(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210851741.5 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 深圳市诺安智能股份有限公司 地址 518000 广东省深圳市光明区凤 凰街 道凤凰社区招商局光明科技园B1B2栋 B1-1201 （在深圳市光明区凤凰街道凤 凰社区招商局光明科技园B6栋5B、 5C 单元设有经营场所从事生产经营活 动） (72)发明人 尹金德　卿笃安　周泽文　卿添　 (74)专利代理 机构 深圳市远航专利商标事务所 (普通合伙) 44276 专利代理师 田志远　张朝阳 (51)Int.Cl. G01N 21/3504(2014.01)G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种高分辨率微型红外气体传感器及其实 现方法 (57)摘要 本发明公开了一种高分辨率微型红外气体 传感器及其实现方法， 该红外气体传感器的气室 骨架设有多个椭圆反射面及抛物反射面， 红外光 源位于第一个椭圆反射面的第一个焦点处， 相邻 两个椭圆反射面其中一个焦点重合， 最后一个椭 圆反射面的第二个焦点与抛物反射面的焦点重 合； 红外光源发出的红外光射入椭圆反射面反 射， 聚焦到第二个焦点后射向下一个椭圆反射 面， 最后一个椭圆反射面反射的红外光聚焦到其 第二个焦点后射向抛物反射面， 抛物反射面将红 外光反射后准直成平行光并射入红外探测器处。 本发明解决了现有红外气体传感器量程小、 效率 低的缺陷， 其能同时兼顾传感器的高分辨率和高 探测效率， 提高了红外传感器的性能， 具有很强 的实用价 值和市场竞争优势。 权利要求书1页 说明书7页 附图6页 CN 115165788 A 2022.10.11 CN 115165788 A 1.一种高分辨率微型红外气体传感器， 包括气室骨架， 红外光源和 红外探测器伸入所 述气室骨架的气室内， 其特征在于， 所述气室的外 围设有依 次连接的多个椭圆反射面及抛 物反射面， 所述红外光源位于第一个所述椭圆反射面的第一个焦点处， 所述每个所述椭圆 反射面的第二个焦点与后一个所述椭圆反射面的第一个焦点重合， 最后一个所述椭圆反射 面的第二个焦点与所述抛物反射 面的焦点重合。 2.根据权利要求1所述的高分辨率微型红外气体传感器， 其特征现在于， 所述气室的外 围还设有圆反射面， 所述红外光源位于所述圆反射面与第一个所述椭圆反射面之间， 且所 述圆反射 面的圆心与第一个所述椭圆反射 面的第一个焦点重合。 3.根据权利要求1所述的高分辨率微型红外气体传感器， 其特征现在于， 所述气室的外 围设有依次连接的3个椭圆反射面， 或所述气室的外围设有依次连接的4个椭圆反射面， 或 所述气室的外围设有依次连接的5个椭圆反射 面。 4.根据权利要求1所述的高分辨率微型红外气体传感器， 其特征现在于， 所述气室的外 围设有依次连接的第一椭圆反射面、 第二椭圆反射面、 第三椭圆反射面， 所述红外光源位于 所述第一椭圆反射面的第一个焦点处， 所述第一椭圆反射面的第二个焦点与所述第二椭圆 反射面的第一个焦点重合， 所述第二椭圆反射面的第二个焦点与所述第三椭圆反射面的第 一个焦点重合， 所述第三椭圆反射 面的第二个焦点与所述抛物面反射 面的焦点重合。 5.根据权利要求4所述的高分辨率微型红外气体传感器， 其特征现在于， 所述第 一椭圆 反射面的长轴与所述第三椭圆反射面的长轴等长， 所述第一椭圆反射面的短轴与所述第三 椭圆反射 面的短轴等长 。 6.根据权利要求4或5所述的高分辨率微型红外气体传感器， 其特征现在于， 所述第一 椭圆反射面的长轴长度为所述第二椭圆反射面的长轴长度的1.5～1.9 倍， 所述第一椭圆反 射面的短轴长度为所述第二椭圆反射 面的短轴长度的1.5～1.9倍。 7.根据权利要求6所述的高分辨率微型红外气体传感器， 其特征现在于， 所述第 一椭圆 反射面的长轴长度为所述第二椭圆反射面的长轴长度的1.7倍， 所述第一椭圆反射面的短 轴长度为所述第二椭圆反射 面的短轴长度的1.7倍。 