1.光路设计
红外传感器光学气室设计的内壁由顶平面、底平面以及弧形侧壁围成，为增加反光性能，其内壁应进行镀金处理。在其顶平面上开有与外界交换气体的小孔，以方便气体进入。光源与探测器被设计放在气室内部，光源发出的光，照射到第一椭球面上并经过顶平面、底平面及第二椭球面反射的光线能够汇聚到光电元件上，而照射到其他部分的光线，只有少数能够到达光电元件上，因此光电元件测量到的光波主要来自于经过第一椭球面、顶平面、低平面及第二椭球面反射的那部分光。当这部分光在照射到光电元件前，都经过五次反射，光波经过的光路长度为这五次光路长度之和：光从光源到第一椭球面的光路、从第一椭球面到顶平面的光路、从顶平面到底平面的光路、从底平面再到顶平面的光路、顶平面到第二椭球面的光路和从第二椭球面到光电元件的光路。其部分光线从光源到达光电元件的光路长度能够保证待测气体充分吸收红外辐射即可，其具体的描述如图4-9和图4-10所示。因此，用体积较小的气室保证光路的长度，而且体积较小的气室与外界环境进行气体交换时比较简单，同时，较小的气室缩小了整个传感器的体积，便于传感器向微型化发展，并且也便于在气室内部置入信号处理电路。
图4-9 气室光路设计原理图
图4-10 气室结构加工设计图（利用图4-9切面加工内部椭球面，然后加工成本图的结构安装元件）
为了使气体对红外吸收产生的信号具有较好的分辨率，在进行结构设计时，依据实验确定气室长度和粗细，当KCL较大时仪表刻度是非线性的，为了实现线性刻度，应使KCL<<1，在此前提下尽量加长光程，以保证有一定的灵敏度。为汇聚光线，应将气室内壁加工成抛物线，光源和探测器分布于抛物线焦点处。同时，通过系统内置温度传感器监测工作环境温度，用于气体测量数据的温度补偿。
2.单一气体传感器气室布局(https://www.xing528.com)
根据第2章探讨的模型，单一气体探测装置可以描述如图4-11所示，从图中可以看出它主要由三个部分组成：即红外探测器、红外光源、光学气室。而一个检测装置的测量精度和准确度等特性则归功于这几个方面的优化设计程度。由图4-11能很清楚地看到探测系统的构成。
图4-11 单一气体传感器原理示意图
采用单通道探测器设计的单一气体传感器气室布局如图4-12a所示，红外探测器和光源都位于图4-9所示的椭圆焦点。气室内壁被镀金，以增强其聚光性能，微型的红外光源被安装在这个气室内的一侧，热释电探测器被安装在另一侧。利用微集成技术，探测器、光源、滤波片等，都被集成到这个微型的光学气室中，这将使整个系统结构更紧凑，同时也减小可能由于分离气室结构带来的误差。采用双通道探测器设计的单一气体传感器气室布局如图4-12b所示，双通道探测器含有一个测试通道和一个参考通道，热释电探测器位于椭圆焦点。
图4-12 单一气体传感器气室布局示意图
a）采用单通道探测器 b）采用双通道探测器
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