[发明专利]流体传感器

说明书

本公开的各实施例总体上涉及流体传感器。流体传感器(10)包括：壳体结构(12)，形成腔室(14)；IR发射器(18)，被配置用于在腔室(14)中发射IR辐射(20)，其中IR辐射(20)具有中心波长(λ₀)，以用于提供IR辐射(20)与目标流体(F_T)的相互作用，该相互作用导致腔室(14)中或壳体结构(12)中的温度变化(ΔT)，该温度变化(ΔT)影响壳体结构(12)中的机械脉冲(22)；以及惯性检测传感器(24)，被机械地耦合到壳体结构(12)，以用于感测壳体结构(12)中的机械脉冲。

技术领域

本公开的实施例涉及流体传感器(诸如，气体传感器或液体传感器)的领域。更具体地，实施例涉及基于加速度传感器的PAS系统的领域，并且特别地，涉及使用加速度传感器或惯性传感器或谐振传感器来拾取声音或机械脉冲(例如，振动)的光声传感器。

背景技术

周围大气中的环境参数(诸如，噪声、声音、温度和气体)的感测(例如，环境气体部件)在移动设备、家庭自动化(诸如，智能家居)以及汽车行业中适当的传感器的实现中变得越来越重要。有害气体浓度可能由于空气污染和/或某些电气设备或电子设备的故障而发生。然而，人或动物的健康受到空气质量的强烈影响。因此，通过廉价、始终可用和连接的传感器在环境大气中进行气体检测和气体评估是未来的主题。但是，随着传感器的广泛使用，还特别需要能够尽可能便宜地生产这种传感器，从而具有成本效益。但是，仍然应当保持甚至提高传感器的可靠性和准确性。

特别地，监测我们的环境中空气质量的领域越来越受到关注。典型的光学传感器(诸如，光声传感器(PAS))包括：辐射源、用于波长选择的滤光元件、检测器以及其中光源与检测器之间的光与环境介质相互作用的采样区域。

在该领域中，使用开放式光声传感器或封闭式光声传感器。开放式光声传感器使用谐振方法来检测气体浓度，或者使用检测器隔膜直接地调节气体扩散并且将测量腔室与环境分离。封闭式光声传感器通常使用填充有目标气体的参考单元，这些参考单元通常经由确定浓度的吸收路径与检测器分离。PAS传感器生成声波，并且经由声换能器(诸如，麦克风)检测时变幅度。

总体上，在该领域中需要一种实现流体传感器的方法，该流体传感器具有降低的制造要求，并且为要由流体传感器设备检测的目标流体提供足够的灵敏度。

这种需求可以通过根据权利要求1所述的流体传感器来解决。进一步，在从属权利要求中限定了流体传感器的具体实现。

发明内容

根据实施例，一种流体传感器包括：壳体结构，形成用于目标流体成分的腔室；IR发射器，被光学地耦合到壳体结构并且被配置用于在腔室中发射IR辐射，其中IR辐射具有中心波长，以用于提供IR辐射与目标流体的相互作用，该相互作用导致腔室中或壳体结构中的温度变化，该温度变化影响壳体结构中的机械脉冲；以及惯性检测传感器，被机械地耦合到壳体结构，以用于感测壳体结构中的机械脉冲。

根据实施例，IR辐射与目标流体的相互作用是通过目标流体对IR辐射的吸收，并且其中通过目标流体对IR辐射的吸收导致目标流体的温度变化，因此导致腔室中的压力变化，这影响了壳体结构中的机械脉冲。因此，壳体结构中的机械脉冲的振幅与通过目标流体对IR辐射的吸收成正比。因此，惯性检测传感器的输出信号与通过目标流体对IR辐射的吸收成正比，并且流体传感器具有PAS传感器功能(PAS＝光声光谱仪)。

根据实施例，IR辐射与目标流体的相互作用是通过目标流体对IR辐射的吸收，这导致壳体结构中的温度变化或热脉冲，其中壳体结构的加热以及壳体结构中产生的机械脉冲的振幅与通过目标流体对IR辐射的吸收成反比。因此，惯性检测传感器的输出信号与通过目标流体对IR辐射的吸收成反比，并且流体传感器具有NDIR传感器功能(NDIR＝非分散IR)。