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1、(10)申请公布号 CN 103575655 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103575655 A (21)申请号 201210276490.9 (22)申请日 2012.07.31 G01N 21/17(2006.01) (71)申请人 河南汉威电子股份有限公司 地址 450004 河南省郑州市高新开发区雪松 路 169 号 (72)发明人 祁泽刚 任志雷 王书潜 连金峰 赵云祥 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 王宝筠 (54) 发明名称 一种红外气体传感器 (57) 摘要 本发明公开了一种红外气体传感器， 包括红 外光源， 测。
2、量模块， 与所述测量模块相连的信号处 理模块以及与所述处理模块和红外光源相连的微 处理器。 所述红外光源产生宽带脉冲红外光， 测量 模块接收红外光， 检测环境温度信号， 以及红外光 信号的大小， 发送给所述微处理器， 所述微处理器 获得温度信号后， 根据该环境温度下预设的红外 光信号与测得的红外光信号进行比较， 根据比较 结果对所述红外光源的开关频率进行调制， 根据 调制后的红外光源发出的红外光获得气体浓度信 号。 上述红外气体传感器， 增加了测量环境温度信 号的过程， 通过红外光信号的变化， 调制红外光源 的开关频率， 从而降低环境温度对测量模块的影 响， 提供测量精度。 (51)Int.C。
3、l. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103575655 A CN 103575655 A 1/1 页 2 1. 一种红外气体传感器， 其特征在于， 包括 ： 红外光源、 测量模块以及与所述红外光源 相连的微处理器， 所述红外光源产生宽带脉冲的红外光 ； 所述测量模块检测环境温度信号， 并接收所述红外光源发出的红外光， 检测红外光信 号， 并发送所述红外光信号以及环境温度信号 ； 所述微处理器接收所述红外光信号以及环境温度信号， 确定与所述环境温度信号对。
4、应 的预设标准红外光信号强度， 并将所述测量模块检测到的红外光信号强度与所述预设标准 红外光信号强度进行比较， 根据比较结果对所述红外光源的开关频率进行调制， 利用调制 后的红外光源发出的红外光， 检测气体浓度信号。 2. 根据权利要求 1 所述的红外气体传感器， 其特征在于， 所述测量模块包括 ： 测量气 室、 测温电路以及与所述测量气室相连的红外气体探测器， 所述红外光源发出的红外光， 经由测量气室， 入射到所述红外气体探测器上， 所述红外 气体探测器检测红外光信号， 所述测温电路对环境温度进行检测， 所述红外气体探测器和 测温电路分别将所检测到的红外光信号和环境温度信号发送给所述信号处理。
5、模块。 3. 根据权利要求 1 所述的红外气体传感器， 其特征在于， 还包括 ： 与所述测量模块与微 处理器相连的信号处理模块， 所述信号处理模块接收所述测量模块发出的红外光信号以及 环境温度信号， 对所接收到的信号进行处理， 并将处理后的信号发送至所述微处理器。 4. 根据权利要求 1 所述的红外气体传感器， 其特征在于， 所述信号处理模块包括 ： 信号 放大电路、 与所述信号放大电路相连的滤波电路以及与所述滤波电路相连的 AD 转换电路， 所述信号放大电路接收所述测量模块发出的所述红外光信号和环境温度信号， 对所接 收到的信号进行放大处理， 并发送给当所述滤波电路 ； 所述滤波电路接收所述。
6、信号放大电 路处理后的所述红外光信号和环境温度信号， 对所接收到的信号进行滤波处理， 并发送给 所述 AD 转换电路 ； 所述 AD 转换电路接收所述滤波电路处理后的所述红外光信号和环境温 度信号， 对所接收到的信号进行 AD 转换， 并将处理后的信号发送给所述微处理器。 5. 根据权利要求 1 所述的红外气体传感器， 其特征在于， 所述微处理器包括 ： 信号接收 模块， 与所述信号接收模块相连的分析模块， 与所述分析模块相连的调节模块， 所述信号接收模块接收红外光信号和环境温度信号， 并发送给所述分析模块 ； 所述分析模块接收所述信号， 获得所述环境温度信号后， 将所述该环境温度下预设的 红。
