防爆红外气体传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种红外气体传感器，在防爆结构中绝缘设置有一光学腔装配体和模拟电路装置，光学腔装配体下表面设置有模拟电路装置，该模拟电路装置中包含加热电阻，加热电阻设置在靠近光学腔装配体的一侧，光学腔装配体内具有折形的光学通路，该光学通路折角处均设置有平面折射镜，该光学通路的一端设置有红外光源，红外光源上设有弧面聚光镜，光学通路的另一端设有红外探测器，红外光源通过小灯板与模拟电路板连接，本实用新型能够有效的提高传感器的精度和灵敏度。
【专利说明】防爆红外气体传感器
[【技术领域】]
[0001] 本实用新型涉及一种红外气体传感器。
[【背景技术】]
[0002] 我们知道影响红外气体传感器的分辨率的因素有三个，探测器接受光强、光源和 探测器之间有效的光学吸收长度、探测电路的信噪比。从这三个方面，技术人员孜孜不倦的 努力不断改进优化光学结构来提高探测器可接受的光强和有效的吸收光程。在一个设定的 空间内，不同的光路设计和电路设计，可以得到不同的分辨率。据此，人们在设计各种光路 和电路来可望达到更好传感器性能。有更长的光程可以增加灵敏度，但是有效光强弱或者 入射角度发散，同样得不到很好的测量效果。现有防爆型传感器的外观尺寸是国际默认的 7R系列传感器尺寸，直径40_，内部直径32_，在这个有限空间内设计光路时候，追求更长 的光程来提高灵敏度，同时考虑光源光强分布特征和探测器探测率与入射角度关系。
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【发明内容】
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[0003] 本实用新型的目的在于解决现有技术中红外气体传感器灵敏度差的问题。
[0004] 为了实现上述目的，设计一种防爆红外气体传感器，包括防爆结构，在防爆结构中 绝缘设置有一光学腔装配体和模拟电路装置，光学腔装配体上表面粘结覆盖有防水透气 膜，光学腔装配体下表面设置有模拟电路装置，该模拟电路装置中包含加热电阻，加热电阻 设置在靠近光学腔装配体的一侧，所述的光学腔装配体、模拟电路装置与防爆结构之间的 空隙通过环氧树脂填充；
[0005] 所述的光学腔装配体内具有折形的光学通路，该光学通路折角处均设置有用于使 光线延光学通路传播的平面折射镜，该光学通路的一端设置有红外光源，红外光源上设有 弧面聚光镜，光学通路的另一端上设置有红外探测器，红外探测器的信号输出端与模拟电 路装置的信号输入端连接。
[0006] 该防爆红外气体传感器还具有如下优化的结构：
[0007] 所述的光学通路长度约为40mm。
[0008] 所述的绝缘设置为在光学腔装配体与防爆结构间夹设绝缘套。
[0009] 所述的模拟电路装置包括模拟电路板和主电路板，模拟电路板通过其自带的排针 与主电路连接。
[0010] 所述的主电路板上设置有电源线和通讯线。
[0011] 所述的折形光学通路有两折。
[0012] 所述的光学通路的内壁为金属膜，厚度为lum及以上。
[0013] 所述的防爆结构包括防爆外壳、防爆片和防爆底座，防爆外壳和防爆底座连接形 成一防爆腔，防爆片、光学腔装配体和模拟电路装置位于该防爆腔中。
[0014] 红外光源管脚焊接在小灯板的信号输入端上，小灯板的信号输出端与模拟电路装 置的信号输入端连接在一起。
[0015] 本实用新型从有限的设计空间内尽可能增加吸收光程角度出发，提出了一种新型 结构，能够有效的提高传感器的精度和灵敏度。在实践检验中得到很好的应用，加工简单， 使用上可靠有效。
[【专利附图】
【附图说明】]
[0016] 图1是传感器爆炸图；
[0017] 图2是传感器剖面图；
[0018] 图3是光学腔装配体剖面图；
[0019] 图中1.不锈钢防爆外壳2.防爆片3.防水透气膜4.绝缘套5.光学腔装 配体6.加热电阻7.模拟电路板8.固定螺钉9.主电路板10.防爆底座11.电源 线和通讯线12.环氧树脂；
[0020] 1-1.气帽固定螺纹孔；
[0021] 5-1.红外探测器5-4.红外光源5-2.光学通路5-5.弧面聚光镜5-3.平面 折射镜5-6.小灯板；
[0022] 7-1.排针。
[【具体实施方式】]
[0023] 下面通过具体实施例对本实用新型做进一步说明，下述实施例仅仅是为清楚地说 明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。
