[发明专利]光学气体传感器

说明书

本发明是一种气体传感器(1)，其包括能够容纳气体(2)的腔(10)，所述传感器还包括：光源(11)，其能够发射在发射锥(Ω1)中传播通过腔的光波(11')；测量光电检测器(12)和参考光电检测器(13)，所述测量光电检测器和参考光电检测器中的每个都能够检测由所述光源(11)发出并穿过所述腔的光波；所述传感器使得腔(10)在彼此相对布置的两个横向壁(21、22)之间延伸，所述横向壁通过周壁(30)相互连接，所述周壁在横向壁之间围绕纵向轴线(Z)延伸，所述周壁(30)包括：第一反射部分(31)，其能够接收发射锥(Ω1)的第一部分以将所述第一部分朝向所述测量光电检测器(3)反射，从而形成朝向测量光电检测器会聚的锥，该锥称为测量锥(Ω2)；第二反射部分(32)，其能够接收所述发射锥(Ω1)的第二部分以将所述第二部分朝向参考光电检测器(4)反射，从而形成朝向参考光电检测器会聚的锥，该锥称为参考锥(Ω3)。

技术领域

本发明的技术领域是光学气体传感器，更具体地是非色散红外传感器。

背景技术

使用光学方法分析气体是很常见的。装置使得通过基于组成气体的物质具有彼此不同的吸收光谱特性的事实来确定气体成分。因此，在知道气态物质的光谱吸收带的情况下，则可以通过使用Beer Lambert定律估计通过气体的光的吸收来确定气态物质的浓度。该原理允许估计介质中存在的气态物质的浓度。

光源通常是发射红外线的光源，所用的方法通常用术语“NDIR检测”表示，首字母缩略词NDIR表示无分散红外线。这种原理经常被实施，并且例如在许多文献中描述，例如在US5026992或WO2007064370或US6469303中。

根据最常见的方法，分析的气体在光源和被称为测量光电检测器的光电检测器之间延伸，所述测量光电检测器用于测量由待分析的气体传输并且由待分析的气体部分地吸收的光波。该方法通常包括测量由光源发射并且不被分析的气体吸收的光波，该光波被称为参考光波。参考光波可以由参考光电检测器测量。文献EP2133684例如描述了一种配置，根据该配置，测量光电检测器和参考光电检测器相对于光源对称布置。

在存在气体的光波和不存在气体的光波之间的比较使得可以表征气体。这涉及例如根据术语“吸收的NDIR”所指定的技术来确定气体中气态物质的量。还可以通过根据预定的散射角度范围检测由气体散射的光来估计气体中的颗粒量。

参考光波由参考光电检测器测量。它可以是与测量光电检测器不同的参考光电检测器，并且布置成面向光源，该参考光电检测器与参考光学滤波器相关联。参考光学滤波器限定参考光谱带，在其该参考光谱带中待分析的气体不具有显着的吸收。

文献EP2711687和EP2891876描述了包括腔的气体传感器，在该腔中布置有一个或更多个镜子。镜子使得腔中的光路径最大化，并将通过气体的光线聚焦到一个或更多个光电检测器上。这使得在使用紧凑型装置的同时提高检测灵敏度。抛物面镜的使用在WO2006/135212中描述。

文献WO2012/126471描述了一种由彼此并置的不同基本传感器组成的气体传感器。根据该装置，分析的气体在各种基本传感器中流动。

本发明的目的是提供一种特别是注重紧凑性和灵敏度的具有优化性能的气体传感器。

发明内容

本发明的第一个目的是一种气体传感器，其包括能够容纳气体的腔，该传感器还包括：

■光源，其能够发射在发射锥中通过腔传播的光波；

■测量光电检测器和参考光电检测器，所述测量光电检测器和参考光电检测器中的每个都能够检测由光源发出并穿过腔的光波；

传感器使得腔在彼此相对布置的两个横向壁之间延伸，横向壁通过周壁、特别是圆柱形壁相互连接，所述周壁在横向壁之间围绕纵向轴线延伸，所述周壁包括：