[发明专利]光声传感器

说明书

技术领域

本公开总地涉及传感器技术，更具体地涉及一种光声传感器。

背景技术

除非另有声明，这一部分中所述的方法并非相对于该申请中权利要求是现有技术，并且并不承认包括在这一部分中就是现有技术。

在用于检测一种或多种气体的存在的多种应用中使用气体检测装置，气体检测装置典型地构成设计用于监测对于人类或动物可能有害的气体的系统的一部分。例如，气体检测器通常用于监测可燃气体、毒气、氧气、CO₂、挥发性有机化合物等的存在和/或浓度。这种气体检测装置之一是光声气体传感器。

光声气体传感器是通过声装置测量由气体吸收的入射光的不同波长的光学吸收。如果幅度调制光源被正在测试的气体吸收，则所述气体将被加热和冷却，产生了与光源的幅度和气体的功率吸收系数成正比的声能量。通过以这种方式测量不同波长的光的吸收，产生了气体的光学吸收谱，并且使用标准吸收光谱方法来识别所述气体。与光学地测量光吸收并且具有有限灵敏度的其他光谱系统不同，光声系统按照完全不同的方式测量由样品吸收的光能量，并且可以具有高得多的灵敏度。一些光声测量系统可用于以十亿分之一(PPB)为单位测量，甚至进入万亿分之一(PPT)的范围。

发明内容

本公开的一个实施例总地涉及一种光声传感器。所述光声传感器可以包括：光调制器，配置为调制输入光束，并且产生导引至样品区域的调制光；声传感器的阵列，设置在所述样品区域的周围，所述声传感器阵列的每一个声传感器与所述样品区域实质上等距，其中所述声传感器的每一个适用于响应于在所述样品区域中检测到的声能量来产生信号；以及控制器，耦合至所述声传感器，并且配置为基于由所述声传感器产生的信号来检测在所述样品区域中存在的一种或多种气体。

本公开的另一个实施例总地涉及一种检测样品中的一种或多种气体的方法。所述方法可以包括：调制输入光束以产生调制光；将调制光引导进入包含所述样品的区域中；从设置在所述区域周围并且与所述区域实质上等距的多个声传感器收集声信号；以及评估所收集的声信号以检测在所述样品中存在的一种或多种气体，其中所述声信号由所述调制光与位于所述区域中的所述一种或多种气体的至少一部分的相互作用产生。

本发明的再一个实施例总地涉及一种光声传感器，适用于检测来自位于所述光声传感器的样品区域中的样品的一种或多种气体。所述光声传感器可以包括：光栅，配置为将输入光束分离为波长分量；MEMS反射镜阵列，配置为调制所述波长分量以产生针对所述样品区域的调制光分量；声传感器，设置在调制光分量通过的样品区域附近，并且适用于响应于在所述样品区域中检测的声信号来产生电信号；以及控制器，耦合至所述声传感器，并且配置为基于由所述声传感器产生的电信号来检测在所述样品区域中存在的所述一种或多种气体的至少一部分。

以上概述只是说明性的而不是意欲按照任何方式进行限制。除了上述说明性的方面、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征通过参考附图和以下详细描述将变得清楚明白。

附图说明

根据结合附图的以下描述和所述权利要求，本发明公开的前述和其他特征将变得更加清楚明白。这些附图只是描述了根据本公开的几个实施例，因此不应该看作是限制其范围.将通过使用附图利用附加的特性和细节来描述本公开。

在附图中：

图1是光声气体传感器的方框图；

图2A是基于微机电系统(MEMS)的光调制器的一种配置的示意图；

图2B是基于MEMS的光调制器的另一配置的示意图；

图2C是具有一个或多个窄带光源(而非宽带光源)的基于MEMS的光调制器的示意图；

图2D是具有色散元件、MEMS反射镜阵列、和调制窄带光源阵列(而非宽带光源)的窄带光源的配置的示意图；

图3是设置在样品区域周围的声传感器的一种配置的示意图；

图4阐述了对光声气体检测的方法加以概述的流程图；以及

图5是说明了示例计算设备的方框图，所述示例计算设备配置用于检测样品中的一种或多种气体；所有附图都根据本公开的至少一些实施例配置。

具体实施方式