8.一种基于权利要求1～7任意一项所述的高分辨率微型红外气体传感器的实现方法， 其特征在于， 红外光源发出的红外光射入第 一个椭圆反射面后进行反射， 每个椭圆反射面反射的红 外光聚焦到其第二个焦点后射向下一个椭圆反射面， 最后一个椭圆反射面反射的红外光聚 焦到其第二个焦点后射向抛物反射面， 抛物反射面将红外光反射后准直成平行光并射入红 外探测器处。 9.根据权利要求8所述的高分辨率微型红外气体传感器的实现方法， 其特征在于， 红外 光源发出 的红外光中， 一部分红外光直接入射到第一个椭圆反射面， 另一部分红外光经 由 圆反射面反射后聚焦到第一个椭圆反射 面的第一个焦点， 再入射到第一个椭圆反射 面上。 10.根据权利要求8所述的高分辨率微型红外气体传感器的实现方法， 其特征在于， 抛 物反射面将红外光反射并准直成平行光后射向上反射板的斜面反射板， 所述斜面反射板反 射红外光并使其入射到红外 探测器处。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115165788 A 2一种高分辨 率微型红外气体传感器及其实现方 法 技术领域 [0001]本发明涉及气体传感器技术领域， 具体的说， 是涉及一种高分辨率微型红外气体 传感器及其实现方法。 背景技术 [0002]红外气体传感器具有响应速度快、 测量精度高、 抗干扰能力强、 在无氧环境中可以 正常使用、 使用寿命长等优点， 且不会出现有害气体中毒、 老化等现象， 在气体传感器领域 具有重要市场应用前景。 红外气体传感器的工作原理是利用气体分子固有的振动、 转动频 率而对特定波长的红外光信号具有吸收作用， 且光吸收强度与气体分子浓度的关系满足朗 伯‑比尔定律。 因此， 通过探测红外光与气体分子相互作用后特定波长光吸收强度的变化， 即可实现对特定气体浓度的精确检测。 [0003]气体浓度分辨率是微型红外气体传感器的一个重要指标。 气体浓度分辨率指的是 能够有效的分辨出两个相邻气体浓度的差值， 气体浓度分辨率的值越小， 传感器探测精度 越高。 根据朗伯比尔定律， 光吸收强度与气体分子的浓度和光吸收光程长度相关。 在气 体浓 度固定的条件下， 随着传感器光程长度的增大， 光吸收强度也会逐渐增大。 也就是说， 在气 体浓度相等的条件下， 光程越长， 光吸收越强， 同等大小的光吸收强度对应的气 体浓度的变 化量越小， 气体浓度分辨 率越高。 [0004]然而目前市场上的微型传感器结构样式多种多样， 但是传感器光程长度大多都在 25～35mm范围内， 传感器的探测精度较低。 另外， 对于通过多次反射以增加光程的结构来 说， 光程长度越长， 意味着光的反射次数增多， 光在反射过程中发生能量损失， 导致传感器 探测效率降低。 [0005]因此， 如何能同时兼顾传感器长的光 程长度和高的探测效率是一大难题。 发明内容 [0006]为了克服现有的技术的不足， 本发明提供一种高分辨率微型红外气体传感器及其 实现方法， 其解决了现有红外气 体传感器量程小、 效率低的缺陷， 其能同时兼顾传感器的高 分辨率和高探测效率， 提高了红外传感器的性能， 具有很强的实用价 值和市场竞争优势。 [0007]本发明技 术方案如下 所述： 一种高分辨率微型红外气体传感器， 包括气室骨架， 红外光源和红外探测器伸入 所述气室骨架的气室内， 其特征在于， 所述气室的外 围设有依 次连接的多个椭圆反射面及 抛物反射面， 所述红外光源位于第一个所述椭圆反射面的第一个焦点处， 所述每个所述椭 圆反射面的第二个焦点与后一个所述椭圆反射面的第一个焦点重合， 最后一个所述椭圆反 射面的第二个焦点与所述抛物反射 面的焦点重合。 [0008]根据上述方案的本发明， 其特征现在于， 所述气室的外围还设有圆反射面， 所述红 外光源位于所述圆反射面与第一个所述椭圆反射面之 间， 且所述圆反射面的圆心与第一个 所述椭圆反射 面的第一个焦点重合。说　明　书 1/7 页 3 CN 115165788 A 3