三組分紅外集成氣體傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及紅外氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CO、CO2, SO2三組分紅外集成氣體傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦、石油、化工等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中存在大量的易燃、易腐蝕、有毒氣體，其中CO、CO2, 302的安全隱患尤為普遍。其中，CO易燃易爆，且進(jìn)入人體之后會(huì)和血液中的血紅蛋白結(jié)合，進(jìn)而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合，造成CO中毒，從而引起機(jī)體組織出現(xiàn)缺氧，導(dǎo)致人體窒息死亡；0)2中毒會(huì)引起頭痛、惡心、心跳加速等，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致缺氧，造成永久性腦損傷、昏迷、甚至死亡，CO2含量猛增會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)、全球氣候變暖、冰川融化、海平面升高等卻2中毒會(huì)引起頭痛、頭昏、流淚、畏光、咳嗽，P因、喉灼痛等，嚴(yán)重時(shí)可在數(shù)小時(shí)內(nèi)發(fā)生肺水腫，吸入極高濃度可引起反射性聲門(mén)痙攣而致窒息，同時(shí)302還是造成酸雨的主要原因之一。當(dāng)CO、CO2, 302氣體超出一定濃度值時(shí)，不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，還會(huì)對(duì)人民的生命、財(cái)產(chǎn)等造成嚴(yán)重的威脅。
[0003]GBZ 2.1《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值第I部分:化學(xué)有害因素》中提到CO的時(shí)間加權(quán)平均容許濃度(PC-TWA)為20mg/m3，短時(shí)間接觸容許濃度(PC-STEL)為30mg/m3;CO2 的 PC-TWA 為 9000mg/m 3，PC-STEL 為 18000mg/m3;S0 2的 PC-TWA 為 5mg/m 3，PC-STEL 為10mg/m3。因此，為了防止事故的發(fā)生，對(duì)易燃、有毒有害氣體進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)則刻不容緩。目前，市面上已有多種從國(guó)外進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)的氣體傳感器，如催化燃燒式、半導(dǎo)體式、電化學(xué)式和光學(xué)式等，包含了單一氣體傳感器和多組分氣體傳感器，其中基于紅外技術(shù)的多組分氣體傳感器由于其應(yīng)用廣泛、使用壽命長(zhǎng)、靈敏度高、穩(wěn)定性好、適合氣體多、性價(jià)比高、維護(hù)成本低、可在線分析等等一系列優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越受到重視并被廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金工業(yè)、工礦開(kāi)采、大氣污染檢測(cè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，為滿足各種復(fù)雜環(huán)境對(duì)氣體傳感器的發(fā)展要求，在提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性的同時(shí)，紅外氣體傳感器正朝著智能化、集成化、微型化、低功耗、低成本的方向發(fā)展。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)和治理力度的加大，研發(fā)CO、C02、SO2三組分紅外集成氣體傳感器是防止事故、保護(hù)環(huán)境、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全的主要手段，對(duì)于認(rèn)真落實(shí)國(guó)務(wù)院頒布的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》并及時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和檢測(cè)生態(tài)環(huán)境、居住環(huán)境、工作場(chǎng)所等環(huán)境質(zhì)量和污染源等具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種CO、CO2, SO2S組分紅外集成氣體傳感器，這種傳感器是利用CO、CO2, SO2氣體分子對(duì)紅外光的選擇性吸收實(shí)現(xiàn)對(duì)CO、CO 2、SO2S種氣體的同時(shí)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:這種CO、CO2, SO2S組分紅外集成氣體傳感器，包括外殼、紅外光源、進(jìn)氣口、出氣口、氣室、一組帶通帶中心波長(zhǎng)為4.26 μ m濾光片的測(cè)量紅外探測(cè)器和帶相應(yīng)特定波長(zhǎng)濾光片的參比紅外探測(cè)器的集成探測(cè)器、一組帶通帶中心波長(zhǎng)為4.67 μ m濾光片的測(cè)量紅外探測(cè)器和帶相應(yīng)特定波長(zhǎng)濾光片的參比紅外探測(cè)器的集成探測(cè)器，一組帶通帶中心波長(zhǎng)為7.3 μπι濾光片的測(cè)量紅外探測(cè)器和帶相應(yīng)特定波長(zhǎng)濾光片的參比紅外探測(cè)器的集成探測(cè)器，信號(hào)放大處理器、溫度傳感器、單片機(jī)系統(tǒng)、聲光報(bào)警系統(tǒng)。
