气体检测模块及其检测设备的制作方法

1.本技术涉及气体分析领域，具体涉及一种气体检测模块及其检测设备。


背景技术：

2.基于气体分子的特性，有一些气体具有吸收特定波长红外光的特性，例如，co2在4.3um有较好的红外吸收。据此，人们开发出了基于光学吸收情况的气体分析方法。
3.通常的，上述基于光学吸收情况的气体分析方法主要通过朗伯-比尔定律来计算。由朗伯-比尔定律可以确定：气体浓度与光程距离两个变量之间呈反比关系。因此，可以推算得出：在测量低浓度的气体样品时，所需要的气体吸收光程会显著增长。例如，部分微量气体检测(比如ppm量级气体分析)需要1-2m长度才能满足分辨率的需求。
4.但现有的气体检测模块为样品气体提供的气体吸收光程长度较小，导致了基于光学吸收的气体分析方法的应用受到较多的限制。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本技术提供一种气体检测模块及其系统，能够解决现有气体检测模块的气体吸收光程长度较小的问题。
6.第一方面，本技术提供了一种气体检测模块。该气体检测模块包括：长度大于等于5厘米的管状结构；设置在所述管状结构两端的光学组件；所述光学组件封闭所述管状结构的两端，与所述管状结构的内腔围成用于容纳样品气体的气体腔；位于所述管状结构一端的红外光源，所述红外光源被配置为：向所述气体腔内发射红外光；位于所述管状结构另一端的红外光接收装置，所述红外光接收装置被配置为：接收所述气体腔内射出的红外光并转换为对应的电信号；其中，所述管状结构的内壁设置含金属的镀膜材料涂覆形成的反射层，以使所述气体腔的衰减率低于预设阈值。
7.在一些实施例中，所述气体检测模块还包括：
8.设置在所述管状结构一端的第一转接件；所述管状结构的一端具有与所述第一转接件连通的开口，以形成供样品气体进入的气体入口；设置在所述管状结构另一端的第二转接件；所述管状结构的另一端具有与所述第二转接件连通的开口，以形成供所述样品气体排出的气体出口。
9.在一些实施例中，所述光学组件包括至少一个窗口片和至少一个滤光片；其中，所述窗口片和滤光片布置在所述红外光的光路上，以滤除至少一部分红外光。
10.在一些实施例中，所述红外接收装置包括红外传感器及装置壳体，所述滤光片设置在所述装置壳体上。
11.在一些实施例中，所述光学组件包括：分别设置在所述管状结构两端的第一窗口片和第二窗口片；所述红外接收装置包括：n个滤光片、n个红外传感器以及装置壳体；其中，所述红外传感器被收容在所述装置壳体内；所述装置壳体上开设有用于安装n个所述滤光片的通孔；一个所述红外传感器与一个所述滤光片对应设置，形成n个并行的检测通道。
12.在一些实施例中，所述光学组件包括：分别设置在所述管状结构两端的第一窗口片和第二窗口片；所述红外接收装置包括：不允许红外光穿过的转动部件、m个滤光片以及红外传感器；其中，所述转动部件上开设有m个通孔；一个所述滤光片设置在所述转动部件的一个通孔上，以使所述m个滤光片随所述转动部件的转动而交替进入所述红外光的光路。
13.在一些实施例中，所述管状结构具有若干个弯折部。
14.在一些实施例中，还包括用于收容固定所述管状结构位置的固定支架；所述管状结构的内径为0.5mm-20mm。
15.在一些实施例中，所述红外光源和所述红外光接收装置分别设置在不同的电路板上，以使所述红外光源和所述红外光接收装置相互远离。
16.第二方面，本技术提供了一种气体检测设备。该气体检测设备包括：如上所述的气体检测模块以及处理模块。所述处理模块与所述气体检测模块的红外光源和红外光接收装置通信连接，被配置为：根据经过所述气体检测模块的气体腔的红外光吸收情况，计算所述气体腔内样品气体的气体浓度。
17.本技术实施例的技术方案中，一方面利用内壁具有红外光低吸收率和高反射性特性的，能够有效的增加气体吸收光程的长度。另一方面，提供了丰富的小型化设计结构，能够在占用体积较小的前提下，具有较长的气体吸收光程，从而极大的拓展了基于红外光吸收的气体检测模块的应用场景。
