[实用新型]一种NDIR甲烷气体传感器

说明书

本实用新型公开了一种NDIR甲烷气体传感器，所述的传感器包括半椭球气室，在半椭球气室内的两个焦点上分别安装发光二极管和光电二极管，其中发光二极管还与半椭球气室外的光源调制模块电连接，该光源调制模块可调整发光二极管的电流大小和方波占空比，光电二极管与半椭球气室外的信号采集模块电连接，该信号采集模块可将光电二极管的电流模拟量信号转换成数字量信号，通讯模块将该甲烷气体浓度值上传给外部上位机或采集器，电源模块为传感器内的各部件供电。本实用新型所公开的传感器，气室采用半椭球的波导结构，与传统平面反射式结构相比，安装更方便、具有更好的导光效果，能够减小红外光的损耗并降低光强损失，使得采样率大大提高。

技术领域

本属于气体传感器领域，特别涉及该领域中的一种NDIR甲烷气体传感器。

背景技术

目前市场上的NDIR甲烷气体传感器通常采用：

(1)钨丝灯与热电堆接收器或热释电接收器搭配；

(2)MEMS光源与热电堆接收器或热释电接收器搭配。

以上两种解决方法都存在以下缺点：宽带光源，无法避免水汽干扰；采样频率在10Hz以内，对于流动环境检测精度较差。此外目前市面上的产品气室通常采用对射式或者平面反射式，对射式安装不方便，平面反射式则会损失一部分光能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种不受水汽干扰的NDIR甲烷气体传感器。

本发明采用如下技术方案：

一种NDIR甲烷气体传感器，其改进之处在于：所述的传感器包括半椭球气室，在半椭球气室内的两个焦点上分别安装发光二极管和光电二极管，其中发光二极管还与半椭球气室外的光源调制模块电连接，该光源调制模块可调整发光二极管的电流大小和方波占空比，光电二极管与半椭球气室外的信号采集模块电连接，该信号采集模块可将光电二极管的电流模拟量信号转换成数字量信号，所述的传感器还包括MCU、通讯模块和温湿度采集模块，该MCU与光源调制模块电连接并控制其工作、与信号采集模块电连接并接收其发送的数字量信号、与温湿度采集模块电连接以便获取温湿度信号，MCU将采集数据进行拟合后转换成甲烷气体浓度值，通讯模块将该甲烷气体浓度值上传给外部上位机或采集器，电源模块为传感器内的各部件供电。

进一步的，所述的半椭球气室包括内置防静电网的不锈钢外壳，在外壳的底部安装一层50目与两层100目的不锈钢网，在外壳的顶部安装双层电路板绝缘密封层，在双层电路板绝缘密封层的下侧安装发光二极管和光电二极管，在双层电路板绝缘密封层的上侧安装对外接线端子。

进一步的，半椭球气室采用黄铜镀金材质。

进一步的，可将半椭球气室更换为常规圆柱体气室。

进一步的，发光二极管发出的是中心波长为3.4μm，半波宽300nm的中红外光。

进一步的，所述的信号采集模块包括依次电连接在一起的交流IV转换模块、半波整流模块、滤波电模块、高精度AD采集模块，其中交流IV转换模块的输入端与光电二极管电连接，高精度AD采集模块的输出端与MCU电连接。

进一步的，所述的交流IV转换模块通过电阻R1、R2、R3之间的匹配关系实现小电阻大增益，通过电容C1、C2取信号的交流量。

进一步的，通讯模块采用的是RS485接口或CAN接口；传感器采用RT-Thread操作系统进行各个任务调度。

一种使用方法，基于上述NDIR甲烷气体传感器，其改进之处在于，包括如下两种使用模式：

(1)单独使用模式：不带声光报警模块、显示模块、红外遥控模块和按键模块，仅包括传感器，将环境中的甲烷气体浓度数据通过通讯模块上传给主机端进行实时监控显示；