JPH03211448A - Infrared gas sensor - Google Patents
Infrared gas sensorInfo
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- JPH03211448A JPH03211448A JP2006643A JP664390A JPH03211448A JP H03211448 A JPH03211448 A JP H03211448A JP 2006643 A JP2006643 A JP 2006643A JP 664390 A JP664390 A JP 664390A JP H03211448 A JPH03211448 A JP H03211448A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は光源から放射された赤外線がガスにより吸収さ
れ減衰する性質を利用してガスの濃度を測定する赤外線
式ガスセンサーに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial Application Field The present invention relates to an infrared gas sensor that measures the concentration of gas by utilizing the property that infrared rays emitted from a light source are absorbed and attenuated by gas.
(ロ)従来の技術
赤外線式ガスセンサーは被測定ガスに吸収されずに到達
する赤外線の量を検出することにより非接触でガス濃度
を測定するガス濃度計等に用いられており、赤外線の検
出に用いられる素子は一般的に微分入力形で、焦電素子
はその代表的なものである。(b) Conventional technology Infrared gas sensors are used in gas concentration meters, etc. that measure gas concentration without contact by detecting the amount of infrared rays that reach the gas to be measured without being absorbed. The elements used for this are generally differential input type, and a pyroelectric element is a typical example.
従来の赤外線式ガスセンサー100を第5図に示す。セ
ンサー100は焦電素子から成る赤外線検出部S、切欠
部101を有しモータ102によって回転される金属円
板103から成るチョッパ104、金属円板103の位
置検出器105とから構成されており、赤外線量に応じ
た出力を、金属円板103が入射赤外線Uを断続するの
と同じ周波数の交流信号として発生するものである。A conventional infrared gas sensor 100 is shown in FIG. The sensor 100 is composed of an infrared detection section S made of a pyroelectric element, a chopper 104 made of a metal disk 103 having a notch 101 and rotated by a motor 102, and a position detector 105 of the metal disk 103. An output corresponding to the amount of infrared rays is generated as an alternating current signal of the same frequency as that at which the metal disk 103 interrupts the incident infrared rays U.
また、近年第1図に示す如き所謂モジュレーションタイ
プの焦電形赤外線検出器1も開発されている。検出器1
はシールドボックス2内に前述の赤外線検出部Sを収納
し、シールドボックス2に形成した図示しない透孔に対
応する位置に圧電バイモルフ振動子3によって駆動され
るスリット部材4から成るチョッパCを設け、更にそれ
に対応する位置に透孔5を形成したケース6にて全体を
カバーして構成されている。スリット部材4は第2図に
示す如くスリットを形成した2枚の板を重合関係に取り
付けて構成され、チヨ、7バCに入力される駆動電圧の
周波数と同じ周波数で圧電バイモルフ振動子3が振動す
ることによりスリットを開閉し、透孔5より入射して赤
外線検出部Sに到達する赤外線Uを断続して、赤外線量
に応じた出力をチョッパCの入力周波数と同じ周波数の
交流信号として発生する。Furthermore, in recent years, a so-called modulation type pyroelectric infrared detector 1 as shown in FIG. 1 has been developed. Detector 1
The above-mentioned infrared detection section S is housed in a shield box 2, and a chopper C consisting of a slit member 4 driven by a piezoelectric bimorph vibrator 3 is provided at a position corresponding to a through hole (not shown) formed in the shield box 2. Further, the entire body is covered with a case 6 in which through holes 5 are formed at corresponding positions. As shown in FIG. 2, the slit member 4 is constructed by attaching two plates with slits formed in an overlapping relationship, and the piezoelectric bimorph vibrator 3 is generated at the same frequency as the frequency of the drive voltage input to the 7-bar C. The slit is opened and closed by vibration, and the infrared ray U that enters through the through hole 5 and reaches the infrared detection section S is intermittent, and an output corresponding to the amount of infrared rays is generated as an alternating current signal with the same frequency as the input frequency of the chopper C. do.
(ハ)発明が解決しようとする課題
上記いずれの検出器においても、赤外線検出部Sから得
られる交流信号は微弱なものであり、直流成分のリップ
ルとして現れる。従って、この中の交流成分は増幅しな
ければ使用できない。しかしながら赤外線検出部Sと増
幅回路部分が従来では離れていたため、その間の信号線
から雑音が進入し、良好な検出の妨げとなっていた。(c) Problems to be Solved by the Invention In any of the above detectors, the AC signal obtained from the infrared detection section S is weak and appears as a ripple in the DC component. Therefore, the AC component in this cannot be used unless it is amplified. However, since the infrared detection section S and the amplifier circuit section were conventionally separated, noise entered from the signal line between them, hindering good detection.
