[发明专利]一氧化碳气体传感设备

权利要求书

1.一种一氧化碳气体传感设备，其特征在于：包括一个红外宽带光源、一个可调谐法布里-珀罗滤波器、一个气体采样室、一个光电探测装置以及驱动控制和数据分析系统、所述光电探测器的驱动和信号接收电路以及控制电路和数据分析系统，由所述红外宽带光源发出的光首先通过可调谐法布里-珀罗滤波器后，通过所述气体采样室后被所述第一光电探测装置接收，由所述控制电路和数据分析系统进行对所检测的气体的吸收频谱进行数据分析得到该气体的浓度。

2.根据权利要求1所述的一种一氧化碳气体传感设备，其特征在于：所述可调谐法布里-珀罗滤波器包括第一带通滤波器、液晶相位调制器、第二带通滤波器和驱动源，液晶相位调制器设置在由第一带通滤波器和第二带通滤波器构成的法布里-珀罗滤波器的腔内，通过控制法布里-珀罗腔内液晶相位调制器实现滤波器的调谐功能。

3.根据权利要求1和2所述的可调谐法布里-珀罗滤波器，其特征在于：所述的第一带通滤波器和第二带通滤波器是一种在光学透明材料的内表面上设置的多层介质膜的带通滤波器并具有相同的透射带宽，在所述带通滤波器的通带内可根据对透射光的锐度系数设置不同的反射率，该反射率设置在80%到98%之间，在通带以外设置100%或接近100%的反射率，且在光学透明材料的外表面上设置光学增透膜。

4.根据权利要求1和2所述的可调谐法布里-珀罗滤波器，其特征在于：所述的第一带通滤波器和第二带通滤波器的通带的中心与所需检测的气体的吸收光谱的中心相同或接近相同，该通带的宽度是根据对气体测试精度的要求而定，设置为2纳米到5纳米之间，所述法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围应大于所述的通带宽度，使得透过所述可调谐窄带光学滤波器的光信号为单模光信号。

5.根据权利要求1所述的可调谐法布里-珀罗滤波器，其特征在于：包括一个长波通阶跃滤波器、液晶相位调制器、一个短波通阶跃滤波器和驱动源，液晶相位调制器设置在由所述长波通阶跃滤波器和所述短波通阶跃滤波器构成的法布里-珀罗滤波器的腔内，通过控制所述法布里-珀罗腔内液晶相位调制器实现滤波器的调谐功能。

6.根据权利要求1和5所述的可调谐法布里-珀罗滤波器，其特征在于：所述的长波通阶跃滤波器和短波通阶跃滤波器是一种在光学透明材料的内表面上设置的多层介质膜的光学滤波器，所述的长波通阶跃滤波器对于小于截止频率的光具有100%或接近100%的反射率，所述的短波通阶跃滤波器对于大于截止频率的光具有100%或接近100%的反射率；在所述的长波通阶跃滤波器和短波通阶跃滤波器的通带内可根据对透射光的锐度系数设置不同的反射率，该反射率设置在80和98%之间，且在光学透明材料的外表面上设置光学增透膜。

7.根据权利要求1和5所述的可调谐法布里-珀罗滤波器，其特征在于：所述的长波通阶跃滤波器的截止频率小于所述的短波通阶跃滤波器的截止频率，由所述的长波通阶跃滤波器的截止频率和所述短波通阶跃滤波器的截止频率构成所述的法布里-珀罗滤波器的通带宽度，该通带的宽度是根据对气体测试精度的要求而定，设置在2纳米到5纳米之间，该通带的中心与所需检测的气体的吸收光谱的中心相同或接近相同，所述的可调谐法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围大于其通带范围，使得透过所述可调谐窄带光学滤波器的光信号为单模光信号。

8.根据权利要求1、2和5所述的可调谐法布里-珀罗滤波器，其特征在于：所述的液晶相位调制器采用的是向列相型液晶材料，液晶材料的厚度为几微米至十几微米。

9.根据权利要求1所述的一种一氧化碳气体传感设备，其特征在于：所述可调谐法布里-珀罗滤波器驱动源是一种频率约为2千赫，电压幅度可以在零到正负5伏的可调制的方波信号，且方波电压幅度的调制频率为10千赫或以上。

10.根据权利要求1所述的一种一氧化碳气体传感设备，其特征在于：所述控制电路和数据分析系统包括一个以数字信号处理器以及嵌入式软件为核心的系统，用于控制所述可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动源、所述光电探测器的驱动和信号接收电路以及接收外界控制信号和输出信号，以实现对所述红外气体传感设备对所检测气体的吸收光谱和浓度的检测功能。

11.根据权利要求1所述的一种一氧化碳气体传感设备，其特征在于：所述气体采样室的尺寸根据对所要检测气体的浓度和精度等因素决定，一般为几厘米到几百厘米长。