[发明专利]基于光声检测的气体传感器

权利要求书

1.一种用来对至少一种目标气体的浓度进行检测的光声气体检测器，所述气体检测器包括：

激光源；

谐振器，该谐振器沿着一条纵轴延伸，所述谐振器具有第一端部、第二端部、以及位于所述第一端部和第二端部之间的内部空腔，所述内部空腔沿着所述纵轴延伸，在所述第一端部和第二端部之间限定纵向开口，所述内部空腔设置成用来使得来自所述激光源的激光束通过所述纵向开口；

沿着所述谐振器的纵向长度设置的至少一个音叉，所述音叉包括第一叉尖和第二叉尖，所述纵轴不与所述第一叉尖和第二叉尖之间的区域交叉。

2.如权利要求1所述的气体检测器，其特征在于，所述谐振器包括圆柱形管。

3.如权利要求1所述的气体检测器，其特征在于，所述第一叉尖和第二叉尖大体平行于所述纵轴。

4.如权利要求1所述的气体检测器，其特征在于，所述第一叉尖和第二叉尖大体垂直于所述纵轴。

5.如权利要求1所述的气体检测器，其特征在于，所述气体检测器能够对浓度小于200ppm的至少一种目标气体进行检测。

6.如权利要求1所述的气体检测器，其特征在于，所述谐振器的结构谐振频率基本上与所述音叉的结构谐振频率一致。

7.如权利要求1所述的气体检测器，其特征在于，所述谐振器和音叉整体化安装在一个单独的平台上。

8.如权利要求1所述的气体检测器，其特征在于，所述谐振器具有抛物线形的横截面，所述音叉至少部分地设置在所述抛物线形横截面的焦点上。

9.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述检测器能够检测至少两种目标气体的浓度。

10.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述至少一个音叉包括至少两个音叉。

11.一种采用光声检测来测定至少一种目标气体的浓度的方法，所述方法包括：

从激光源将激光束引入声学谐振器的内部空腔内，所述谐振器和所述内部空腔沿着纵轴延伸，所述内部空腔包含一种浓度的至少一种目标气体，所述激光束和所述至少一种目标气体之间的相互作用在所述谐振器内部造成声学信号积累；

通过沿着所述谐振器的纵向长度设置的至少一个音叉产生与所述至少一种目标气体的浓度相关的谐振吸收信号，所述音叉包括第一叉尖和第二叉尖，所述纵轴不与所述第一叉尖和第二叉尖之间的区域交叉。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述谐振器包括圆柱形管。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法能够对浓度小于200ppm的至少一种目标气体进行检测。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述谐振器的结构谐振频率基本上与音叉的结构谐振频率一致。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述谐振吸收信号比背景噪音信号大至少10倍。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述至少一个音叉包括至少两个音叉。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法能够产生与所述至少一种目标气体的浓度相关的谐振吸收信号，同时校准谐振器内部空腔内的温度和压力。

18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法能够在将激光束从激光源引入谐振器的内部空腔之后的1秒钟之内，产生与所述至少一种目标气体的浓度相关的谐振吸收信号。

19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法能够在至少700℃的温度下，产生与至少一种目标气体的浓度相关的谐振吸收信号。

20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述激光源产生至少一种发射波长，其光谱线宽比气体的吸收带宽窄。

21.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述激光源能够调谐其波长，以找到所述至少一种目标气体的吸收峰。