CN214252006U

CN214252006U - 一种手持式红外气体分析仪

Info

Publication number: CN214252006U
Application number: CN202022750422.4U
Authority: CN
Inventors: 符坚; 林仕伟; 陈宝; 周义龙; 陈汉德; 林正玺; 王玲转; 林慧媛; 符智豪; 黄修彩
Original assignee: Hainan Juneng Technology Innovation Research Institute Co ltd
Current assignee: Hainan Juneng Technology Innovation Research Institute Co ltd
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2030-11-25

Abstract

本实用新型公开了一种手持式红外气体分析仪，包括外壳体、气体收集装置、气体检测装置、显示模块、电源模块；所述气体检测装置包括内壳体、NDIR传感器红外光源、气室、滤波片、光电检测模块；所述滤波片包括两个或两个以上不同波长的红外窄带滤波片；所述滤波片的下端连接有旋转编码器；所述NDIR传感器红外光源和所述气室通过分光镜隔开，所述气室和所述滤波片通过透光镜隔开，所述滤波片后端设有所述光电检测模块；所述内壳体对应所述气室位置设有进气孔和出气孔；所述气体收集装置包括依次连接的过滤器、抽气泵、气管；所述气体收集装置通过所述进气孔连接所述气室。本实用新型可进行多种气体的检测，准确性高，且体积小巧。

Description

一种手持式红外气体分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种光学检测分析仪，尤其涉及一种能检测不同气体的红外气体分析仪，属于气体检测技术领域。

背景技术

空气中的CO、CO₂、甲烷等如果含量过高，会对环境和人体造成一定的伤害，需要及时了解环境的气体组成以便于做好预案和保护措施。目前来说检测有毒气体的手段主要包括比色法、电化学法、电气法、气相色谱法、光学吸收法等。相比其他气体检测方法，光学吸收法具有响应快、稳定性好、准确度高的优点，且能对大气污染进行实时监测，故而广泛应用于大气监测中。

光学吸收法是基于气体分子吸收的光谱的波长与该分子的结构特征有着对应关系，从而使气体分子吸收的光谱与气体分子有着一一对应的关系。非对称分子例如CO、CO₂、甲烷等均具有吸收红外能量的性质，且具有固定的吸收波长，该特性具有唯一性，不因温度、湿度等条件的改变而改变，同时其吸收的强度和被测气体的浓度有关。红外气体分析仪正是基于上述原理研制的。红外气体分析仪有针对某种气体或是多种气体的检测，目前针对多种气体检测的一般为傅立叶红外气体分析仪，但是其一般固定在实验室内，无法携带外出使用，且价格比较昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种手持式红外气体分析仪，解决现有市售的可以检测多种气体的红外气体分析仪存在的体积庞大、价格昂贵的缺点。

本实用新型技术方案如下：

一种手持式红外气体分析仪，包括外壳体、气体收集装置、气体检测装置、显示模块、电源模块；所述气体检测装置包括内壳体、NDIR传感器红外光源、气室、滤波片、光电检测模块；所述滤波片包括两个或两个以上不同波长的红外窄带滤波片，分别用于不同气体的检测；所述滤波片的下端连接有旋转编码器，可以旋转选择不同波长的滤波片，从而检测不同的气体。多个滤波片固定于一点并成等分平面分布，顶角位置的滤波片为所需要检测的气体的滤波片。所述NDIR传感器红外光源和所述气室通过分光镜隔开，所述气室和所述滤波片通过透光镜隔开，所述滤波片后端设有所述光电检测模块；所述内壳体对应所述气室位置设有进气孔和出气孔；所述气体收集装置包括依次连接的过滤器、抽气泵、气管；所述气体收集装置通过所述进气孔连接所述气室。

进一步的，所述NDIR传感器红外光源为宽光谱的IR-715EN红外光源，波长在0-5μm之间，能作为CO、CO₂、CH₄的光源。

进一步的，所述内壳体的材质为不锈钢；所述内壳体外部包裹着一层绝缘塑料皮。

进一步的，所述光电检测模块包括光电检测器和电路部分；所述NDIR传感器红外光源、所述气室、所述滤波片、所述光电检测器处在同一水平线上。

进一步的，所述光电检测器为光电二极管；所述电路部分包括依次电连接的后端电路、单片机、GPRS无线传输模块，以及稳压电路；所述电路部分以贴片形式设于电路板上；所述电路板设于所述光电二极管的上方，并焊接于所述绝缘塑料皮上。

