双气体传感器气室优化设计

双气体传感器的光路和单一气体传感器的光路相同，见图4-9。根据红外光谱吸收原理，每种气体都对应自己特有的吸收带和吸收线，滤波片实现了探测器对红外光选择性吸收。在前面的设计中，只局限于对单一气体的检测研究，根据这些原理分析，在已知其他类气体的红外光谱吸收性质时，可以选择相应的滤光片来实现其气体浓度的检测，在探测器的设计加工上，只需要更换其对应的滤光片即可^[117-120]。因此，通过这些方法，大多数的气体都可以通过上述的方法来实现多气体浓度的检测。

通过前述对红外探测的原理分析，以及双波长求比值的方法，通过引入参考探测波长，来消除其光强与外界环境因素的影响，综合这些信息，可以设计实现多气体浓度的检测。其方法是通过增加其相应气体浓度检测相应的红外探测器，并共用其参考探测器来实现多气体的测量，这样也解决现实生活中非单一气体浓度检测的需要。

图4-13所示为一个可以同时检测CH₄和CO₂气体的双气体传感器的设计原理示意图，它由三个单元探测器组成，各自的滤波片选择不同，安装有特征吸收峰为4.26μm滤波片的探测器测试CO₂气体，装有特征吸收峰为3.31μm滤波片的探测器测试CH₄气体，装有特征吸收峰为3.91μm滤波片的探测器作为参考通道。

采用单通道探测器设计的双气体传感器气室布局如图4-14a所示。三个探测在传感器气室中以一定的半径呈间隔120°均匀分布，红外光源位于圆心处。探测器1和2分别探测一种气体，参考探测器起补偿作用。光路设计见图4-9。

图4-13 双气体（CO₂、CH₄）传感器设计原理图(www.xing528.com)

图4-14 双气体传感器气室布局示意图

a）采用单通道探测器 b）采用三通道探测器

图4-14b为采用三通道探测器时双气体传感器气室布局示意图，三通道探测器探测器安装有三个不同的滤波片，两个通道起测试作用，一个通道起补偿作用，光路设计见图4-9。