一种小尺寸的低功耗红外气体传感器的制作方法

本技术涉及气体传感器，更具体地说，是涉及一种小尺寸的低功耗红外气体传感器。

背景技术：

1、随着我国石油天然气和煤炭工业的快速发展，碳氢气体泄漏事故风险持续增加，尤其在工业管道、居民供气系统及矿井环境中，易引发安全事故，对人民生命财产构成威胁。因此，开发一种集成化、小型化、低功耗、免维护的气体传感器，实现对碳氢气体的实时、准确监测，对保障安全生产、提升公共安全水平具有迫切意义。

2、目前，在电池供电的地下管网监测、工业无线报警器及便携式检测仪等应用场合，传统红外气体传感器因功耗较高（工作电流通常为几十毫安），难以满足长期连续运行的需求，限制了其在分布式和移动场景中的广泛应用。

3、非分散红外（ndir）气体检测技术基于气体分子对特定波长红外光的吸收特性，可实现高选择性、高稳定性的气体浓度测量。然而，现有ndir传感器在功耗、体积和集成度方面仍存在不足，且随着器件老化及环境温度变化会对测量精度产生影响。

4、以上不足，有待改进。

技术实现思路

1、为了克服现有红外气体传感器在功耗、体积和集成度方面仍存在不足，且随着器件老化及环境温度变化会对测量精度产生影响的问题，本实用新型提供了一种小尺寸的低功耗红外气体传感器。

2、本实用新型技术方案如下所述：

3、一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，包括壳体和位于所述壳体内部的气室，所述气室包括平行设置的上反射板、下反射板和信号处理电路板；所述上反射板设有若干通气孔；所述下反射板包括镂空板、设于镂空板边沿的外围板和设于镂空板上的内反射环，所述镂空板设置有若干镂空口，所述外围板和内反射环的内侧壁均镀有反射膜以形成外反射光路和内反射光路；所述信号处理电路板设有内置第一光源探测系统、内置第二光源探测系统，以及外置第一红外探测器和外置第二红外探测器，所述内置第一光源探测系统设置有第一光源和内置第一参考探测器，所述内置第二光源探测系统设置有第二光源和内置第二参考探测器；所述若干镂空口分别对应所述内置第一光源探测系统、内置第二光源探测系统、外置第一红外探测器和外置第二红外探测器，且所述第一光源经由外反射光路传输至外置第一红外探测器，所述第二光源经由内反射光路传输至外置第二红外探测器。

4、根据上述方案的本实用新型，所述信号处理电路板下方还设置有集成电路芯片，所述集成电路芯片设置有光源驱动器和模拟前端afe，所述光源驱动器与所述第一光源和所述第二光源电性连接，所述模拟前端afe与所述内置第一参考探测器、所述内置第二参考探测器、所述外置第一红外探测器和所述外置第二红外探测器电性连接。

5、根据上述方案的本实用新型，所述信号处理电路板设置有低功耗单片机，所述集成电路芯片设置有数字接口，所述低功耗单片机通过数字接口与所述集成电路芯片进行信号传输。

6、根据上述方案的本实用新型，所述信号处理电路板上还设置有湿度传感器，且所述湿度传感器的控制端与所述低功耗单片机电性连接。

7、根据上述方案的本实用新型，所述上反射板设置有第一离轴抛物反射面和第二离轴抛物反射面，所述第一离轴抛物反射面与所述内置第一光源探测系统对应，所述第二离轴抛物反射面与所述外置第一红外探测器对应。

8、根据上述方案的本实用新型，所述上反射板还设置有第三离轴抛物反射面和第四离轴抛物反射面，所述第三离轴抛物反射面与所述内置第二光源探测系统对应，所述第四离轴抛物反射面与所述外置第二红外探测器对应。

9、根据上述方案的本实用新型，所述内置第一光源探测系统、内置第二光源探测系统均设置有外壳，所述外壳顶部分别设置有第一光学窗片和第二光学窗片，部分所述第一光源经由所述第一光学窗片折射传输至内置第一参考探测器，部分所述第二光源经由所述第二光学窗片折射传输至内置第二参考探测器。