18.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
19.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
20.图1为本技术一些实施例的气体检测模块的结构示意图；
21.图2a为本技术一些实施例的管状结构的示意图，示出了管状结构为u形；
22.图2b为本技术一些实施例的管状结构的示意图，示出了管状结构为s形；
23.图2c为本技术一些实施例的管状结构的示意图，示出了管状结构为螺旋形；
24.图2d为典型的管状结构的示意图，示出了管状结构为直线形；
25.图3为本技术一些实施例的气体检测模块的示意图；
26.图4为本技术一些实施例的气体检测模块的结构示意图；
27.图5a为本技术一些实施例的固定支架的结构示意图；
28.图5b为本技术另一些实施例的固定支架的结构示意图；
29.图6a为本技术一些实施例的气体检测模块的结构示意图，示出形成多检测通道的气体检测模块；
30.图6b为本技术一些实施例的滤光片的示意图，示出了图6a的气体检测模块的剖切面；
31.图6c为本技术一些实施例的滤光片和红外传感器的示意图，示出了图6a的气体检
测模块的横截面；
32.图7a为本技术另一些实施例的气体检测模块的结构示意图，示出形成多检测通道的气体检测模块；
33.图7b为本技术一些实施例的滤光片的示意图，示出了图7a的气体检测模块的剖切面；
34.图8为本技术一些实施例的气体检测设备的结构示意图；
35.图9为本技术一些实施例的弥散式肺功能仪的示意图；
36.图10为本技术一些实施例的气体浓度随时间变化的示意图。
37.具体实施方式中的附图标号如下：
38.管状结构100，红外光源200，红外接收装置300，红外传感器310；
39.光学组件400，隔离部件410，第一窗口片411，第二窗口片412，滤光部件420，滤光片421，转动部件422，电动机423；
40.第一转接件510，第二转接件520；
41.固定支架600，支架主体610，固定部620；
42.设置红外光源的电路板710，设置红外传感器的电路板720；
43.处理模块800。
具体实施方式
44.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
45.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
46.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
48.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
49.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
50.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径
向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
51.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
52.在典型的气体检测模块之中，通常使用点光源或者面光源作为红外光源。但是，这些光源随着气体腔长度的不断增加，其光强度会发生迅速的衰减而导致无法获得气体浓度检测结果。
53.虽然一些气体检测模块会使用内部镀金的金属管作为气体腔以减少红外光强度的衰减。但是，在气体腔设计长度超过20cm以后，红外光信号严重衰减的情况仍然无可避免的发生。
