Welcome-球速体育三组分红外集成气体传感器的制造方法

　　本实用新型针对传统气体传感器无法同时精准检测CO、CO₂、SO₂三种有害气体的问题，提出一种集成式红外传感器方案。通过三组不同波长（4.26μm、4.67μm、7.3μm）的滤光片与红外探测器组合，结合温度补偿和信号处理技术，实现对三种气体的同时监测与浓度分析，提升检测精度与环境适应性。

　　[0001 ] 本实用新型涉及红外气体传感器技术领域，尤其涉及一种CO、CO2, SO2三组分红外集成气体传感器。

　　[0002]在煤矿、石油、化工等行业的生产过程中存在大量的易燃、易腐蚀、有毒气体，其中CO、CO2, 302的安全隐患尤为普遍。其中，CO易燃易爆，且进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而使血红蛋白不能与氧气结合，造成CO中毒，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡；0)2中毒会引起头痛、恶心、心跳加速等，严重时可能导致缺氧，造成永久性脑损伤、昏迷、甚至死亡，CO2含量猛增会导致温室效应、全球气候变暖、冰川融化、海平面升高等卻2中毒会引起头痛、头昏、流泪、畏光、咳嗽，P因、喉灼痛等，严重时可在数小时内发生肺水肿，吸入极高浓度可引起反射性声门痉挛而致窒息，同时302还是造成酸雨的主要原因之一。当CO、CO2, 302气体超出一定浓度值时，不仅会对环境造成严重的影响，还会对人民的生命、财产等造成严重的威胁。

　　[0003]GBZ 2.1《工作场所有害因素职业接触限值第I部分:化学有害因素》中提到CO的时间加权平均容许浓度(PC-TWA)为20mg/m3，短时间接触容许浓度(PC-STEL)为30mg/m3;CO2 的 PC-TWA 为 9000mg/m 3，PC-STEL 为 18000mg/m3;S0 2的 PC-TWA 为 5mg/m 3，PC-STEL 为10mg/m3。因此，为了防止事故的发生，对易燃、有毒有害气体进行及时、准确的监测则刻不容缓。目前，市面上已有多种从国外进口和国产的气体传感器，如催化燃烧式、半导体式、电化学式和光学式等，包含了单一气体传感器和多组分气体传感器，其中基于红外技术的多组分气体传感器由于其应用广泛、使用寿命长、灵敏度高、稳定性好、适合气体多、性价比高、维护成本低、可在线分析等等一系列优点而越来越受到重视并被广泛应用于石油化工、冶金工业、工矿开采、大气污染检测、农业、医疗卫生等领域。随着科技的发展，为满足各种复杂环境对气体传感器的发展要求，在提高检测的准确性和及时性的同时，红外气体传感器正朝着智能化、集成化、微型化、低功耗、低成本的方向发展。随着国家对环境污染监测和治理力度的加大，研发CO、C02、SO2三组分红外集成气体传感器是防止事故、保护环境、保障人民生命财产安全的主要手段，对于认真落实国务院颁布的《节能减排“十二五”规划》并及时准确监测和检测生态环境、居住环境、工作场所等环境质量和污染源等具有重要意义。

　　[0004]本实用新型的目的是提供一种CO、CO2, SO2S组分红外集成气体传感器，这种传感器是利用CO、CO2, SO2气体分子对红外光的选择性吸收实现对CO、CO 2、SO2S种气体的同时监测和检测。

　　[0005]本实用新型的目的是这样实现的:这种CO、CO2, SO2S组分红外集成气体传感器，包括外壳、红外光源、进气口、出气口、气室、一组带通带中心波长为4.26 μ m滤光片的测量红外探测器和带相应特定波长滤光片的参比红外探测器的集成探测器、一组带通带中心波长为4.67 μ m滤光片的测量红外探测器和带相应特定波长滤光片的参比红外探测器的集成探测器，一组带通带中心波长为7.3 μπι滤光片的测量红外探测器和带相应特定波长滤光片的参比红外探测器的集成探测器，信号放大处理器、温度传感器、单片机系统、声光报警系统。

　　[0006]这种CO、CO2, SOg组分红外集成气体传感器，红外集成气体传感器最外部是外壳，红外光源位于气室左侧；进气孔位于气室上方，出气口位于气室下方；三组带不同特定波长滤光片的测量红外探测器和带不同特定波长滤光片的参比红外探测器的集成探测器位于气室5右侧，信号放大处理器和温度传感器位于三组集成传感器右侧，单机片系统位于信号放大处理器右侧，声光报警系统位于单机片系统右侧。