本発明は、係る課題を解決することを目的とする。The present invention aims to solve this problem.
(ニ)課題を解決するための手段
本発明は、赤外線を発生する光源と、被測定ガスを流通
させるためのガスセルと、圧電バイモルフチョッパを内
蔵したモジュレーションタイプの赤外線検出器と、この
赤外線検出器を内包するための支持部材とから成り、前
記被測定ガスを通過した赤外線を赤外線検出器に入射さ
せて出力を得る赤外線式ガスセンサーに於て、赤外線検
出器を他の電気部品が取り付けられる回路基板に取り付
けると共に、回路基板を支持部材に固定することにより
赤外線検出器を支持部材内所定位置に設けたものである
。(d) Means for Solving the Problems The present invention provides a modulation type infrared detector incorporating a light source that generates infrared rays, a gas cell for circulating a gas to be measured, a piezoelectric bimorph chopper, and this infrared detector. In an infrared type gas sensor which obtains an output by making the infrared rays that have passed through the gas to be measured enter the infrared detector, the infrared detector is attached to a circuit to which other electrical parts are attached. By attaching the circuit board to the substrate and fixing the circuit board to the support member, the infrared detector is provided at a predetermined position within the support member.
(ホ)作用
本発明によれば赤外線式ガスセンサーの赤外線検出器と
他の電気部品間の距離を極めて短くすることにより、そ
の間からのノイズの侵入を低減できる。(E) Function According to the present invention, by extremely shortening the distance between the infrared detector of the infrared gas sensor and other electrical components, it is possible to reduce the intrusion of noise from there.
(へ)実施例 次に本発明の実施例を図面において説明する。(f) Example Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の赤外線式ガスセンサーAの縦断面図を
、また、第2図はその斜視図を示す。更に第3図は近年
開発された所謂モジュレーションタイプの焦電形赤外線
検出器1の分解斜視図を示している。赤外線検出器1は
シールドボックス2内に前述の赤外線検出部Sを収納し
、シールドボックス2に形成した図示しない透孔に対応
する位置に圧電バイモルフ振動子3によって駆動される
スリット部材4から成るチョッパCを設け、更にそれに
対応する位置に透孔5を形成したケース6にて全体ヲカ
バーし、このケース6内にこれらの部品を内蔵せしめて
いる。スリット部材4は第4図に示す如くスリットを形
成した2枚の板を重合関係に取り付けて構成され、チョ
ッパCに入力される駆動電圧の周波数と同じ周波数で圧
電バイモルフ振動子3が振動することによりスリットを
開閉し、透孔5より入射して赤外線検出部Sに到達する
赤外線Uを断続して、赤外線量に応じた出力をチョッパ
Cの入力周波数と同じ周波数の交流信号として発生する
。FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of an infrared gas sensor A of the present invention, and FIG. 2 shows a perspective view thereof. Furthermore, FIG. 3 shows an exploded perspective view of a so-called modulation type pyroelectric infrared detector 1 developed in recent years. The infrared detector 1 houses the above-mentioned infrared detection section S in a shield box 2, and has a chopper consisting of a slit member 4 driven by a piezoelectric bimorph vibrator 3 at a position corresponding to a through hole (not shown) formed in the shield box 2. The entire body is covered by a case 6 in which a hole 5 is provided and a through hole 5 is formed at a corresponding position, and these parts are built into the case 6. The slit member 4 is constructed by attaching two plates with slits formed in an overlapping relationship as shown in FIG. The slit is opened and closed, and the infrared ray U that enters through the through hole 5 and reaches the infrared detection section S is intermittent, and an output corresponding to the amount of infrared rays is generated as an alternating current signal of the same frequency as the input frequency of the chopper C.
また、この様な構成によって赤外線検出器lは非常に小
型になり、プリント回路基板に実装できる寸法になって
いる。Moreover, such a configuration allows the infrared detector l to be very small in size, and has a size that allows it to be mounted on a printed circuit board.
赤外線式ガスセンサーAは、例えば二酸化炭素ガス濃度
の測定に用いられるもので、透孔5には赤外線を透過す
るサファイヤガラス窓7が取り付けられている。The infrared gas sensor A is used, for example, to measure carbon dioxide gas concentration, and has a through hole 5 fitted with a sapphire glass window 7 that transmits infrared rays.