54.申请人在实现本技术中发现，可以通过在管状结构的内壁增加多层包含金属材质(如银)的复合薄膜的方式，令管状结构的内壁具有较高的红外光反射率和较低吸收率，使红外光以类似光信号在光纤中传递的方式在管状结构中传输较长的距离而不会发生严重衰减的问题。将这样的管状结构作为气体检测模块的气体腔使用时，可以使气体吸收长度延长到300cm，从而极大的增强了气体检测模块对低浓度气体的检测能力，检测下限可以拓展到几个ppm。
55.另外，通过合适的小型化结构设计，进一步长度较长的管状结构所占用的体积有效的缩小，使其成为模块化的产品，能够方便的应用于各种不同的设备之中。
56.根据本技术一些实施例，图1为本技术实施例提供的气体检测模块的示意图。请参阅图1，该气体检测模块包括：长度在5厘米或以上的管状结构100，红外光源200，红外光接收装置300以及光学组件400。
57.其中，光学组件400设置在该中空的管状结构100的两端，与管状结构的内腔共同围成一个用于容纳样品气体的气体腔。该管状结构内壁涂覆有多层复合薄膜，以使红外光在气体腔内的衰减率能够满足预设的性能要求。该复合薄膜是含有金属材料的复合涂层，以尽可能的反射红外光，降低对红外光的吸收率。在一些实施例中，该金属材料可以包括金、镍或者银等。
58.该管状结构是指内部中空贯通并且两端开口的长条形结构。其具体可以根据实际情况的需要而设计为任何合适的形状或尺寸。例如，圆形管或者方形管。
59.另外，该管状结构既可以是硬质管，也可以是具有柔软形变能力的软质管，本技术不对管状结构的具体制备材料和制备方式进行限制，其可以是玻璃、金属、塑胶或者其组合制成。
60.上述管状结构作为气体腔使用，其长度即大致相当于气体吸收长度。在一些实施例中，可以将管状结构的长度控制在3m左右。当然，还可以根据实际情况的需要，选择设计使用更长或者更短的管状结构，但通常大于5cm。
61.在一些实施例中，该管状结构可以通过设置若干个弯折部。这些弯折部可以具有
各自的弯折角度，并布置为相同或者不同的弯折方向来帮助实现气体检测模块的小型化，避免出现超长尺寸的结构部件。以下结合图2a至图2c所示的具体结构示例，对管状结构可以采用的形状进行展示和说明。
62.请参阅图2a，该管状结构可以具有一个弯折角度为180
°
的弯折部，从而使管状结构的第一端100a和第二端100b位于同一侧，呈现类似u形的结构。
63.请参阅图2b，该管状结构100可以具有两个弯折方向相反的弯折部。管状结构的第一端100a在设置第一个弯折角度为180
°
的弯折部100c后，再次设置另一个朝向相反的弯折部100d并最终延伸至第二端100b，使得整个管状结构100呈现类似s形的结构。
64.较佳的是，请参阅图2c，该管状结构100还可以是在立体空间内，沿特定轴线旋绕形成的螺旋形结构。该螺旋形结构可以是一层，也可以是两层或者更多。每一层螺旋也可以被认为是由两个弯折方向相对的弯折方向为180
°
的弯折部组成。
65.相对于图2a和图2b所示的结构而言，该螺旋形结构能够更充分的利用空间，尤其是在螺旋半径较大的情况下，可以在很小的空间内容纳非常长的管状结构。
66.以图2d所示的，沿直线延伸的典型管状结构作为参考标准，可以理解，图2a至图2c所示的管状结构通过设置弯折部的方式，能够在保证管状结构具有足够长度的情况下，避免收容管状结构在结构尺寸上形成不合适的长度。换言之，在气体检测模块任意方向上的尺寸均不超过特定长度的情况下，能够容纳更长的管状结构，实现气体检测模块的小型化。
67.应当说明的是，本领域技术人员基于图2a至图2c所示的管状结构，还可以对其进行调整、替换或者组合以获得其他更多的实施例。这些实施例均属于本技术的保护范围之内。
68.红外光源200是位于所述管状结构一端，向气体腔内发射红外光信号的设备。其具体可以根据实际情况的需要而选择使用合适的光源或者发光模式。在一些实施例中，该红外光源200可以是能够发射近似普朗克辐射的宽光谱的黑体光源，调制频率在3至30hz的范围。在另一些实施例中，该红外光源200还可以是用于发射特定波长的红外光的led光源，其调制频率范围在100hz至5000hz之间。