7、外光信号强度与测得的红外光信号进行比较， 将比较结果发送给所述调节模块 ； 所述调节模块接收所述比较结果， 并根据所述比较结果对所述红外光源的开关频率进 行调节， 使所述红外气体探测器测得的红外光信号在不溢出的前提下最大。 6. 根据权利要求 5 所述的红外气体传感器， 其特征在于， 所述比较结果包括 ： 所述测量 模块检测到的红外光信号强度低于所述预设标准红外光信号强度， 所述调节模块对所述红 外光源的开关频率进行升高调节， 直至所述红外气体探测器测得的红外光信号在不溢出的 前提下最大。 7. 根据权利要求 5 所述的红外气体传感器， 其特征在于， 所述比较结果包括 ： 所述测量 模块检测到。
8、的红外光信号强度高于所述预设标准红外光信号强度且所述红外光信号溢出， 所述调节模块对所述红外光源的开关频率进行降低调节， 直至所述红外气体探测器测得的 红外光信号在不溢出的前提下最大。 权 利 要 求 书 CN 103575655 A 2 1/5 页 3 一种红外气体传感器 技术领域 0001 本发明涉及测量领域， 尤其涉及一种红外气体传感器。 背景技术 0002 近几年， 随着人们对红外气体传感器的重视， 红外气体传感器的技术越来越完善。 红外气体传感器具有测量精度高、 抗干扰能力强、 可靠性高、 抗中毒、 寿命长等特点。 目前普 遍使用的红外气体传感器测量的信号的精度会随着环境温度的变化而。
9、受到影响， 传感器在 高温时测量精度下降， 低温时发生数据的丢失， 从而无法测量气体浓度。 0003 由于目前使用的红外气体传感器的测量精度会随着环境温度的变化而受到影响， 这就导致红外气体传感器在高温或者低温时， 不能精确测量气体浓度或不能测量气体浓 度。 发明内容 0004 有鉴于此， 本发明提供一种红外气体传感器， 以解决现有技术中温度对红外传感 器的测量精度的影响， 其具体方案如下 ： 0005 一种红外气体传感器， 包括 ： 红外光源、 测量模块以及与所述红外光源相连的微处 理器， 0006 所述红外光源产生宽带脉冲的红外光 ； 0007 所述测量模块检测环境温度信号， 并接收所述红。
10、外光源发出的红外光， 检测红外 光信号， 并发送所述红外光信号以及环境温度信号 ； 0008 所述微处理器接收所述红外光信号以及环境温度信号， 确定与所述环境温度信号 对应的预设标准红外光信号强度， 并将所述测得的红外光信号强度与所述预设标准红外光 信号强度进行比较， 根据比较结果对所述红外光源的开关频率进行调制， 利用调制后的红 外光源发出的红外光， 检测气体浓度信号。 0009 进一步的， 所述测量模块包括 ： 测量气室、 测温电路以及与所述测量气室相连的红 外气体探测器， 0010 所述红外光源发出的红外光， 经由测量气室， 入射到所述红外气体探测器上， 所述 红外气体探测器检测红外光信。
11、号， 所述测温电路对环境温度进行检测， 所述红外气体探测 器和测温电路分别将所检测到的红外光信号和环境温度信号发送给所述信号处理模块。 0011 还包括 ： 与所述测量模块与微处理器相连的信号处理模块， 所述信号处理模块接 收所述测量模块发出的红外光信号以及环境温度信号， 对所接收到的信号进行处理， 并将 处理后的信号发送至所述微处理器。 0012 进一步的， 所述信号处理模块包括 ： 信号放大电路、 与所述信号放大电路相连的滤 波电路以及与所述滤波电路相连的 AD 转换电路， 0013 所述信号放大电路接收所述测量模块发出的所述红外光信号和环境温度信号， 对 所接收到的信号进行放大处理， 并。
