[发明专利]一种NDIR气体检测传感器光路装置

说明书

本发明涉及气体检测传感器的技术领域，且公开了一种NDIR气体检测传感器光路装置，包括主光路组件、反射组件、下光路壳体和电路板，所述主光路组件与所述下光路壳体形成圆柱形光线发射腔室；所述下光路壳体包括通孔一、通孔二、通孔三和光腔下反射面，所述通孔一位于所述光腔下反射面的中心位置；发射处的反射弧板减少光源发散角，增加光能利用率；光学腔室采用圆柱形，光程可以无限接近于圆周长度，增加反射次数，加大光程，同时圆柱的上下壁约束光线，避免光线跑出反射腔室，损失光能；接收处的反射弧，起到汇聚作用，在腔室内多次散射的光线到达接收反射弧，反射弧对光线起汇聚作用，汇聚的焦点为探测器的有效接收面。

技术领域

本发明涉及气体检测传感器的技术领域，具体为一种NDIR气体检测传感器光路装置。

背景技术

气体检测传感器经常用于石油化工、煤炭、钢铁、智能楼宇、安全驾驶等行业，检测周围的气体浓度或者管道泄漏，并告知周围的气体环境是否安全或气体排放是否达标。此外该类产品也可以用于医疗行业，通过人们呼出的气体测试，当人员生病呼出的气体肯定与正常人有所变化，这样来就可以提前预防疾病，在病变初期就加以治疗，比如癌变等初期难被病人感知的一些疾病；目前通用的商业NDIR传感器检测方法如下，光源(传统钨丝灯炮，MEMS光源，LED或者LD)，经过一定的光程，最终到达探测器(热电堆探测器、热释电探测器、PD、PIN或者APD)，探测器将光信号转化为电信号，进行后续的信号处理；

朗伯--比尔(Lambert-Beer)吸收定律log(I/I0)＝-εcl，其中I0为x＝0处的光强，I为x＝l处的光强，c为气体分子的摩尔浓度，l为光程长度，ε消光因子，根据公式l越大，气体被吸收越充分，信号变化越大，因此传感器的分辨率和灵敏度也越好。主流NDIR传感器的为受限空间设计，主流尺寸平台如4R、7R或者iSeries，因此各NDIR传感器生产商都在光路设计上花费很大的精力，传统的光路为直射式或者A字型及其延伸的Z字型/W型等，空间利用不充分，光程短，严重影响了分辨率和灵敏度；由于传统的光源具有较大发散角，在设计传感器时，如果对光束不加约束，很大一部分光将不能到达探测器而浪费，从而降低了信噪比，进而影响分辨率和灵敏度。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种NDIR气体检测传感器光路装置，具备增加光能利用率、加大有效光程的优点，解决了不能约束光束的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种NDIR气体检测传感器光路装置，包括主光路组件、反射组件、下光路壳体和电路板，所述主光路组件与所述下光路壳体形成圆柱形光线反射腔室；

所述下光路壳体包括通孔一、通孔二、通孔三和光腔下反射面，所述通孔一位于所述光腔下反射面的中心位置，所述光腔下反射面上开设有所述通孔三和所述通孔二，所述电路板上设置有光源、环境传感器和探测器，所述环境传感器与通孔一位置对应，所述通孔二与所述光源位置对应，所述通孔三与所述探测器位置对应；

所述主光路组件包括第一壳体、第二壳体和通气孔，所述第一壳体的内侧壁设置有所述第二壳体，所述第二壳体的顶部至少开设有一个所述通气孔，所述第一壳体上有内壁，所述内壁为光学反射腔室的侧反射面，所述第二壳体上具有内平面，所述内平面为光学腔室的上反射面，所述内平面为光学腔室的上反射面，所述第二壳体的底部边缘处设置有所述反射组件。

优选的，所述反射组件包括反射弧板、底壁和侧壁，所述第二壳体的底部边缘处靠近所述第一壳体的内侧壁设置有两个所述反射弧板，两个所述反射弧板之间设置有所述底壁，所述底壁的一侧远离所述第一壳体的内侧壁连接所述侧壁，所述反射弧板的横截面曲线和纵切面曲线可以为直线、圆弧、椭圆弧、抛物线、自由曲线。