69.红外光接收装置300是位于所述管状结构另一端，用于接收所述气体腔内射出的红外光信号并将其转换为对应的电信号的光电转换设备。其具体可以采用任何合适型号、数量或者精度的红外传感器。
70.请参阅图1，基于上述红外光源200、红外光接收装置300以及管状结构100的气体检测模块之中，存在一条从红外光源发射，经过管状结构100，并最终结束于红外光接收装置300的红外光光路。
71.除了封闭上述管状结构100的两端以外，光学组件400还具有对红外光的选通作用。其位于该红外光光路之中，滤除至少一部分经过红外光光路的红外光。
72.在一些实施例中，请参阅图1，上述光学组件400可以包括至少一个窗口片410和至少一个滤光片420。
73.其中，窗口片410是具有较宽通带范围的(例如几个um)，允许较大范围内波长的红外光通过的光学组件。滤光片420则是相对而言具有较窄通带范围的光学组件(如0.05-0.3um)。
74.应当说明的是，上述窗口片410和滤光片420之间的位置可以互换而不限于图1所
示，只需要设置在红外光光路之中，实现对红外光的选通作用即可。
75.在一些实施例中，红外光接收装置300包括装置壳体和红外传感器。红外传感器可以被收容在装置壳体内。而装置壳体上可以开设有用于安装滤光片420的孔位，以使得滤光片420安装固定在装置壳体合适的位置。
76.根据本技术一些实施例，参阅图3和图4，图3为本技术另一些实施例提供的气体检测模块的示意图。图4为本技术实施例提供的气体检测模块的分解结构示意图。除了图1所示的管状结构100，红外光源200，红外光接收装置300以及光学组件400以外，该气体检测模块还可以包括：第一转接件510以及第二转接件520。
77.其中，第一转接件510以及第二转接件520是用于建立管状结构100与其他外部设备的气体通路的转接结构。其具体可以根据实际情况的需要而设计具有任何合适的形式。
78.两个转接件分别设置在上述管状结构100的两端。管状结构100的两端设置有与转接件连通的开口，由此分别形成供气体进入的气体入口和气体排出的气体出口。
79.在操作中，来自外部设备的待检测气体可以经由第一转接件，通过气体入口进入到气体检测模块的气体腔中，并在完成检测后从气体出口经过第二转接件排出气体腔以准备进行下一次的检测。
80.根据本技术一些实施例，可选地，请继续参阅图4，该气体检测模块还可以包括固定支架600。该固定支架600可以具有任何合适类型的结构形状设计，只需要能够将管状结构固定在检测设备之上，避免其发生不必要的移动即可。
81.在一些实施例中，请参阅图5a，图5a为本技术实施例提供的固定支架的示意图。该固定支架可以包括：支架主体610和固定部620两部分。支架主体610是整个固定支架的主体结构，其设置有与管状结构相适配的凹槽611(在图5a中以螺旋形的管状结构为例)。管状结构100的两个末端可以分别通过在支架主体610留出的两个开口伸出固定支架。
82.可选地，该支架主体610上还可以设置若干个卡箍以替代图5a所示的凹槽。该卡箍具有与管状结构相适配的尺寸，通过卡止的方式将管状结构固定在支架主体610上。
83.固定部620是由支架主体610向外延伸的部分。其主要是提供固定连接的支点，使支架主体能够方便的被固定在目标位置。例如，如图5a所示，该固定部620可以是由支架主体610向外延伸的固定片。固定片上设置有供螺栓等类似可拆卸的固定件穿过的通孔621，以便于将固定支架固定在外壳或者气室转接件等目标位置上。
84.在另一些实施例中，请参阅图5b，图5b为本技术另一实施例提供的固定支架的结构示意图。该固定支架可以采用孔板式结构，包括支架主体610和锁定部件。
85.其中，支架主体610上开设有多个通孔611。通孔611可以呈预设的阵列形式布置。锁定部件可以是扎带或者类似的捆扎固定部件。在操作中，可以通过扎带等捆扎固定部件穿过通孔，从而将管状结构固定在支架主体上。