[0006]這種CO、CO2, SOg組分紅外集成氣體傳感器，紅外集成氣體傳感器最外部是外殼，紅外光源位于氣室左側(cè)；進(jìn)氣孔位于氣室上方，出氣口位于氣室下方；三組帶不同特定波長(zhǎng)濾光片的測(cè)量紅外探測(cè)器和帶不同特定波長(zhǎng)濾光片的參比紅外探測(cè)器的集成探測(cè)器位于氣室5右側(cè)，信號(hào)放大處理器和溫度傳感器位于三組集成傳感器右側(cè)，單機(jī)片系統(tǒng)位于信號(hào)放大處理器右側(cè)，聲光報(bào)警系統(tǒng)位于單機(jī)片系統(tǒng)右側(cè)。
[0007]這種CO、CO2, SO2S組分紅外集成氣體傳感器，紅外光源為寬帶脈沖紅外光源，具有發(fā)射率高、體積小、光電轉(zhuǎn)換效率高、耗電省、壽命長(zhǎng)、溫度低等優(yōu)點(diǎn)，其封裝窗口材料為氟化鈣，可通過(guò)波長(zhǎng)范圍為2-9.5 μπι的紅外光，CO、CO2, SO2S種氣體的特征吸收帶都處于此波長(zhǎng)范圍內(nèi)，封裝內(nèi)部配有拋物面反射鏡，可使紅外光源發(fā)出平行紅外光，防止反射光、折射光等造成的光強(qiáng)度和光程改變的影響。
[0008]這種CO、CO2, SO2S組分紅外集成氣體傳感器，紅外探測(cè)器和相應(yīng)的濾光片封裝在一起，可避免其他氣體光信號(hào)對(duì)紅外探測(cè)器的干擾。
[0009]這種C0、C02、S02三組分紅外集成氣體傳感器，測(cè)量紅外探測(cè)器和參比紅外探測(cè)器與相應(yīng)的濾光片是集成在一起的集成元件。
[0010]這種CO、CO2, SO2S組分紅外集成氣體傳感器，單機(jī)片系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)功會(huì)K。
[0011]這種CO、CO2, SO2S組分紅外集成氣體傳感器，聲光報(bào)警系統(tǒng)的配置，能對(duì)檢測(cè)氣體濃度超出限值時(shí)指示燈變亮且發(fā)出報(bào)警聲從而做出及時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)警。
[0012]本實(shí)用新型的氣體傳感器配置有氣體進(jìn)出的氣口，進(jìn)氣口和出氣口配置有防塵防潮過(guò)濾膜。紅外探測(cè)器都帶有相應(yīng)的濾光片，并且封裝在一起，濾光片為窄帶濾光片，窄帶濾光片的通帶中心波長(zhǎng)與被檢測(cè)氣體的吸收波長(zhǎng)相同，窄帶濾光片的通帶中心波長(zhǎng)被設(shè)定于與被檢測(cè)氣體吸收波長(zhǎng)相近但不會(huì)被常見(jiàn)氣體吸收的波長(zhǎng)位置處。帶有特定波長(zhǎng)濾光片的參比紅外探測(cè)器和測(cè)量紅外探測(cè)器是集成在一起的。
[0013]所述溫度傳感器，氣體傳感器配置有聲光報(bào)警系統(tǒng)，能對(duì)檢測(cè)氣體濃度超出限值時(shí)做出及時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)警，以便工作人員采取相應(yīng)的預(yù)防措施，防止發(fā)生嚴(yán)重事故，其數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理后，能扣除環(huán)境中溫度對(duì)氣體傳感器的影響，使本產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下仍能正常工作。
[0014]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、紅外光源為寬帶脈沖紅外光源，具有發(fā)射率高、體積小、光電轉(zhuǎn)換效率高、耗電省、壽命長(zhǎng)、溫度低等優(yōu)點(diǎn)，其封裝窗口材料為氟化鈣，可通過(guò)波長(zhǎng)范圍為2-9.5 μπι的紅外光，C0、C02、SO2S種氣體的特征吸收帶都處于此波長(zhǎng)范圍內(nèi)，封裝內(nèi)部配有拋物面反射鏡，可使紅外光源發(fā)出平行紅外光，防止反射光、折射光等造成的光強(qiáng)度和光程改變的影響；
[0016]2、氣體進(jìn)出的氣口內(nèi)具有微孔防塵結(jié)構(gòu)并含有疏水型防塵防潮膜，具有較好的防潮防塵特性，能提高傳感器的抗干擾性和延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命；
[0017]3、紅外探測(cè)器和相應(yīng)的濾光片封裝在一起，可避免其他氣體光信號(hào)對(duì)紅外探測(cè)器的干擾；
[0018]4、測(cè)量紅外探測(cè)器和參比紅外探測(cè)器與相應(yīng)的濾光片所構(gòu)成的集成元件有利于傳感器的小型化和穩(wěn)定性的提尚;
[0019]5、參比紅外探測(cè)器和相應(yīng)濾光片的配置，能消除氣室光學(xué)元器件、其他干擾氣體等因素的