12、发送给当所述滤波电路 ； 所述滤波电路接收所述信号放 说 明 书 CN 103575655 A 3 2/5 页 4 大电路处理后的所述红外光信号和环境温度信号， 对所接收到的信号进行滤波处理， 并发 送给所述 AD 转换电路 ； 所述 AD 转换电路接收所述滤波电路处理后的所述红外光信号和环 境温度信号， 对所接收到的信号进行 AD 转换， 并将处理后的信号发送给所述微处理器。 0014 进一步的， 所述微处理器包括 ： 信号接收模块， 与所述信号接收模块相连的分析模 块， 与所述分析模块相连的调节模块， 0015 所述信号接收模块接收红外光信号和环境温度信号， 并发送给所述分析模块 ； 00。
13、16 所述分析模块接收所述信号， 获得所述环境温度信号后， 将所述该环境温度信号 下预设的红外光信号强度与测得的红外光信号进行比较， 将比较结果发送给所述调节模 块 ； 0017 所述调节模块接收所述比较结果， 并根据所述比较结果对所述红外光源的开关频 率进行调节， 使所述红外气体探测器测得的红外光信号在不溢出的前提下最大。 0018 进一步的， 所述比较结果包括 ： 所述测量模块检测到的红外光信号强度低于所述 预设标准红外光信号强度， 所述调节模块对所述红外光源的开关频率进行升高调节， 直至 所述红外气体探测器测得的红外光信号在不溢出的前提下最大。 0019 进一步的， 所述比较结果包括 ：。
14、 所述测量模块检测到的红外光信号强度高于所述 预设标准红外光信号强度且所述红外光信号溢出， 所述调节模块对所述红外光源的开关频 率进行降低调节， 直至所述红外气体探测器测得的红外光信号在不溢出的前提下最大。 0020 从上述方案可以看出， 本发明公开的红外气体传感器， 通过测量模块增加测量环 境温度信号的功能， 微处理器获得环境温度信号后， 根据该环境温度下预设的红外光信号 与测得的红外光信号进行比较， 根据比较结果自动调制光源开关频率， 使测量模块能够精 确测量红外光信号， 进而能够获得精确的气体浓度信号， 从而改变红外气体传感器在高温 时不能精确测量气体浓度， 低温时无法测量气体浓度的状况。
15、。 因此， 解决了现有技术中环境 温度影响红外气体传感器的问题， 使红外气体传感器不随温度变化而影响测量精度， 使探 测到的气体浓度更精确。 附图说明 0021 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。 0022 图 1 为本发明实施例公开的一种红外气体传感器的基本结构图 ； 0023 图 2 为本发明实施例公开的一种测量模块的基本结构图 ； 0024 图 3 为。
16、本发明实施例公开的一种信号处理模块的基本结构图 ； 0025 图 4 为本发明实施例公开的一种红外气体传感器的基本结构图 ； 0026 图 5 为本发明实施例公开的一种微处理器的基本结构图 ； 0027 图 6 为本发明实施例公开的一种微处理器的基本工作流程图。 具体实施方式 0028 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 说 明 书 CN 103575655 A 4 3/5 页 5 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施。
17、例， 都属于本发明保护的范围。 0029 本发明公开的一种红外气体传感器， 其基本结构如图 1 所示， 包括 ： 0030 红外光源 11， 与所述红外光源 11 相邻的测量模块 12， 与所述红外光源 11 相连的 微处理器 113。 0031 所述红外光源11产生宽带脉冲的红外光， 所述测量模块12检测环境温度信号， 并 接收所述红外光源 11 发出的红外光， 通过所述红外光的变化情况测量红外光信号， 并发送 所述红外光信号以及环境温度信号， 所述微处理器 13 接收信号， 获得环境温度信号后， 根 据与该环境温度对应的预设标准红外光信号强度， 并将所述测得的红外光信号强度与所述 预设标准。
18、红外光信号强度进行比较， 根据比较结果对所述红外光源 11 的开关频率进行调 制。 0032 利用调制后的红外光源发出的红外光， 测量模块测得红外光信号， 所述微处理器 根据测得的红外光信号获得气体浓度信号 0033 本实施例中测量模块除检测气室内红外光信号外， 还对环境温度信号进行检测， ， 所述微处理器红外光信号与该环境温度的预设标准红外光信号进行比较， 根据比较结果调 制红外光源的开关频率， 从而降低了环境温度对测量模块的影响， 进而提高了测量精度。 0034 本发明公开的一种红外气体传感器中的测量模块， 其基本结构如图 2 所示， 包括 ： 测量气室 21， 与所述测量气室 21 相连。
