红外光学气体传感器的集成封装设计优化

为了减小分离方式可能带来的一些误差，可以将探测器、光源、过滤网等集成于某一微型光学气室内，对使用红外探测器会更加方便可靠^[121，122]。以下部分内容以单一气体传感器集成为例进行设计讲解。

根据红外吸收原理分析，采用双波长检测技术，选用滤波片分别为（3310±90）nm和（3910±60）nm的两个单元单波长的探测器，一个宽带红外光源，一个电路板，一个金属网，都被集成封装在一个镀金的气室内，从而构成一个红外光学原理的双波长气体传感器，图4-19所示为单气体气传感器设计原理图。一个多孔、镀金的金属板和一个金属网都被成串安装在传感器的顶部，这样能有利于气体自扩散进入气室内部，并且消除外界环境的干扰影响，也能使传感器防潮、防水等。从图4-20所示的气体传感器的集成结构示意图中可以看出气体通过自扩散方式透过一个金属网，然后经过一个带有均布的通气孔的镀金反射板进入气室内部，其孔的分布关系也在图中被描述。为了防尘防潮，传感器包含外壳，壳体内部置入了一层过滤膜，以过滤膜为界线，外壳一侧具有用于与外界交换气体的小孔，另一侧封闭，将气室包围在外壳内。过滤膜为疏水性微孔过滤膜，其微孔直径的范围为0.2～3μm。

图4-19 单气体传感器设计原理图

图4-20 气体传感器的集成结构示意图(www.xing528.com)

传感器外部壳体采用不锈钢金属，图4-20描述了它的集成结构。两个探测器、一个红外光源都被一个电路板连接安装在气室内部。

图4-21 单气体检测红外光学传感器的组装示意图

单气体检测红外光学传感器的集成组装示意图如图4-21所示。①图中的电路板、输出引脚、探测器和光源按一定的顺序组装成②图的结构，③图中的多孔镀金反射板、气室外壳与②图中的结构按照图4-20所示组装，最后得到④图的传感器成品。