穿孔进入到传感器壳体内。辐射源和光学检测器布置于气体传感器内部、在底部中，底部表示传感器壳体的气体填充部分的下限。

IR辐射由辐射源发送且在穿孔板处朝向光学检测器反射。到达检测器的强度是基于由气体造成的光学吸收的、一种对所测量气体浓度的指示。选择气体种类，且由所选红外辐射的波长范围与传感器壳体的气体填充部分(所谓的测量气体室)的尺寸的组合来确定可达成的测量灵敏度和测量准确度。

在WO 2005/054827中所示的气体经由穿孔板的进入，允许(一方面)测量气体经由穿孔板中穿孔的总面积进入测量气体室、以及(另一方面)所发出的光的部分在测量环境中通过穿孔板中的穿孔而丢失，从而使得光的这部分不能反射到检测器上。穿孔板中穿孔的尺寸、位置和数量的选择(一方面)限定出到测量环境的光损耗、但(另一方面)也限定出测量气体进入到测量气体室内的进入速度。

WO 2007/091043 Al披露了一种气体传感器，这种气体传感器的测量气体室是球形的、用于引导光射线的传播，其中对于光辐射的引导引起射线聚焦到检测器上、且因此增加了落到检测器上的光强度。

通过气体入口开口、和由于在气体中的吸收这二者所造成的光损耗的幅度决定了在检测器处的辐射强度。测量气体进入测量气体室的速度决定了气体传感器的上升时间(rise time)，上升时间常常被称作t_10-90时间、且提供了关于测量值从最终值的10％的水平上升到对应于最终值90％水平的时间。

发明内容

基于现有技术，本发明的目的在于：提供所述类型的气体测量装置，其中减少了光损耗。

而且，本发明的目的在于：提出在所提到类型的气体测量装置的气体入口开口区域中使用开槽盘或穿孔盘。

对于该装置，由专利权利要求1所述的特征来达成该目的。

对于该用途，由专利权利要求41所述的特征来达成该目的。

有利的实施例和变型从附属权利要求显而易见。

根据本发明的气体测量装置包括用于红外光学气体传感器的气体入口开口，其包括两个盘，这两个盘布置于彼此间隔开的位置处、且具备穿孔和/或槽作为气体通道开口，这两个盘优选地在顶侧上关闭了带有集成式底部部段的、优选为罐状的传感器壳体，形成测量气体室。

在底部部段中提供至少一个光通道，该至少一个光通道用于使得来自至少一个辐射源的红外光通过、进入到测量气体室内且用于使来自测量气体室的光通过而入射到至少一个光敏检测器上。光通道使得有可能：将红外光从布置于底部部段下方或集成在底部部段中的至少一个辐射源辐射到充满测量气体的测量气体室内、且使所反射的射线与布置于底部部段下方或上方的至少一个光敏检测器光耦合(opticallycouple)。底部部段容纳着光通道。光通道优选地是平面的且平坦的。在另一优选方式中，使光通道基本上平行于两个盘，这两个盘被设计成气体通道开口且具备穿孔或槽。

至少一个光敏检测器的接收光谱优选地适应至少一个辐射源的辐射光谱和待测量的气体的吸收范围。

此处优选地基于待测量的测量气体而相对应地选择至少一个辐射源的光学波长范围。优选地测量气态烃和其它气态烃化合物。举例而言，丙烷(C₃H₈)和甲烷(CH₄)的吸收在3.3μm至3.5μm的波长范围。二氧化碳(CO₂)的吸收在4.2μm至4.3μm的波长范围，且一氧化碳(CO)的吸收在4.5μm至4.85μm的波长范围。