次に第1図及び第2図において、8は赤外線検出器1を
取り付けるためのプリント回路基板、9は回路基板8を
支持するための支持部材である。Next, in FIGS. 1 and 2, 8 is a printed circuit board for mounting the infrared detector 1, and 9 is a support member for supporting the circuit board 8.
支持部材9はTO08程度の薄肉ステンレス板にて箱状
に形成されており、下方に開放し、且つ、上面に挿通孔
10が穿設されている。また、回路基板8の赤外線検出
tiSlが取り付けられる側と同一面には赤外線検出器
1が電気的に接続される他の電気部品(11にて総称す
る。)も取り付けられる。The support member 9 is formed into a box shape from a thin stainless steel plate of approximately TO08 size, and is open downward and has an insertion hole 10 bored in the upper surface. Further, other electrical components (generally referred to as 11) to which the infrared detector 1 is electrically connected are also attached to the same side of the circuit board 8 as the infrared detector tiSl is attached.
12は真鍮式るいはアルミニウムの削り出し等にて矩形
状に成形したガスセルであり、内部に被測定ガスである
二酸化炭素ガスが流通するための通路13が左右に形成
され、更に、この通路13を貫通して上下に透孔14が
穿設され、サファイヤガラス15.15にて上下を封止
されている。Reference numeral 12 denotes a gas cell formed into a rectangular shape using brass or machined aluminum, inside which passages 13 are formed on the left and right sides through which carbon dioxide gas, which is the gas to be measured, flows; Through-holes 14 are formed in the upper and lower portions thereof, and the upper and lower portions are sealed with sapphire glasses 15 and 15.
また16.17はガスを導入する為の図示しなり)チュ
ーブが接続されることになるガス入口及び出口である。Further, 16 and 17 are gas inlets and outlets to which tubes (not shown) for introducing gas are connected.
18はやはり真鍮酸るいはアルミニウムの削り出し等に
て矩形状に成形した光源プロ・ンクであり内部は中空と
なっていて、ここと上面を連通する透孔19が形成され
ている。Reference numeral 18 is a light source plate formed into a rectangular shape by machining brass or aluminum, and is hollow inside, with a through hole 19 communicating with the top surface.
20は赤外線を発する電気ヒータから成る光源であり、
先端部が約600℃に発熱することにより赤外線を放射
する。この光源20は光源プロ・lり18内部に収納し
、先端部を透孔19に対応させて閉塞板21にて位置決
めして遮蔽する。次にガスセル12を光源ブロック18
上に載せ、透明ガラス15を透孔19に対応させた状態
で、ガスセル12の上面よりネジ22.22にて光源ブ
ロック18に固定する。更にガスセル12の上から支持
部材9を被せて両側よりネジ23.23にてガスセル1
2に固定する。この時支持部材9はガスセル12を内包
し、その切欠部25からガス人口16及び出口17のみ
が外部に臨んでいる。20 is a light source consisting of an electric heater that emits infrared rays;
The tip generates heat of approximately 600°C and emits infrared rays. This light source 20 is housed inside the light source holder 18, and its tip is positioned and shielded by a closing plate 21 so as to correspond to the through hole 19. Next, the gas cell 12 is connected to the light source block 18.
The transparent glass 15 is placed on top of the gas cell 12 and fixed to the light source block 18 with screws 22 and 22 from the top surface of the gas cell 12, with the transparent glass 15 corresponding to the through hole 19. Furthermore, cover the support member 9 from above the gas cell 12 and attach the gas cell 1 with screws 23 and 23 from both sides.
Fixed at 2. At this time, the support member 9 contains the gas cell 12, and only the gas port 16 and the outlet 17 are exposed to the outside from the notch 25.
上記赤外線検出器1は予め回路基板8に半田付けしてお
く。而して回路基板8は赤外線検出器1を挿通孔10か
ら支持部材9内に挿入した状態で支持部材9にネジ26
.26にて固定する。この時双方のネジ孔は赤外線検出
51の透孔5が透明ガラス15に対応する様な位置関係
で形成しておく。また、電気部品11は支持部材9の側
方に位置せしめる。The infrared detector 1 is soldered to the circuit board 8 in advance. The circuit board 8 is mounted on the support member 9 with the screws 26 while the infrared detector 1 is inserted into the support member 9 through the insertion hole 10.