　　[0007]这种CO、CO2, SO2S组分红外集成气体传感器，红外光源为宽带脉冲红外光源，具有发射率高、体积小、光电转换效率高、耗电省、寿命长、温度低等优点，其封装窗口材料为氟化钙，可通过波长范围为2-9.5 μπι的红外光，CO、CO2, SO2S种气体的特征吸收带都处于此波长范围内，封装内部配有抛物面反射镜，可使红外光源发出平行红外光，防止反射光、折射光等造成的光强度和光程改变的影响。

　　[0008]这种CO、CO2, SO2S组分红外集成气体传感器，红外探测器和相应的滤光片封装在一起，可避免其他气体光信号对红外探测器的干扰。

　　[0009]这种C0、C02、S02三组分红外集成气体传感器，测量红外探测器和参比红外探测器与相应的滤光片是集成在一起的集成元件。

　　[0010]这种CO、CO2, SO2S组分红外集成气体传感器，单机片系统具有数据处理和存储功會K。

　　[0011]这种CO、CO2, SO2S组分红外集成气体传感器，声光报警系统的配置，能对检测气体浓度超出限值时指示灯变亮且发出报警声从而做出及时准确的报警。

　　[0012]本实用新型的气体传感器配置有气体进出的气口，进气口和出气口配置有防尘防潮过滤膜。红外探测器都带有相应的滤光片，并且封装在一起，滤光片为窄带滤光片，窄带滤光片的通带中心波长与被检测气体的吸收波长相同，窄带滤光片的通带中心波长被设定于与被检测气体吸收波长相近但不会被常见气体吸收的波长位置处。带有特定波长滤光片的参比红外探测器和测量红外探测器是集成在一起的。

　　[0013]所述温度传感器，气体传感器配置有声光报警系统，能对检测气体浓度超出限值时做出及时准确的报警，以便工作人员采取相应的预防措施，防止发生严重事故，其数据经单片机处理后，能扣除环境中温度对气体传感器的影响，使本产品在恶劣环境下仍能正常工作。

　　[0015]1、红外光源为宽带脉冲红外光源，具有发射率高、体积小、光电转换效率高、耗电省、寿命长、温度低等优点，其封装窗口材料为氟化钙，可通过波长范围为2-9.5 μπι的红外光，C0、C02、SO2S种气体的特征吸收带都处于此波长范围内，封装内部配有抛物面反射镜，可使红外光源发出平行红外光，防止反射光、折射光等造成的光强度和光程改变的影响；

　　[0016]2、气体进出的气口内具有微孔防尘结构并含有疏水型防尘防潮膜，具有较好的防潮防尘特性，能提高传感器的抗干扰性和延长产品使用寿命；

　　[0017]3、红外探测器和相应的滤光片封装在一起，可避免其他气体光信号对红外探测器的干扰；

　　[0018]4、测量红外探测器和参比红外探测器与相应的滤光片所构成的集成元件有利于传感器的小型化和稳定性的提尚;

　　[0019]5、参比红外探测器和相应滤光片的配置，能消除气室光学元器件、其他干扰气体等因素的

　　技术研发人员：张建红;任兴平;马黎;郭春艳;周清;秦梅;杨红飞;钟韬;

　　针对传统窄带红外滤光片工艺复杂、成本高的问题，提出通过控制氢原子动能与石墨烯温度实现精准氢化，制备出禁带宽度可调的氢化石墨烯。该方法避免化学残留和结构破坏，实现低成本、大面积制备，用于气体传感...

　　针对传统NDIR气体传感器集成度低、体积大的问题，提出将MEMS红外光源、热电堆组件及ASIC电路集成于单一芯片的解决方案。通过多晶圆键合技术实现气室、滤光片与传感电路的三维集成，利用高反射膜...

　　针对传统混合气体传感器集成度低、成本高、尺寸大等问题，提出将滤光与探测功能集成于单芯片的解决方案。通过在红外传感单元集成不同超材料，实现多气体同时检测，降低系统封装复杂度和制造成本。采用C...

　　针对传统NDIR气体传感器存在的滤光片依赖、体积大、成本高等问题，提出将超材料与红外探测器集成于同一芯片的创新方案。通过设计具有特定波长响应的多层金属-介质结构超材料，替代传统滤光片实现气体特...

　　针对现有气体检测滤光片信噪比低、精度差的问题，提出一种基于单晶锗基板的多层Ge/ZnS镀膜结构，通过精确控制膜层厚度（如7300-7500nm波段透过率≥85%），实现高精度气体检测。该设计显...

　　1.数字信号处理 2.传感器技术及应用 3.机电一体化产品开发 4.机械工程测试技术 5.逆向工程技术研究