10、根据上述方案的本实用新型，所述第一光源和所述第二光源均为中红外led光源。

11、根据上述方案的本实用新型，所述壳体包括外防护罩和底板，所述外防护罩的顶部设有进气口，所述底板穿设有若干传感器引脚。

12、根据上述方案的本实用新型，所述壳体顶部的进气口处设置有防尘防水透气膜。

13、根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于：

14、1、本实用新型的每个探测系统均集成有内置参考探测器，使得系统能够通过计算外部测量探测器信号与内置参考探测器信号的比值来输出测量结果，有效消除了光源发光强度波动、器件老化及环境温度变化对测量精度的影响；

15、2、本实用新型设置有内置第一光源探测系统和内置第二光源探测系统，所述两个探测系统的光源均为中红外led光源，所述中红外led光源相对于传统的白炽灯光源能够显著缩小体积，并且进一步采用集成电路芯片取代由分立元件构成的驱动器和信号处理电路，显著减小了设备体积，有利于实现红外气体传感器设备的微型化，同时大幅降低系统功耗，使其工作电流降至毫安级别，适用于电池供电或长期连续监测的应用场景；

16、3、本实用新型的下反射板包括设于镂空板边沿的外围板和设于镂空板上的内反射环，所述外围板和内反射环的内侧壁均镀有反射膜以形成外反射光路和内反射光路，且所述第一光源经由外反射光路传输至外置第一红外探测器，所述第二光源经由内反射光路传输至外置第二红外探测器，所述外发射光路可以检测低浓度气体以保证灵敏度，所述内反射光路用于检测高浓度气体以防止信号饱和。

1.一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，包括壳体和位于所述壳体内部的气室，其特征在于，所述气室包括平行设置的上反射板、下反射板和信号处理电路板；所述上反射板设有若干通气孔；

2.根据权利要求1所述的一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，其特征在于，所述信号处理电路板下方还设置有集成电路芯片，所述集成电路芯片设置有光源驱动器和模拟前端afe，所述光源驱动器与所述第一光源和所述第二光源电性连接，所述模拟前端afe与所述内置第一参考探测器、所述内置第二参考探测器、所述外置第一红外探测器和所述外置第二红外探测器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，其特征在于，所述信号处理电路板设置有低功耗单片机，所述集成电路芯片设置有数字接口，所述低功耗单片机通过数字接口与所述集成电路芯片进行信号传输。

4.根据权利要求3所述的一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，其特征在于，所述信号处理电路板上还设置有湿度传感器，且所述湿度传感器的控制端与所述低功耗单片机电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，其特征在于，所述上反射板设置有第一离轴抛物反射面和第二离轴抛物反射面，所述第一离轴抛物反射面与所述内置第一光源探测系统对应，所述第二离轴抛物反射面与所述外置第一红外探测器对应。

6.根据权利要求1所述的一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，其特征在于，所述上反射板还设置有第三离轴抛物反射面和第四离轴抛物反射面，所述第三离轴抛物反射面与所述内置第二光源探测系统对应，所述第四离轴抛物反射面与所述外置第二红外探测器对应。

7.根据权利要求1所述的一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，其特征在于，所述内置第一光源探测系统、内置第二光源探测系统均设置有外壳，所述外壳顶部分别设置有第一光学窗片和第二光学窗片，部分所述第一光源经由所述第一光学窗片折射传输至内置第一参考探测器，部分所述第二光源经由所述第二光学窗片折射传输至内置第二参考探测器。

8.根据权利要求1所述的一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，其特征在于，所述第一光源和所述第二光源均为中红外led光源。

9.根据权利要求1所述的一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，其特征在于，所述壳体包括外防护罩和底板，所述外防护罩的顶部设有进气口，所述底板穿设有若干传感器引脚。

10.根据权利要求9所述的一种小尺寸的低功耗红外气体传感器，其特征在于，所述壳体顶部的进气口处设置有防尘防水透气膜。