.. Fix at 26. At this time, both screw holes are formed in such a positional relationship that the through hole 5 of the infrared detection 51 corresponds to the transparent glass 15. Further, the electrical component 11 is positioned on the side of the support member 9.
次に第5図は回路基板8に装設される赤外線検出器1及
び電気部品11の電気回路図を示している。それぞれ破
線で該当部分を示している。DCはそれぞれ十−の直流
電源、Plは出力端子、P2は接地端子である。27は
赤外線検出S1の出力を増幅するFETである。28は
FET27の出力を増幅する交流増幅用オペアンプ、2
9はFET用電源である。抵抗31はオペアンプ28の
増幅ゲインを調整するもので、これによってガスセンサ
ーとしてのバラツキを小さくでき、互換性のある装置に
できる。オペアンプ28の出力は図示しない整流回路、
A/D変換回路及びマイクロコンピュータが取り付けら
れた回路基板に接続されて当該マイクロコンピュータに
入力され、ガス濃度の制御や表示をするためのデータと
して演算処理に供されることになる。Next, FIG. 5 shows an electric circuit diagram of the infrared detector 1 and electric components 11 installed on the circuit board 8. The corresponding parts are indicated by broken lines. DC is a DC power source, Pl is an output terminal, and P2 is a ground terminal. 27 is an FET that amplifies the output of the infrared detection S1. 28 is an operational amplifier for AC amplification that amplifies the output of FET 27;
9 is a power supply for FET. The resistor 31 is used to adjust the amplification gain of the operational amplifier 28, thereby reducing variations in the gas sensor and making the device compatible. The output of the operational amplifier 28 is a rectifier circuit (not shown),
The data is connected to a circuit board to which an A/D conversion circuit and a microcomputer are attached, is inputted to the microcomputer, and is subjected to arithmetic processing as data for controlling and displaying gas concentration.
光源20から発射された赤外線はガスセル12の通路1
3内を流通する被測定ガス内を通過する過程で吸収され
て減衰し、残りが検出器1の赤外線検出部Sに到達する
。このガスに吸収される赤外線の量はガスの濃度によっ
て変化するので、前述の交流出力の変化として、ガス濃
度を捕らえ、表示や濃度制御の情報として使用すること
ができる。The infrared rays emitted from the light source 20 enter the passage 1 of the gas cell 12.
It is absorbed and attenuated in the process of passing through the gas to be measured flowing through the detector 1, and the remainder reaches the infrared detection section S of the detector 1. Since the amount of infrared rays absorbed by this gas changes depending on the concentration of the gas, the gas concentration can be captured as a change in the above-mentioned AC output and used as information for display or concentration control.
ここで前記FETの出力は回路基板8上の接続部30に
て電気部品11部分と接続されてし)る。Here, the output of the FET is connected to the electrical component 11 at a connecting portion 30 on the circuit board 8.
従来電気部品11部分は赤外線検出器1とは別の前記整
流回路等が装設されている回路基板上に設けられていた
ため、この接続部30が長いリード線になりそこからノ
イズが侵入して制御が不安定となる問題があったが、本
発明の様に赤外線検出器1と電気部品11を同一回路基
板8上に微少出力ラインと電源ラインを短くしてノイズ
の侵入を抑制できる。また、実施例では電気部品11部
分は支持部材9の外部に存在しているので、光源20か
らの熱の影響を受けない。Conventionally, the electrical component 11 was provided on a circuit board that was equipped with the rectifier circuit, etc., which was separate from the infrared detector 1, so this connection part 30 became a long lead wire, and noise could enter from there. Although there was a problem that the control became unstable, as in the present invention, the infrared detector 1 and the electric component 11 are placed on the same circuit board 8, and the minute output line and the power supply line are shortened, thereby suppressing the intrusion of noise. Furthermore, in the embodiment, the electrical component 11 is located outside the support member 9, so it is not affected by the heat from the light source 20.
次に第6図は赤外線検出器lの他の実施例を示しており
、この場合電気部品11は回路基板8の赤外線検出器1
の取り付けられた面とは反対側の面に取り付けられてい
る。これによって更に接続部30の距離を短くできると
共に、赤外線式ガスセンサーA全体の寸法を更にコンパ
クトにできるものである。Next, FIG. 6 shows another embodiment of the infrared detector 1, in which the electric component 11 is the infrared detector 1 on the circuit board 8.
