(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211112734.X (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 南京大学 地址 210023 江苏省南京市栖霞区仙林大 道163号 (72)发明人 刘子君　陈向飞　王峰　戴攀　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 张力 (51)Int.Cl. G01N 21/39(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/03(2006.01) G01K 7/22(2006.01) (54)发明名称 一种无温控气体浓度传感器 (57)摘要 本发明公开了一种无温控气体浓度传感器， 包括热敏电阻、 阵列激光器、 激光器供电模块、 激 光器通道切换模块、 气室、 光电采集模块； 所述热 敏电阻封装于阵列激光器中； 所述阵列激光器与 激光器供电模 快和激光器通道切换模块相连接， 且阵列激光器的激光器光纤出光口和准直器相 连接， 准直器处于气室的一端， 气室的另一端连 接光电采集模块； 所述中心控制模块和激光器电 流驱动模块、 激光器通道切换模块、 光电采集模 块， 以及封装在阵列激光器内部的热敏电阻相连 接。 本发明激光器封装成本、 体积都得到了优化， 同时系统中不引入其他复杂器件， 在保证气体浓 度检测可靠性的基础上， 大幅降低了传感器的成 本。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115326754 A 2022.11.11 CN 115326754 A 1.一种无温控气体浓度传感器， 其特征在于， 包括热敏电阻、 阵列激光器、 激光器供电 模块、 激光器通道切换模块、 气室、 光电采集模块； 所述热敏电阻封装于阵列激光器中； 所述阵列激光器与激光器供电模快和激光器通道切换模块相连接， 且阵列激光器的激 光器光纤出光口和准直器相连接， 准直器处于气室的一端， 气室的另一端连接光电采集模 块； 所述中心控制模块和激光器电流驱动模块、 激光器通道切换模块、 光电采集模块， 以及 封装在阵列激光器内部的热 敏电阻相连接 。 2.根据权利要求1所述的一种无温控气体浓度传感器， 其特征在于， 所述热敏电阻经由 电压放大电路与中心控制模块连接 。 3.根据权利要求1所述的一种无温控气体浓度传感器， 其特征在于， 所述阵列激光器集 成SOA， 并设置多通道串并联激光器。 4.根据权利要求1所述的一种无温控气体浓度传感器， 其特征在于， 所述激光器供电模 块可控时间 间隔地产生激光器供电信号， 该信号 为锯齿波。 5.根据权利要求1所述的一种无温控气体浓度传感器， 其特征在于， 所述激光器通道切 换模块包括开关芯片， 用于接收中心控制模块指 令， 切换激光器的不同通道， 其与激光器电 极相连接 。 6.根据权利要求1所述的一种无温控气体浓度传感器， 其特征在于， 所述光电采集模块 中， 通过光电探测器接收吸收光强数据， 然后 将吸收光 强数据转换为电流信号， 再转换为电 压信号， 经 过放大、 滤波后传输给中心控制模块。 7.根据权利要求1 ‑6任一所述的一种无温控气体浓度传感器的无温控气体浓度检测方 法， 其特征在于， 所述方法包括： 步骤1、 对传感器进行系统标定； 步骤2、 热 敏电阻阻值传递给中心控制模块； 步骤3、 中心控制器根据温敏电阻阻值控制激光器供电模块和激光器通道切换模块， 将 供电电流切换至对应的激光 通道进行激光输出和波长的扫描； 步骤4、 激光器出射光经过准直器到达气室后， 穿过气室内的待测气体， 达到光电采集 模块， 将光信号 转换为表示 光强信息的电信号后传输 至中心控制模块； 步骤5、 中心控制模块根据 热敏电阻阻值和光强信息确定气体对光波的吸收情况， 根据 气体对光波的吸 收情况实现对待测气体浓度的解调。 8.根据权利要求7所述的无温控气体浓度检测方法， 其特征在于， 步骤1所述标定过程 包括： 1)通过提前测得的激光器在不同温度下每个通道对应的波长， 使不同温度下， 气体吸 收峰均处在所激射的激光器通道扫描 范围的中间位置， 将相应的通道与热敏电阻阻值建立 对照表， 该对照表写入中心控制模块中， 中心控制模块运用查找表法， 可实现根据不同的热 敏电阻的阻值进行激光器的不同通道的切换控制； 2)记录不同激光器通道工作在锯齿波下的光功率—时间曲线， 进行吸收峰深度与浓度 对应关系的标定 。 9.根据权利要求7所述的无温控气体浓度检测方法， 其特征在于， 步骤5对待测气体浓权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115326754 A 2度的解调过程 为： 中心控制模块接收到光电采集模块的光强信息后， 通过与热敏电阻阻值相对比， 得到 此时所开启激光器通道， 代入激光器不同通道光强的修正系 数， 结合同步激光器的供电电 流和电信号的采集时间， 将电信号的采集时间与激光器的光功率变化进行对应， 进行求导 确定吸收峰位置， 利用曲线拟合反演出未经待测气体 吸收时的原始光强， 经过多次采样取 平均、 滤波， 确定吸收率， 确定此时的吸收强度， 再根据查找表法， 反演出此时的待测气体的 浓度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115326754 A 3