[发明专利]光声气体分析仪

权利要求书

1.一种光声气体分析仪，包括：

气体腔室，被配置为将待分析气体接纳在其中；

辐射源，被配置为向所述气体腔室中发射具有时变强度的电磁辐射，从而生成声波，所述电磁辐射被适配为选择性地激发在被接纳在所述气体腔室中的气体中的浓度待确定的N种相互不同的气体类型的气体分子；

声波传感器，被配置为检测由所述辐射源向所述待分析气体中发射的所述电磁辐射生成的声波；以及

控制单元，操作地连接到所述辐射源和所述声波传感器，其中所述控制单元被配置为：

控制所述辐射源发射具有时变强度的电磁辐射，其中所述时变强度发生变化的频率是基于调制信号的，所述调制信号取至少N个相互不同的值，并且其中所述时变强度发生变化的频率是时间的函数；

从所述声波传感器接收指示由所述辐射源向所述待分析气体中发射的所述电磁辐射生成的检测到的声波的信号；

确定与相应的N个相互不同的频率相关联的至少N个相互不同的信号幅度，所述发射的电磁辐射的所述时变强度以所述相应的N个相互不同的频率变化；以及

根据所确定的信号幅度来确定所述N种相互不同的气体类型的浓度。

2.根据权利要求1所述的光声气体分析仪，

其中所述调制信号至少部分严格单调增加和/或至少部分严格单调减小。

3.根据权利要求2所述的光声气体分析仪，

其中所述调制信号至少部分是正弦信号、三角信号或锯齿信号。

4.根据权利要求1所述的光声气体分析仪，

其中所述调制信号至少部分是阶梯信号。

5.根据权利要求1所述的光声气体分析仪，

其中所述控制单元被配置为基于以下形式的解析表达式确定所述N种相互不同的气体类型的浓度：

I(f)＝1-exp[(I₁+I₂+…+I_N)f]，

其中f是所述电磁辐射的强度变化的频率，I是来自所述声波传感器的信号的幅度，并且I₁到I_N是与所述N种相互不同的气体类型相关联并且指示所述N种相互不同的气体类型的浓度的信号分量。

6.根据权利要求1所述的光声气体分析仪，

还包括滤波器，所述滤波器被配置为选择性地传输由所述辐射源向所述气体腔室中发射的预定能量范围的电磁辐射，其中所述预定能量范围包括在所述气体腔室中的浓度待确定的所述N种气体类型中的每种气体类型的分子的激发能量。

7.根据权利要求6所述的光声气体分析仪，

其中所述滤波器具有固定的传输特性。

8.根据权利要求1所述的光声气体分析仪，

其中所述声波传感器被定位在所述气体腔室的内部或者通过透声的壁与所述气体腔室分离。

9.根据权利要求1所述的光声气体分析仪，

其中所述声波传感器被定位在参考气体腔室的内部，所述参考气体腔室通过窗口与所述气体腔室气密性地分离，所述窗口对于由所述辐射源发射的电磁辐射是透明的。

10.根据权利要求1所述的光声气体分析仪，

其中所述辐射源被配置为或包括选自以下中的至少一项：光电二极管、激光器、黑体辐射器和灰体辐射器。

11.根据权利要求10所述的光声气体分析仪，

其中所述辐射源被配置为或包括被配置为可电加热本体的黑体辐射器或灰体辐射器。

12.根据权利要求1所述的光声气体分析仪，

其中所述气体腔室由反射器来界定，所述反射器被配置为反射由所述辐射源发射的电磁辐射。