[实用新型]微型红外气体传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体的说，涉及了一种微型红外气体传感器。

背景技术

红外气体传感器是运用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的目标气体进行探测。红外气体传感器通常有红外光源、光学腔体、探测器、信号采集和处理电路四部分组成。通常的红外气体传感器采用红外光源在光学腔体的一端发射红外光谱，探测器在光学腔体的另外一端接收红外光谱的光学结构，红外光谱发出后，被光学腔体的目标气体吸收并经光学腔体内壁多次反射后汇聚到探测器上，通过对探测器接收的光谱信号进行分析便得到目标气体的信息。

常见的红外光源和探测器多是圆柱状，红外光源和探测器需要和光学腔体结合成一个完整的光路，而且红外光源和探测器的引脚需要焊接在电路板上，这种现状造成了光学腔体的设计局限于红外光源、探测器和电路板的焊接方式。为了降低传感器整体尺寸，需要减少光学腔体的体积，为了增加红外气体传感器的灵敏度和分辨率又需要一个较长的光路。光学腔体的设计，对红外气体传感器的性能、稳定性、灵敏度等因素起着至关重要的影响。随着科技的进步，红外气体传感器向小型化发展，具有设计工艺简单、装配方便的小型光学腔体成为红外气体传感器的发展趋势。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种具有结构简单、装配方便、外形小巧、光路长的微型红外气体传感器。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种微型红外气体传感器，包括光学腔体、信号采集电路板以及分别连接在所述信号采集电路板上的红外光源和探测器，所述光学腔体的腔壁上设置有光源安装孔和探测器安装孔，所述红外光源安装在所述光源安装孔内，所述探测器安装在所述探测器安装孔内；

所述光学腔体内设置有光源围挡反射面、反射曲面和接收聚焦反射面，其中，所述光源围挡反射面分别对应所述红外光源、所述反射曲面设置以便将所述红外光源发出的光会聚并射向所述反射曲面或/和经所述光学腔体内壁多次反射后射向所述反射曲面，所述反射曲面对应所述接收聚焦反射面设置以便将射向所述反射曲面的光会聚并射向所述接收聚焦反射面或/和经所述光学腔体内壁多次反射后射向所述接收聚焦反射面，所述接收聚焦反射面对应所述探测器设置以便将射向所述接收聚焦反射面的光会聚并射向所述探测器。

基于上述，所述光学腔体由底板和盖合在所述底板上的上壳体构成，其中，所述光源安装孔和所述探测器安装孔设置在所述底板上，所述信号采集电路板设置在所述底板的下部。

基于上述，所述红外光源是柱状光源，其垂直焊接在所述信号采集电路板上。

基于上述，所述光源围挡反射面和所述接收聚焦反射面位于所述光学腔体的一端，所述反射曲面设置在所述光学腔体的另一端，所述反射曲面与所述光源围挡反射面、所述接收聚焦反射面相对。

基于上述，所述反射曲面为椭圆柱面，所述光反射曲面的两个焦点分别是所述红外光源的发光端中心和所述接收聚焦反射面中心；

或者所述反射曲面为球面，所述反射曲面的球心在所述红外光源的发光端中心与所述接收聚焦反射面中点连线的中垂线上；

或者所述反射曲面为圆柱面，所述反射曲面垂直设置在所述底板上，所述反射曲面的中心在所述红外光源的发光端中心与所述接收聚焦反射面中点连线的中垂线上。

基于上述，所述光源围挡反射面是球面，所述红外光源的发光端中心是所述光源围挡反射面的球心；

或者所述光源围挡反射面是抛物柱面，所述红外光源的发光端中心是所述光源围挡反射面的焦点；

或者所述光源围挡反射面为多个平面和/或曲面的组合，多个所述曲面是球面和/或抛物柱面，所述红外光源的发光端中心是多个所述曲面的球心和/或焦点。

基于上述，所述光源围挡反射面由第一平面、第二抛物柱面、第三平面、第四平面、第五平面、第六抛物柱面和第七平面顺序连接而成，所述第一平面和所述第七平面之间设有红外光源辐射缺口，所述第一平面和所述第七平面之间距离等于所述红外光源辐射缺口的宽，所述第四平面和所述红外光源辐射缺口相对，所述第二抛物柱面和所述第六抛物柱面为同一抛物柱面相对称的两部分。

基于上述，所述接收聚焦反射面为抛物柱面，所述探测器的光敏接收区中心是所述接收聚焦反射面的焦点；

或者所述接收聚焦反射面为球面，所述探测器的光敏接收区中心是所述接收聚焦反射面的焦点；

或者所述接收聚焦反射面是平面，所述接收聚焦反射面倾斜向下；