86.在一些实施例中，支架主体上还可以设置有固定通孔612。该固定通孔612可以呈长圆孔形状。其作用与图5a所示开设在固定片620上的通孔621相类似，也用以供螺栓等类似可拆卸的固定件穿过，以便于将支架主体610固定在外壳或者气室转接件等目标位置上。
87.可选地，管状结构还可以直接通过胶粘等类似的粘贴方式，直接固定在支架主体610上，以替代上述的扎带等锁定部件。
88.本技术实施例提供的气体检测模块的其中一个有利方面是：通过额外设置的固定
支架可以很好的限制管状结构的位置，避免管状结构受到外部震动的影响而发生偏移，尤其是对于采用螺旋形弯折的软质管状结构而言。
89.根据本技术一些实施例，可选地，在固定支架和管状结构之间还可以增设缓冲层。该缓冲层可以是泡棉或者其他类似的具有弹性形变能力的柔性材料制成。这样的设计可以在外部震动的情况下，起到更好的缓冲作用，以提升气体检测模块的使用性能。
90.根据本技术一些实施例，可选地，请继续参阅图4，红外光源200和红外光接收装置300可以分别设置在两个相互独立的电路板上。在图4中，设置有红外光源200的电路板被标记为710，设置有红外光接收装置300的电路板可以被标记为720。这样的设置方式可以使红外光源200和红外光接收装置300之间能够保持相互远离的状态。与传统的在同一个电路板上设置红外光源和红外传感器的方式相比，这样的设计可以避免红外光源200发热而导致红外传感器漂移的问题，有效的提升了红外传感器的采样精度。
91.根据本技术一些实施例，该气体检测模块还可以设计有多个并行的检测通道。这些检测通道可以分别用于检测特定波长的红外光吸收情况，从而作为参考通道或者实现多种气体的同时检测。以下结合图6a和图7a所示的气体检测模块，详细描述实现多个并行的检测通道的具体方式。
92.请参阅图6a，图6a为本技术一些实施例提供的气体检测模块的示意图。该气体检测模块包括：管状结构100，红外光源200，n个红外传感器310，第一窗口片411，第二窗口片412以及n个滤光片421。
93.其中，红外光源可以是可调制频率的黑体光源或者led光源。管状结构100的内径可以控制在0.5mm-20mm的范围内，内部的气体腔的横截面呈圆形。
94.第一窗口片411和第二窗口片412分别设置在管状结构100的两端，用以封闭管状结构100的两端从而围成气体腔的光学组件。在一些实施例中，该第一窗口片411和第二窗口片412可以是具有红外光选通作用的光学部件，从而使特定波长范围内的红外光抵达红外接收装置。
95.其具体可以根据实际情况的需要而进行设置。例如，该第一窗口片411可以是窗口片，而第二窗口片412可以是选通带宽较窄的窗口滤光片。当然，本领域技术人员可以理解，该第一窗口片和第二窗口片的位置和选型等具体实现可以根据实际情况的需要而作出相应的调整，而不限于本技术实施例说明书附图中提供的例子。所有这些调整、替换和变动都属于本技术的保护范围之内。
96.滤光片421是仅允许特定波长范围的红外光穿过的窄带滤光片(例如co2滤光片)。不同滤光片所允许通过的红外光的波长不同(请参阅图5b，第n个滤光片在图6b中以421n表示)。
97.在一些实施例中，请参阅图6b，n个滤光片之间多个滤光片组成阵列，设置在用于收容红外传感器310的壳体上。一个红外传感器310与一个滤光片421对应设置(例如图6c所示的，在每一个滤光片的背后设置有对应的红外传感器，第n个红外传感器在图6c中以310n表示)，从而形成了n个并行的检测通道。
98.在操作中，红外光源200发射的红外光信号通过第一窗口片411，从管状结构100的一端进入。经过管状结构的红外光信号从管状结构的另一端射出，依次经过第二窗口片412和滤光片421后，被对应的红外传感器310接收并转换为电信号。
99.处理器根据接收到的电信号，可以如下算式(1)所示的朗博比尔定律，计算得到气体浓度c
