三气体传感器气室的设计优化

1.光路设计

三气体传感器光学气室的内壁由顶平面、底平面以及弧形侧壁围成，为增加反光性能，其内壁采取镀金处理。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在气室内部，光源位于双椭圆的交点，光源发出的光照射到顶平面、并经椭球面反射汇聚到各探测器敏感元件上，而入射到其他部分的光线，只有少数能够到达探测器元件上，因此探测器敏感元件吸收到的光主要来自于经过顶平面、椭球面反射的那部分光。当这部分光照射到敏感元件之前，都经过两次反射，其经过的光路长度为这两次光路长度之和：光从光源到顶平面的光路、从顶平面到椭球面的光路和从椭球面到探测器敏感元件的光路^[114]。

三气体传感器的气室光路设计原理图如图4-15所示，光路设计中，红外光源位于双椭圆的公共交点处，双椭圆的公共焦点O和公共交点O′的连线满足严格的几何关系：直线OO′垂直于传感器的顶平面。

图4-15 三气体传感器气室光路设计原理图

2.三气体传感器气室布局(www.xing528.com)

采用单通道探测器时三气体传感器气室布局如图4-16a所示。四个探测在传感器气室中以一定的半径呈间隔90°均匀分布，红外光源位于圆心处。探测器1、2、3分别探测一种气体，参考探测器4起补偿作用。光路设计见图4-15。

图4-16b所示为采用四通道探测器时三气体传感器气室布局示意图，四通道探测器安装有四个不同的滤波片，三个通道起测试作用，一个通道起补偿作用。

图4-16 三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