[发明专利]一种高精度非分散红外线气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体传感器，具体涉及一种高精度非分散红外线气体传感器。

背景技术

气体传感器作为传感技术领域中的重要品种，在安全生产、节能减排、环境保护、道路交通安全管理、航空航天、现代军事、防化防恐、汽车工业等领域均有广泛应用，是上述行业信息化、智能化发展的支持与保障，是确保人类生活、生产、国家战略安全的重要核心技术，也是国家间科技竞争的重要领域之一。

气体传感器主要分为半导体式、催化燃烧式、电化学式、红外光学式等，其中红外光学式主要用于二氧化碳和可燃气体的检测，红外光学式气体传感器相对其它原理气体传感器在灵敏度、选择性、可靠性、抗干扰能力、使用寿命等方面具有明显优势，且测量范围宽、不中毒、不依赖于氧气。红外光学式气体传感器结构相对复杂、成本较高，其使用率较低，随着近年来中国国内经济的快速发展、城市化及工业化进程加快、环保意识的提高和法规的健全，在易燃易爆气体检测中，红外光学式气体检测仪器将逐渐取代其它原理的气体检测仪器，由于现有红外光学式气体传感器在宽浓度和宽温度范围内检测精度较低，给红外光学式气体传感器的广泛应用造成困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种高精度非分散红外线气体传感器，这种气体传感器能够在宽浓度和宽温度范围内作高精度气体浓度检测。

为了解决上述问题，本发明通过以下方式来实现。

一种高精度非分散红外线气体传感器，包括控制单元电路板、小信号处理单元电路板、红外光源、双元热释电探测器、气体分析室、外壳、金属滤网和输出管脚，所述外壳一端设置有金属滤网，另一端设置有输出管脚，外壳内部设置有控制单元电路板、小信号处理单元电路板和气体分析室，所述气体分析室两端分别设置有红外光源和双元热释电探测器，所述红外光源和双元热释电探测器与小信号处理单元电路板相连接，所述小信号处理单元电路板与控制单元电路板相连接，包含基准电压源、信号转换电路和放大滤波电路，所述控制单元电路板与输出管脚相连接，包含电源电路、时钟电路、光源驱动电路、信号采集电路、控制电路和微处理器，所述时钟电路连接控制电路，所述控制电路连接光源驱动电路，所述光源驱动电路连接红外光源，所述红外光源产生红外光通过气体分析室辐射至双元热释电探测器，所述双元热释电探测器连接信号转换电路，所述信号转换电路连接放大滤波电路，所述放大滤波电路连接信号采集电路，所述信号采集电路连接控制电路，所述控制电路连接输出管脚。

基于上述，所述气体分析室采用阻燃型ABS 材料，内壁采用铂金镀金工艺，可提高传感器检测灵敏度和适用性。

基于上述，所述外壳采用303不锈钢，耐腐蚀、易于切削及表面光洁度高。

基于上述，所述金属滤网采用400目金属筛网，两层重叠使用，以加强过滤粉尘和牢固作用。

基于上述，所述电源电路可以将3.3VDC输入电压变换为两路3.0VDC输出，一路3.0VDC输出用于微处理器、信号采集电路和控制电路，另一路3.0VDC输出用于红外光源和光源驱动电路，两路电源可减少不同电路模块之间的相互干扰，有利于传感器整体稳定性和可靠性的提高。

基于上述，所述时钟电路连接微处理器时钟管脚，包含1只16MHz无源晶体和2只负载电容，具体封装为2025，外部时钟电路比微处理器内部时钟温漂更小、可靠性和精度更高。

基于上述，所述光源驱动电路输入端连接电源电路3.0VDC输出，控制端连接微处理器输出管脚，输出端连接红外光源，驱动芯片采用双路N+P沟道MOSFET，可以减小光源开关瞬间对传感器整体电源产生的冲击。

基于上述，基准电压源输入端传感器输入电源，输出端连接双元热释电探测器和运算放大器，基准电压源采用精度为0.1%、温漂为8ppm，可以保证双元热释电探测器信号输出的高精度和较好的温度特性。

基于上述，信号转换电路输入端连接双元热释电探测器，输出端连接放大滤波电路，包含1只电阻和1只电容，采用薄膜材料的电阻和COG材料的电容，可以保证信号转换的高精度和较好温度特性。

基于上述，放大滤波电路输入端连接信号转换电路，输出端连接信号采集电路，包含一只运算放大器和若干无源器件，采用零漂移、高精度的运算放大器和低温度系数、高精度的无源器件，可以保证信号放大滤波后保持信号的高精度和较好的温度特性。