100.i＝i0×ek
×c×
l
ꢀꢀ
(1)
101.其中，i0为入射光强值，i为出射光强值；k为吸收系数，c为气体浓度，l为光路长度。k、l是系统已知参数，i0、i可由红外传感器测量获得。
102.根据本技术一些实施例，请参阅图7a，图7a为本技术另一些实施例提供的气体检测模块的示意图。该气体检测模块包括：管状结构100，红外光源200，红外传感器310，第一窗口片411，第二窗口片412，m个滤光片421以及转动部件422。
103.其中，红外光源可以是可调制频率的黑体光源或者led光源。管状结构100的内径可以控制在0.5mm-20mm的范围内，内部的气体腔的横截面呈圆形。
104.第一窗口片411和第二窗口片412分别设置在管状结构100的两端，用以封闭管状结构100的两端从而围成气体腔的光学组件。在一些实施例中，该第一窗口片411和第二窗口片412可以是具有红外光选通作用的光学部件，从而使特定波长范围内的红外光抵达红外接收装置。
105.相类似地，本实施例中的第一窗口片411和第二窗口片412均可以根据实际情况的需要而进行调整、替换或者更换位置，而不限于图7a所示。
106.滤光片421是仅允许特定波长范围的红外光穿过的窄带滤光片。不同的滤光片421之间所允许通过的红外光的波长不同。转动部件422是不允许红外光穿过的部件。其设置在红外传感器310和管状部件100的末端之间。较佳的，该转动部件422可以是由铝或者铜等金属材料制作形成圆盘，能够绕圆盘的圆心旋转。
107.在转动部件422上开设有m个通孔。上述m个滤光片分别设置在m个通孔上(例如图7b所示的，形成围绕旋转中心设置的结构)，形成m个并行的检测通道。
108.在一些实施例中，该转动部件422也可以作为一个独立的部件设置在气体检测模块之中。在另一些实施例中，转动部件422也可以整合作为红外接收装置的其中一个功能部件。
109.在操作中，红外光源200采用连续发光模式，红外光信号通过第一窗口片411，从管状结构100的一端进入。经过管状结构的红外光信号从管状结构的另一端射出。此时，随所述转动部件的转动，m个滤光片会交替进入红外光的光路之中，从而使红外传感器310能够在不同的时间接收到通过不同的滤光片421的红外光信号。
110.在一些实施例中，本领域技术人员还可以根据实际情况的需要，在图6a和图7a所示的气体检测模块上增加或者减省其中的一种或者多种设备。例如，还可以在图7a所示的气体检测模块上增设用于驱动转动部件422旋转的电动机423。
111.本技术实施例提供的气体检测模块的其中一个有利方面是：提供了多个不同的滤光片，可以形成多通道调制信号作为参照。由此省去了对焦过程，并且不需要使用摇摆反射镜组等装置，从而有效的缩减了气体检测模块的体积，实现了小型化的目标。
112.根据本技术一些实施例，请参阅图8，图8为本技术一些实施例提供的气体检测设备的示意图。该气体检测设备包括：以上实施例提供的气体检测模块以及处理模块800。
113.该处理模块800与上述气体检测模块的红外光源200和红外光接收装置300通信连接，用于根据经过所述气体检测模块的气体腔的红外光吸收情况，计算所述气体腔内样品
气体的气体浓度。该处理模块800具体可以是由任何合适形式的，具备逻辑计算能力的电子计算平台所实现。
114.本技术实施例不对该气体检测设备的具体实现进行限定，其具体可以应用于任何类型的，需要进行微量气体分析的设备中使用。例如，如图9所示的弥散式肺功能仪。
115.请参阅图9，患者首先呼入0.3％co和0.3％ch4的混合气体，屏气10s后均匀呼出气体。在这个检测过程中，弥散式肺功能仪可以将人呼吸管道中的气体进行采样，提供到本技术实施例的气体分析模块的气体腔中。最后，由气体分析模块对患者呼吸过程中的co、ch4浓度进行分析和测量，可获得如图10所示的气体浓度随时间变化的示意图。