光电二极管能检测到波长在1-4.6μm之间的红外光，以及经滤波片过滤后的光强度，并将光信号转化成微弱的电信号。单片机的型号为STM32F103RCT6，其包含一个32位ARM处理器和A/D转换器，在ARM处理器将检测数据进行分析处理后，由A/D转换器将电信号转化为数据信号。GPRS无线传输模块则将数据信号通过无线传输的方式与移动终端进行数据交互。稳压电路的主要作用是可以使得分析仪获得稳定的直流电，发出稳定的红外光源。

进一步的，所述后端电路包括滤波电路和放大电路，主要作用是放大检测得到的电信号和滤掉一些杂波；所述单片机分别与所述电源模块、所述旋转编码器、所述显示模块电连接。

进一步的，所述过滤器的进气端穿过所述外壳体与外界相通；所述气管通过所述进气孔连接所述气室。过滤器是一个小型的桶装透明结构，其主要作用是过滤掉待测气体中的水分和一些颗粒物，从而提高检测的精度。

进一步的，所述外壳体由两个防水级PVC塑料壳上下扣合而成；所述外壳体四周设有固定柱，通过与所述固定柱相匹配的螺丝进行固定和拆卸；所述外壳体设有多个透气孔，用于排出已检测气体和进行散热。

进一步的，所述显示模块包括显示屏和/或移动终端；所述显示屏设于所述外壳体上，所述显示屏为触摸屏，设有控制按钮板。

进一步的，所述电源模块为10000mA的铝电池充电器，可以为分析仪提供电源，且能通过USB线对分析仪进行充电。

与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果如下：

1.本实用新型基于红外光学吸收原理，通过宽光谱的红外光源照射气室中的待测气体，待测气体分子中某个基团的振动频率与照射的红外光频率相同，就会发生共振，这个基团就会吸收该频率的红外光，且吸收的强度与气体的浓度有关。而根据需要检测的气体种类，通过旋转编码器旋转选择不同波长的滤波片，经滤波片过滤后的红外光源被光电检测模块接收并检测，从而检测不同的气体。

2.本实用新型通过气体收集装置抽取需要检测的气体样品，缩短气体自然扩散所需要的时间；并且在气体收集装置中可以过滤掉待测气体中的粉尘、水汽，避免因粉尘和水汽影响分析仪的准确性，提高检测的精度。

3.本实用新型相对市售的可检测多种气体的红外气体分析仪而言，具有体积小巧的特点，能适应户外或室内多种应用场景，且价格低廉、准确性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的优选实施例，并不对本实用新型的范围进行限制。附图不按比例(除规定外)，并且旨在结合下面详细描述中的说明来使用。

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图中附图标记为：外壳体1、固定柱2、透气孔3、显示屏4、电源模块5、过滤器6、抽气泵7、气管8、进气孔9、出气孔10、NDIR传感器红外光源11、分光镜12、气室13、透光镜14、滤波片15、旋转编码器16、光电检测器17、电路板18、后端电路19、单片机20、GPRS无线传输模块21、稳压电路22。

具体实施方式

为了更好理解本实用新型技术内容，下面将结合本实用新型中的附图，提供具体实施例，并结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，一种手持式红外气体分析仪，包括外壳体1、气体收集装置、气体检测装置、显示模块、电源模块5。气体检测装置包括内壳体、NDIR传感器红外光源11、气室13、滤波片15、光电检测模块；滤波片15包括3350nm、4260nm、4650nm三个不同波长的红外窄带滤波片，分别用于CH₄、CO₂、CO的检测；滤波片15的下端连接有旋转编码器16，可以旋转选择不同波长的滤波片15，从而检测不同的气体。三个滤波片成三角形分布，顶角位置的滤波片15为所需要检测的气体的滤波片15。NDIR传感器红外光源11和气室13通过分光镜12隔开，气室13和滤波片15通过透光镜14隔开，滤波片15后端设有光电检测模块；内壳体对应气室13位置设有进气孔9和出气孔10；气体收集装置包括依次连接的过滤器6、抽气泵7、气管8；气体收集装置通过进气孔9连接气室13。过滤器6内部含有过滤棉，过滤器6的进气端穿过外壳体1与外界相通；气管8通过进气孔9连接气室13。

