[发明专利]具有作为声音检测器的振动结构的光声光谱仪

权利要求书

1.一种用于对气体进行分析的光声光谱仪，所述光声光谱仪包括：

-可调制的红外发射器，

-能够填充有气体的分析容积部(1)；和

-声压检测器，

其中，所述红外发射器、所述分析容积部(1)和所述声压检测器被布置成：使得能够以可调制的方式从所述红外发射器发射的红外辐射能够激励所述分析容积部中的气体，以形成能够使用所述声压检测器来测量的声压波，

其特征在于，

所述声压检测器包括能够振动的结构(5)、致动器和测量单元，其中，所述致动器被配置成主动激励所述能够振动的结构(5)的振动，以及所述测量单元被配置为用于测量所述能够振动的结构(5)的振动特性，所述振动特性的测量取决于所述声压波的形成，并且其中，所述红外发射器的调制频率优选地介于1Hz与200Hz之间，而所述能够振动的结构(5)的激励频率介于1kHz与200kHz之间。

2.根据前一权利要求所述的光声光谱仪，

其特征在于，

所述光谱仪包括控制单元，所述控制单元被配置成：使用激励频率来激励所述能够振动的结构(5)进行振动，以及控制所述可调制的红外发射器，使得所述可调制的红外发射器发射以调制频率调制后的红外辐射(3)，其中，所述红外发射器的所述调制频率是所述能够振动的结构(5)的所述激励频率的二分之一，优选地所述红外发射器的所述调制频率是所述能够振动的结构(5)的所述激励频率的五分之一、十分之一或更小。

3.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的光声光谱仪，

其特征在于，

所述能够振动的结构(5)的所述激励频率对应于所述能够振动的结构(5)的谐振频率。

4.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的光声光谱仪，

其特征在于，

所述光谱仪包括成阵列的声压检测器。

5.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的光声光谱仪，

其特征在于，

所述致动器是MEMS致动器，所述MEMS致动器优选地选自以下各者：静电致动器、压电致动器、电磁致动器和/或热致动器。

6.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的光声光谱仪，

其特征在于，

所述能够振动的结构(5)包括弯曲梁、阀和/或膜。

7.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的光声光谱仪，

其特征在于，

所述声压检测器包括压电梁，所述压电梁优选地布置为所述分析容积部中的悬臂，其中，所述压电弯曲梁优选地包括由选自锆钛酸铅(PZT)、氮化铝(AlN)或氧化锌(ZnO)的材料制成的压电中间层和两个电极。

8.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的光声光谱仪，

其特征在于，

所述分析容积部(1)包括样本室(7)和参考室(9)，其中，所述红外发射器被布置成：使得所述红外发射器照射所述样本室(7)而不照射所述参考室(9)，并且其中，在所述样本室(7)与所述参考室(9)之间存在连接通道(11)，所述能够振动的结构(5)位于所述连接通道(11)中。

9.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的光声光谱仪，

其特征在于，

所述声音检测器的所述测量单元是光学测量单元，所述光学测量单元优选地包括光电检测器和用于产生光子束的光子发射器，其中，所述光子发射器与所述能够振动的结构(5)对准，使得所述能够振动的结构(5)的振动特性能够通过所述光电检测器来测量。

10.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的光声光谱仪，

其特征在于，

所述声音检测器的所述测量单元是电学测量单元，所述电学测量单元优选地用于通过阻抗测量和/或电容性的测量来测量所述能够振动的结构(5)的所述振动特征。