19、的红外气体探测器 22， 测温电路 23。 0035 所述红外光源发出的红外光， 经由测量气室 21 后， 入射到所述红外气体探测器 22 上， 所述红外气体探测器 22 进行红外光信号的检测， 所述测温电路 23 对环境温度进行 检测， 所述红外气体探测器 22 和所述测温电路 23 分别将所检测到的红外光信号和环境温 度信号发送。在本实施例中， 在测量模块内分出测量气室、 红外气体探测器以及测温电路。 其中， 红外气体探测器测量红外光信号， 测温电路测量环境温度， 较现有技术增加了测温电 路， 微处理器获得测温电路测得的环境温度信号后， 根据红外气体探测器测得的红外光信 号对红外光源进行调。
20、节， 从而降低了红外气体探测器由于环境变化造成的影响， 进而使红 外气体探测器在不同温度下的测量精度变高。 0036 本实施例并不限定于上述所述测量模块包括的测量气室、 与所述测量气室相连的 红外气体传感器以及测温电路的装置， 包括实现气体浓度检测和环境温度测量的所有装 置。所述测温电路可以用温度传感器代替。进一步的， 所述红外气体传感器可以为热释电 探测器， 也可以为热电堆探测器。 0037 本实施例公开了一种红外气体传感器中信号处理模块的基本结构， 如图 3 所示， 包括 ： 0038 信号放大电路31， 与所述信号放大电路31相连的滤波电路32， 与所述滤波电路32 相连的 AD 转换电。
21、路 33。 0039 所述信号放大电路 31 接收所述测量模块发出的所述红外光信号和环境温度信 号， 对所接收到的信号进行放大处理， 并发送给所述滤波电路 32， 所述滤波电路 32 接收所 述信号放大电路 31 处理后的所述红外光信号和环境温度信号， 对所接收的信号进行滤波 处理， 并发送给所述AD转换电路33， 所述AD转换电路33接收所述滤波电路32处理后的所 说 明 书 CN 103575655 A 5 4/5 页 6 述红外光信号和环境温度信号， 对所接收到的信号进行 AD 转换， 并将处理后的信号发送给 所述微处理器。 0040 进一步的， 本实施例中所述信号处理模块运用到一种红外。
22、气体传感器中， 其基本 结构如图 4 所示。 0041 本实施例将所述信号处理模块进一步细化， 分为信号放大电路、 滤波电路以及 AD 转换电路， 对要进入微处理器的信号进行处理， 提高了探测器的精度。进一步的， 在图 4 所 公开的实施例中， 将测量模块进一步细化， 由于测温电路测得的环境温度信号， 微处理器获 得环境温度信号后， 根据该环境温度的预设标准红外光信号强度与测得的红外光信号强度 进行比较， 根据比较结果进行红外光源的频率调制， 使红外气体探测器受环境温度的影响 减小， 增加了传感器在不同温度下的稳定性。 0042 本实施例公开了一种红外气体传感器中微处理器的内部结构， 如图 5。
23、 所示， 包括 ： 信号接收模块 51， 与所述信号接收模块 51 相连的分析模块 52， 与所述分析模块 52 相连的 调节模块 53。 0043 所述微处理器的基本工作流程如图 6 所示， 包括 ： 0044 步骤 S61、 所述信号接收模块 51 接收所述信号处理模块处理之后的红外光信号和 环境温度信号， 并发送给所述分析模块 52 ； 0045 步骤S62、 所述分析模块52接收所述信号接收模块51发送的红外光信号和环境温 度信号 ； 0046 步骤 S63、 所述分析模块 52 比较该环境温度下预设的红外光信号与测得的红外光 信号 ； 0047 步骤 S64、 所述分析模块 52 生。