[0024] 如图1和图2所示，本实施例的防爆红外气体传感器结构如下：包括一防爆结构， 螺纹数目超过10圈，防爆结构包括防爆外壳、防爆片和防爆底座，防爆外壳和防爆底座通 过螺纹连接形成一防爆腔，防爆外壳上设置有多个气帽固定螺纹孔，便于安装标定气帽或 者留给用户安装防尘罩使用，防爆片、光学腔装配体和模拟电路装置位于该防爆腔中，不防 爆外壳和不锈钢防爆片通过高温烧结连接，光学腔装配体与防爆结构间夹设绝缘套，光学 腔装配体上表面用环氧树脂粘结覆盖有防水透气膜，光学腔装配体下表面设置有模拟电路 装置，模拟电路装置包括模拟电路板和主电路板，该模拟电路板和主电路板可以采用常规 的传感器用的电路板，这对于本领域技术人员是清楚的。主电路板上设置有电源线和通讯 线，模拟电路板通过其自带的排针与主电路连接，该模拟电路装置中包含加热电阻，加热电 阻设置在靠近光学腔装配体的一侧，加热电阻根据传感器外部输入信息决定是否开启该功 能，以便去除水气凝结在光学腔体内部，所述的光学腔装配体、模拟电路装置与防爆结构之 间的空隙通过环氧树脂填充。
[0025] 如图3所示，光学腔装配体内具有两折的折形的光学通路，类似于"Z"形，"Z"形 的两册的通路平行，中间的最长的通道经过了光学腔装配体的中心，即沿着其中一条直径， 这样保证了整个光程长度尽可能长一些，光学通路可达40mm，该光学通路折角处均设置有 用于使光线延光学通路传播的平面折射镜，光学通路的内壁为金属膜，厚度为lum及以上， 使得光学损耗很小，并且可以很好的保证传感器在各种复杂的环境中正常工作，不被腐蚀， 不被气体黏附。该光学通路的一端设置有红外光源，红外光源上设有弧面聚光镜，红外光源 应该位于该聚光镜的中心，光学通路的另一端上设置有红外探测器，光线准直发射，经过平 面折射镜两次反射，垂直照射到红外探测器上；红外探测器的信号输出端与模拟电路装置 的信号输入端连接，红外光源管脚焊接在小灯板的信号输入端上，小灯板的信号输出端与 模拟电路装置的信号输入端连接在一起。
[0026] 红外光源在电路板控制下，发出脉冲红外光，红外光在光学通路内部传输，遇到被 测气体分子，气体分子吸收特征波长处红外辐射的能量，使得红外探测器接收到的光强减 弱，根据减少量来判断气体浓度的大小；红外探测器把微弱光能量变化，转化为微弱的电压 变化，模拟电路板设置有信号放大电路，放大后的信号输入主电路板8上MCU处理；红外探 测器内部设置有温度敏感元件，可以探测环境温度，MCU根据温度数值，进行补偿修正，输出 数字量给用户。
【权利要求】
1. 一种防爆红外气体传感器，包括防爆结构，其特征在于在防爆结构中绝缘设置有一 光学腔装配体和模拟电路装置，光学腔装配体上表面粘结覆盖有防水透气膜，光学腔装配 体下表面设置有模拟电路装置，该模拟电路装置中包含加热电阻，加热电阻设置在靠近光 学腔装配体的一侧，所述的光学腔装配体、模拟电路装置与防爆结构之间的空隙通过环氧 树脂填充； 所述的光学腔装配体内具有折形的光学通路，该光学通路折角处均设置有用于使光线 延光学通路传播的平面折射镜，该光学通路的一端设置有红外光源，红外光源上设有弧面 聚光镜，光学通路的另一端上设置有红外探测器，红外探测器的信号输出端与模拟电路装 置的信号输入端连接。
2. 如权利要求1所述的防爆红外气体传感器，其特征在于所述的光学通路长度为 40mm〇
3. 如权利要求1所述的防爆红外气体传感器，其特征在于所述的绝缘设置为在光学腔 装配体与防爆结构间夹设绝缘套。
4. 如权利要求1所述的防爆红外气体传感器，其特征在于所述的模拟电路装置包括模 拟电路板和主电路板，模拟电路板通过其自带的排针与主电路连接。
5. 如权利要求4所述的防爆红外气体传感器，其特征在于所述的主电路板上设置有电 源线和通讯线。
6. 如权利要求1所述的防爆红外气体传感器，其特征在于所述的折形光学通路有两 折。
7. 如权利要求1所述的防爆红外气体传感器，其特征在于所述的光学通路的内壁为金 属膜，厚度为lum。
8. 如权利要求1所述的防爆红外气体传感器，其特征在于所述的防爆结构包括防爆外 壳、防爆片和防爆底座，防爆外壳和防爆底座连接形成一防爆腔，防爆片、光学腔装配体和 模拟电路装置位于该防爆腔中。
9. 如权利要求1所述的防爆红外气体传感器，其特征在于红外光源管脚焊接在小灯板 的信号输入端上，小灯板的信号输出端与模拟电路装置的信号输入端连接在一起。
【文档编号】G01N21/01GK203908940SQ201420312460
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】张永怀, 杨帮华, 张佳杨, 宋春婷, 高攀 申请人:上海申渭电子科技有限公司