[实用新型]红外气体传感器气室及其红外气体传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及红外线气体检测领域，特别涉及一种红外气体传感器气室及其红外气体传感器。

背景技术

对工业流程气体浓度检测所用的传感器，一般按其检测方式来分，主要有以下几种方式的传感器：一是催化燃烧式气体传感器，可燃性气体在催化剂的作用下，在一定温度条件下进行燃烧反应，燃烧时白金电阻温度升高，电阻发生变化，变化值是待测气体浓度的函数，这种传感器只能检测可燃性气体，有局限性，并且是暗火工作，有引燃爆炸危险；二是半导体式气体传感器，利用一些金属氧化物半导体材料在一定的温度下其电导率随着环境气体成分变化而变化原理制造，这种方法稳定性差，受环境影响大；三是热导式气体传感器，利用热量在不同气体中传递时具有的热传导能力不同，通过测量混合气体的热导率从而得到待测气体的体积百分含量，这种传感器受温度影响大，被测气体浓度不能太低，由于气体之间的热导率相近，抗干扰能力弱，只能测量两种组份气体；第四种是化学电池类传感器，它为一种消耗型的传感器，因此使用寿命较短，一般只有1～2年的使用寿命，且输出的信号稳定性差，测量精度低，不适合各种复杂的工业流程现场在线检测使用。

基于上述原因，有人设计了一种红外气体传感器，利用气体分子对不同波段红外线的吸收原理制作而成，主要由红外线辐射光源、气室和接收器三大部件组成，其中辐射源用于发射包括被测气体特征吸收峰波长在内的红外光；气室用于容纳被测气体，让红外光通过的空腔；接收器用于感知红外光强度变化并将其转化为电量的换能装置。

在红外气体传感器检测领域，不同浓度的同种气体对红外光的吸收遵从郎伯-比尔定律，它是指单一波长的平行光通过均匀介质时能量被介质吸收的规律。

I=I₀e^-kcl

式中：I₀——红外线辐射被气体吸收前的能量；

I——红外线辐射被气体吸收后的能量；

k——气体的吸收系数；

c——吸收气体的浓度；

l——红外线辐射经过吸收气体层的长度。

吸收率：A=I0-II0=1-II0=1-e-kcl;]]>

吸收率只和气体的吸收系数k、吸收气体的浓度c以及红外线辐射经过吸收气体层的长度l有关，而吸收系数k是通过推算和实验总结出来的，是一个常数。在实际的数据处理中发现，当不同的气体浓度c和通过吸收气体层的长度l的乘积cl在25%-40%的范围内时，测得的数据具有较好的线性和精度。因此，仪器的测量量程由气室的长度决定，低量程需用长气室，高量程用短气室。

由上述可知，在红外气体传感器中，气室是与被测气体直接接触的部分，被测气体通过气室中的气体层长度决定红外分析仪器的测量范围，被测气体的浓度越低，该气室长度越长，反之，被测气体的浓度越高，该气室长度越短。由上述分析可知，对于测量高浓度（主要是百分之百）的气体来说，所用的气室通过被测气体的气体层长度在0.6mm以下，而现有的红外气体传感器的测量气室的长度多为依据低浓度气体的测量标准制作的一体化结构，吸收气体层的长度较长，在测量高浓度（主要是百分之百）的气体时，如果直接按照现有的低浓度气体所用长气室的一体化结构是很难实现对高浓度气体的检测，并且在气体层长度在0.6mm以下的精度范围内，难以通过单纯的一体化机械加工来保证测量气腔室的气体层长度符合上述要求，制作误差较大，不仅可靠性不高、精度较低、抗干扰能力较差，影响检测效果，而且还不能够适应各种复杂的工业流程现场在线使用；并且现有的红外气体传感器气室的气体层长度是通过一体化结构制作成恒定不变的，气体层长度不易调节，不具有灵活适应性。