116.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：
1.一种气体检测模块，其特征在于，包括：长度大于等于5厘米的管状结构；设置在所述管状结构两端的光学组件；所述光学组件封闭所述管状结构的两端，与所述管状结构的内腔围成用于容纳样品气体的气体腔；位于所述管状结构一端的红外光源，所述红外光源被配置为：向所述气体腔内发射红外光；位于所述管状结构另一端的红外光接收装置，所述红外光接收装置被配置为：接收所述气体腔内射出的红外光并转换为对应的电信号；其中，所述管状结构的内壁设置含金属的镀膜材料涂覆形成的反射层，以使所述气体腔的衰减率低于预设阈值。2.根据权利要求1所述的气体检测模块，其特征在于，所述气体检测模块还包括：设置在所述管状结构一端的第一转接件；所述管状结构的一端具有与所述第一转接件连通的开口，以形成供样品气体进入的气体入口；设置在所述管状结构另一端的第二转接件；所述管状结构的另一端具有与所述第二转接件连通的开口，以形成供所述样品气体排出的气体出口。3.根据权利要求1所述的气体检测模块，其特征在于，所述光学组件包括至少一个窗口片和至少一个滤光片；其中，所述窗口片和滤光片布置在所述红外光的光路上，以滤除至少一部分红外光。4.根据权利要求3所述的气体检测模块，其特征在于，所述红外接收装置包括红外传感器及装置壳体，所述滤光片设置在所述装置壳体上。5.根据权利要求1所述的气体检测模块，其特征在于，所述光学组件包括：分别设置在所述管状结构两端的第一窗口片和第二窗口片；所述红外接收装置包括：n个滤光片、n个红外传感器以及装置壳体；其中，所述红外传感器被收容在所述装置壳体内；所述装置壳体上开设有用于安装n个所述滤光片的通孔；一个所述红外传感器与一个所述滤光片对应设置，形成n个并行的检测通道。6.根据权利要求1所述的气体检测模块，其特征在于，所述光学组件包括：分别设置在所述管状结构两端的第一窗口片和第二窗口片；所述红外接收装置包括：不允许红外光穿过的转动部件、m个滤光片以及红外传感器；其中，所述转动部件上开设有m个通孔；一个所述滤光片设置在所述转动部件的一个通孔上，以使所述m个滤光片随所述转动部件的转动而交替进入所述红外光的光路。7.根据权利要求1-6任一项所述的气体检测模块，其特征在于，所述管状结构具有若干个弯折部。8.根据权利要求7所述的气体检测模块，其特征在于，还包括用于收容固定所述管状结构位置的固定支架；所述管状结构的内径为0.5mm-20mm。9.根据权利要求7所述的气体检测模块，其特征在于，所述红外光源和所述红外光接收装置分别设置在不同的电路板上，以使所述红外光源和所述红外光接收装置相互远离。10.一种气体检测设备，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的气体检测模块；以及
处理模块；所述处理模块与所述气体检测模块的红外光源和红外光接收装置通信连接，被配置为：根据经过所述气体检测模块的气体腔的红外光吸收情况，计算所述气体腔内样品气体的气体浓度。

技术总结
本申请公开了一种气体检测模块及其检测设备。该气体检测模块包括：长度大于等于5厘米的管状结构；设置在所述管状结构两端的光学组件；所述光学组件封闭所述管状结构的两端，与所述管状结构的内腔围成用于容纳样品气体的气体腔；位于所述管状结构一端的红外光源，所述红外光源被配置为：向所述气体腔内发射红外光；位于所述管状结构另一端的红外光接收装置，所述红外光接收装置被配置为：接收所述气体腔内射出的红外光并转换为对应的电信号；其中，所述管状结构的内壁设置含金属的镀膜材料涂覆形成的反射层，以使所述气体腔的衰减率低于预设阈值。于预设阈值。于预设阈值。


技术研发人员：刘苏苏
受保护的技术使用者：刘苏苏
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2023/7/22