本实施例中，外壳体1由两个防水级PVC塑料壳上下扣合而成；外壳体1四周设有固定柱2，通过与固定柱2相匹配的螺丝进行固定和拆卸；外壳体1设有多个透气孔3，用于排出已检测气体和进行散热。内壳体的材质为不锈钢；内壳体外部包裹着一层绝缘塑料皮。NDIR传感器红外光源11为宽光谱的IR-715EN红外光源，波长在0-5μm之间，能作为CO、CO₂、CH₄的光源。光电检测模块包括光电检测器17和电路部分；NDIR传感器红外光源11、气室13、滤波片15、光电检测器17处在同一水平线上。光电检测器17为光电二极管；电路部分包括依次电连接的后端电路19、单片机20、GPRS无线传输模块21，以及稳压电路22；电路部分以贴片形式设于电路板18上；电路板18设于光电二极管的上方，并焊接于绝缘塑料皮上。后端电路19包括滤波电路和放大电路；单片机20分别与电源模块5、旋转编码器16、显示模块电连接。显示模块包括显示屏4和/或移动终端；显示屏4设于外壳体1上，显示屏4为触摸屏，设有控制按钮板。电源模块5为10000mA的铝电池充电器，可以为分析仪提供电源，且能通过USB线对分析仪进行充电。

工作过程：分析仪分为显示屏控制和移动终端控制两种方式。以显示屏控制为例：点击显示屏4上的控制按钮板的电源键，通过单片机20控制电源模块5给分析仪供电，使其处于待工作状态。启动抽气泵7，将经过过滤器6处理的待测气体抽到气管8中，再经进气孔9进入气室13。分析仪发出稳定的红外光源，红外光源通过分光镜12照射气室13中的待测气体。此时通过单片机20控制旋转编码器16选择所需波长的滤波片15，将滤波片15旋转到与红外光源、气室13、光电检测器17同一水平线位置，滤掉杂波，经滤波片15过滤的红外光源到达光电检测器17。光电检测器17检测过滤光源的强度，并将光信号转化成微弱的电信号，而后将电信号传输到后端电路19进行放大和滤波处理。经后端电路19处理的电信号传输到至单片机20，单片机20内部的ARM处理器将检测数据进行分析处理后，由A/D转换器将电信号转化为数据信号，直接传输到显示屏4进行显示。移动终端控制与显示屏控制的不同之处在于，移动终端发出工作指令，经GPRS无线传输模块21接收指令，由单片机20处理分析后，再启动分析仪进行检测工作。在单片机20将电信号转化为数据信号后，先将信号传输到GPRS无线传输模块21，由GPRS无线传输模块21将检测数据通过无线传输的方式与移动终端进行数据交互。

最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详尽的说明，所述领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施例进行修改或者对部分技术特征进行同等替换；从不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围等中。

Claims

1.一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，包括外壳体、气体收集装置、气体检测装置、显示模块、电源模块；所述气体检测装置包括内壳体、NDIR传感器红外光源、气室、滤波片、光电检测模块；所述滤波片包括两个或上个以上不同波长的红外窄带滤波片；所述滤波片的下端连接有旋转编码器；所述NDIR传感器红外光源和所述气室通过分光镜隔开，所述气室和所述滤波片通过透光镜隔开，所述滤波片后端设有所述光电检测模块；所述内壳体对应所述气室位置设有进气孔和出气孔；所述气体收集装置包括依次连接的过滤器、抽气泵、气管；所述气体收集装置通过所述进气孔连接所述气室。

2.根据权利要求1所述的一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，所述NDIR传感器红外光源为宽光谱的IR-715EN红外光源，波长在0-5μm之间。

3.根据权利要求1所述的一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，所述内壳体的材质为不锈钢；所述内壳体外部包裹着一层绝缘塑料皮。

4.根据权利要求3所述的一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，所述光电检测模块包括光电检测器和电路部分；所述NDIR传感器红外光源、所述气室、所述滤波片、所述光电检测器处在同一水平线上。

5.根据权利要求4所述的一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，所述光电检测器为光电二极管；所述电路部分包括依次电连接的后端电路、单片机、GPRS无线传输模块，以及稳压电路；所述电路部分以贴片形式设于电路板上；所述电路板设于所述光电二极管的上方，并焊接于所述绝缘塑料皮上。

6.根据权利要求5所述的一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，所述后端电路包括滤波电路和放大电路；所述单片机分别与所述电源模块、所述旋转编码器、所述显示模块电连接。

7.根据权利要求1所述的一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，所述过滤器内部含有过滤棉，所述过滤器的进气端穿过所述外壳体与外界相通；所述气管通过所述进气孔连接所述气室。

8.根据权利要求1所述的一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，所述外壳体由两个防水级PVC塑料壳上下扣合而成；所述外壳体四周设有固定柱，通过与所述固定柱相匹配的螺丝进行固定和拆卸；所述外壳体设有多个透气孔。

9.根据权利要求1所述的一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，所述显示模块包括显示屏和/或移动终端；所述显示屏设于所述外壳体上，所述显示屏为触摸屏，设有控制按钮板。

10.根据权利要求1所述的一种手持式红外气体分析仪，其特征在于，所述电源模块为10000mA的铝电池充电器。