光路設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2015/6/12 19:08:00 訪問次數(shù):1163
紅外傳感器光學(xué)氣室設(shè)計(jì)的內(nèi)壁由頂平面、底平面以及弧形側(cè)壁圍成,RA8875L3N為增加反光性能,其內(nèi)壁應(yīng)進(jìn)行鍍金處理。在其頂乎面上開有與外界交換氣體的小孔,以方便氣體進(jìn)入。光源與探測(cè)器被設(shè)計(jì)放在氣室內(nèi)部,光源發(fā)出的光,照射到第一橢球面上并經(jīng)過頂平面、底平面及第二橢球面反射的光線能夠匯聚到光電元件上,而照射到其他部分的光線,只有少數(shù)能夠到達(dá)光電元件上,因此光電元件測(cè)量到的光波主要來自于經(jīng)過第一橢球面、頂平面、低平面及第二橢球面反射的那部分光。當(dāng)這部分光在照射到光電元件前,都經(jīng)過五次反射,光波經(jīng)過的光路長(zhǎng)度為這五次光路長(zhǎng)度之和:光從光源到第一橢球面的光路、從第一橢球面到頂平面的光路、從頂平面到底平面的光路、從底平面再到頂平面的光路、頂平面到第二橢球面的光路和從第二橢球面到光電元件的光路。其部分光線從光源到達(dá)光電元件的光路長(zhǎng)度能夠保證待測(cè)氣體充分吸收紅外輻射即可,其具體的描述如圖4-9和圖4-10所示。因此,用體積較小的氣室保證光路的長(zhǎng)度,而且體積較小的氣室與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換時(shí)比較簡(jiǎn)單,同時(shí),較小的氣室縮小了整個(gè)感器的體積,便于傳感器向微型化發(fā)展,并且也便于在氣室內(nèi)部置入信號(hào)處理電路。
為了使氣體對(duì)紅外吸收產(chǎn)生的信號(hào)具有較好的分辨率,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),依據(jù)實(shí)驗(yàn)確定氣室長(zhǎng)度和粗細(xì),當(dāng)KCL較大時(shí)儀表刻度是非線性的,為了實(shí)現(xiàn)線性刻度,應(yīng)使KCL《1,在此前提下盡量加長(zhǎng)光程,以保證有一定的靈敏度。為匯聚光線,應(yīng)將氣室內(nèi)壁加工成拋物線,光源和探測(cè)器分布于拋物線焦點(diǎn)處。同時(shí),通過系統(tǒng)內(nèi)置溫度傳感器監(jiān)測(cè)工作環(huán)境溫度,用于氣體測(cè)量數(shù)據(jù)的溫度補(bǔ)償。
紅外傳感器光學(xué)氣室設(shè)計(jì)的內(nèi)壁由頂平面、底平面以及弧形側(cè)壁圍成,RA8875L3N為增加反光性能,其內(nèi)壁應(yīng)進(jìn)行鍍金處理。在其頂乎面上開有與外界交換氣體的小孔,以方便氣體進(jìn)入。光源與探測(cè)器被設(shè)計(jì)放在氣室內(nèi)部,光源發(fā)出的光,照射到第一橢球面上并經(jīng)過頂平面、底平面及第二橢球面反射的光線能夠匯聚到光電元件上,而照射到其他部分的光線,只有少數(shù)能夠到達(dá)光電元件上,因此光電元件測(cè)量到的光波主要來自于經(jīng)過第一橢球面、頂平面、低平面及第二橢球面反射的那部分光。當(dāng)這部分光在照射到光電元件前,都經(jīng)過五次反射,光波經(jīng)過的光路長(zhǎng)度為這五次光路長(zhǎng)度之和:光從光源到第一橢球面的光路、從第一橢球面到頂平面的光路、從頂平面到底平面的光路、從底平面再到頂平面的光路、頂平面到第二橢球面的光路和從第二橢球面到光電元件的光路。其部分光線從光源到達(dá)光電元件的光路長(zhǎng)度能夠保證待測(cè)氣體充分吸收紅外輻射即可,其具體的描述如圖4-9和圖4-10所示。因此,用體積較小的氣室保證光路的長(zhǎng)度,而且體積較小的氣室與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換時(shí)比較簡(jiǎn)單,同時(shí),較小的氣室縮小了整個(gè)感器的體積,便于傳感器向微型化發(fā)展,并且也便于在氣室內(nèi)部置入信號(hào)處理電路。
為了使氣體對(duì)紅外吸收產(chǎn)生的信號(hào)具有較好的分辨率,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),依據(jù)實(shí)驗(yàn)確定氣室長(zhǎng)度和粗細(xì),當(dāng)KCL較大時(shí)儀表刻度是非線性的,為了實(shí)現(xiàn)線性刻度,應(yīng)使KCL《1,在此前提下盡量加長(zhǎng)光程,以保證有一定的靈敏度。為匯聚光線,應(yīng)將氣室內(nèi)壁加工成拋物線,光源和探測(cè)器分布于拋物線焦點(diǎn)處。同時(shí),通過系統(tǒng)內(nèi)置溫度傳感器監(jiān)測(cè)工作環(huán)境溫度,用于氣體測(cè)量數(shù)據(jù)的溫度補(bǔ)償。
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