It is attached to the side opposite to the one on which it is attached. This allows the distance of the connecting portion 30 to be further shortened, and the overall size of the infrared gas sensor A can be made even more compact.
尚、実施例では二酸化炭素ガスの検出に本発明のセンサ
ーを適用したが、それに限られず、他の種類のガスにも
適用できる。その場合は窓7の材質をガスの種類に合わ
せて変更する。In addition, although the sensor of the present invention was applied to detect carbon dioxide gas in the embodiment, the sensor is not limited thereto and can be applied to other types of gas. In that case, the material of the window 7 should be changed depending on the type of gas.
(ト)発明の効果
本発明によれば赤外線式ガスセンサーの赤外線検出器と
他の電気部品間の距離を極めて短くすることにより、そ
の間からのノイズの侵入を抑制できる。それによって検
出精度の向上が図れると共に赤外線式ガスセンサー全体
の寸法を極めて小型化できるので、特に小型の装置にお
いて設計上の制約が解消される。(g) Effects of the Invention According to the present invention, by extremely shortening the distance between the infrared detector of the infrared gas sensor and other electrical components, it is possible to suppress the intrusion of noise from there. As a result, the detection accuracy can be improved, and the overall size of the infrared gas sensor can be made extremely small, so that design constraints are eliminated, especially in small-sized devices.
第1図から第6図は本発明の実施例を示し、第1図は赤
外線式ガスセンサーの縦断面図、第2図は同斜視図、第
3図はモジュレーションタイプの焦電形赤外線検出器の
分解斜視図、第4図はスリット部材の斜視図であり、第
5図は赤外線式ガスセンサーの電気回路図、第6図は赤
外線式ガスセンサーの他の実施例を示す図であり、第7
図は従来の赤外線検出器の斜視図である。
1・・・赤外線検出器、8・・・プリント回路基板、9
・・・支持部材、11・・・電気部品、12・・・ガス
セル、18・・・光源ブロック、20・・・光源、A・
・・赤外線式ガスセンサー S・・・赤外線検出部。
第1
図
第6図
第2図
0
1
8
第71!1
第3図1 to 6 show embodiments of the present invention, FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an infrared gas sensor, FIG. 2 is a perspective view of the same, and FIG. 3 is a modulation type pyroelectric infrared detector. 4 is a perspective view of the slit member, FIG. 5 is an electric circuit diagram of the infrared gas sensor, and FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the infrared gas sensor. 7
The figure is a perspective view of a conventional infrared detector. 1... Infrared detector, 8... Printed circuit board, 9
... Supporting member, 11... Electrical component, 12... Gas cell, 18... Light source block, 20... Light source, A.
...Infrared gas sensor S...Infrared detection section. Figure 1 Figure 6 Figure 2 0 1 8 71!1 Figure 3
Claims (1)
ためのガスセルと、圧電バイモルフチョッパを内蔵した
モジュレーションタイプの赤外線検出器と、該赤外線検
出器を内包するための支持部材とから成り、前記被測定
ガスを通過した赤外線を前記赤外線検出器に入射させて
出力を得るものに於て、前記赤外線検出器を他の電気部
品が取り付けられる回路基板に取り付けると共に、該回
路基板を前記支持部材に固定することにより前記赤外線
検出器を前記支持部材内所定位置に設けてなる赤外線式
ガスセンサー。1) Consisting of a light source that generates infrared rays, a gas cell for circulating a gas to be measured, a modulation type infrared detector with a built-in piezoelectric bimorph chopper, and a support member for containing the infrared detector, In a device that obtains an output by making the infrared rays that have passed through the gas to be measured enter the infrared detector, the infrared detector is attached to a circuit board to which other electrical components are attached, and the circuit board is attached to the support member. An infrared gas sensor, wherein the infrared detector is fixed at a predetermined position within the support member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006643A JPH03211448A (en) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | Infrared gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006643A JPH03211448A (en) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | Infrared gas sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211448A true JPH03211448A (en) | 1991-09-17 |
Family
ID=11644049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006643A Pending JPH03211448A (en) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | Infrared gas sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03211448A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08145882A (en) * | 1994-11-26 | 1996-06-07 | Horiba Ltd | Infrared gas analyzer |
-
1990
- 1990-01-16 JP JP2006643A patent/JPH03211448A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08145882A (en) * | 1994-11-26 | 1996-06-07 | Horiba Ltd | Infrared gas analyzer |
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