24、成比较结果 ； 0048 步骤 S65、 所述分析模块 52 将所述比较结果发送给所述调节模块 53 ； 0049 步骤 S66、 所述调节模块 53 根据所述比较结果调节所述红外光源的开关频率， 使 所述红外气体探测器测得的红外光信号在不溢出的前提下最大。 0050 当所述分析模块判断所述该环境温度的预设标准红外光信号强度与测得的红外 光信号强度不符合比较结果时， 所述调节模块对红外光源的开关频率不进行操作。本实施 例中所述比较结果包括 ： 所述测量模块检测到的红外光信号强度低于所述预设标准红外光 信号强度， 所述调节模块对所述红外光源的开关频率进行升高调节， 直至所述红外气体探 测器测得的。
25、红外光信号在不溢出的前提下最大 ； 所述测量模块检测到的红外光信号强度高 于所述预设标准红外光信号强度且所述红外光信号溢出， 所述调节模块对所述红外光源的 开关频率进行降低调节， 直至所述红外气体探测器测得的红外光信号在不溢出的前提下最 大。 0051 本实施例公开的所述比较结果包括上述结果的任意一种或者全部。 只要红外光信 号符合其中的任意一种情况， 即表示符合所述比较结果。 0052 本实施例根据所述微处理器的基本结构将所述红外气体传感器的基本操作流程 描述出来， 微处理器获得环境温度后， 根据该环境温度的预设标准红外光信号强度与测得 的红外光信号强度进行比较时的各种情况出现后的解决方法进。
26、行了详细的描述， 增加了所 述红外气体传感器在不同温度下所述红外气体探测器的精度， 减少了温度对所述红外气体 探测器的影响， 同时， 增加了所述红外气体传感器在不同温度下的稳定性。 说 明 书 CN 103575655 A 6 5/5 页 7 0053 本实施例并不限定于上述调节模块调节红外光源的开关频率， 使红外光信号强度 在不溢出的前提下最大， 也可以是调节模块调节红外光源的开关频率， 使其保持在一个保 证红外气体探测器可以正常工作的范围。 0054 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实。
27、施例公开的装置 而言， 由于其与实施例公开的方法相对应， 所以描述的比较简单， 相关之处参见方法部分说 明即可。 0055 专业人员还可以进一步意识到， 结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元 及算法步骤， 能够以电子硬件、 计算机软件或者二者的结合来实现， 为了清楚地说明硬件和 软件的可互换性， 在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些 功能究竟以硬件还是软件方式来执行， 取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业 技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能， 但是这种实现不应 认为超出本发明的范围。 0056 结合本文中所公开的实施例描述的方法。
28、或算法的步骤可以直接用硬件、 处理器执 行的软件模块， 或者二者的结合来实施。 软件模块可以置于随机存储器 （RAM） 、 内存、 只读存 储器 （ROM） 、 电可编程 ROM、 电可擦除可编程 ROM、 寄存器、 硬盘、 可移动磁盘、 CD-ROM、 或技术 领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。 0057 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说 明 书 CN 103575655 A 7 1/4 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103575655 A 8 2/4 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103575655 A 9 3/4 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103575655 A 10 4/4 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103575655 A 11 。