[發(fā)明專利]用于光聲氣體傳感器的增強(qiáng)空腔

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110218592.0
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102331401A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·弗里茨
• 申請（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉春元;蔣駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及氣體傳感器，并且更具體地涉及光聲氣體傳感器。

背景技術(shù)

氣體傳感器被廣泛應(yīng)用于許多不同的應(yīng)用，包括商業(yè)應(yīng)用、軍事應(yīng)用以及個人應(yīng)用。這些氣體傳感器的靈敏度可以不同，并且用于特殊應(yīng)用的氣體傳感器的類型常常根據(jù)所需的靈敏度和費(fèi)用來選擇。對于許多商業(yè)可獲得的光聲氣體傳感器，靈敏度可以部分地基于光聲傳感器的內(nèi)部光程的長度。增加光程長度可能會影響這樣的傳感器的靈敏度和操作。

發(fā)明內(nèi)容

本公開大體涉及氣體傳感器，并且更具體地涉及光聲氣體傳感器。在一個說明性實(shí)施例中，公開了一種光聲氣體傳感器，其增加了在光聲池中光束的內(nèi)部程長，其可以增加光聲池中待檢測氣體對光的吸收。所述光聲氣體傳感器可以包括被配置為發(fā)射電磁輻射的電磁輻射源，被配置為接收待檢測氣體樣品的光聲池，以及與所述光聲池聲學(xué)耦合的檢測器。所述光聲池可以包括與所述光聲池相鄰的光學(xué)元件。在某些情況下，所述光學(xué)元件的后壁可以限定所述光聲池的第一壁。所述光學(xué)元件可將所述電磁輻射的至少一部分傳輸進(jìn)入所述光聲池。所述光聲池可成形為使得傳輸進(jìn)入所述光聲池的電磁輻射在返回到所述光學(xué)元件的后壁之前從所述光聲池的內(nèi)表面反射至少兩次。在某些情況下，所述光聲池可成形并/或被配置為使得傳輸進(jìn)入所述光聲池的電磁輻射從所述光學(xué)元件的后壁反射最少一次。

提供前述的發(fā)明內(nèi)容以便大體理解本發(fā)明特有的某些創(chuàng)新特征，而并不意圖于全面的描述。通過把整個說明書、權(quán)利要求書、附圖以及摘要作為一個整體可以達(dá)到對本公開的全面評價。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對下面本公開的多個說明性實(shí)施例的詳細(xì)描述可以更全面地理解本發(fā)明，其中：

圖1是說明性光聲氣體檢測系統(tǒng)的示意圖；

圖2是另一說明性光聲氣體檢測系統(tǒng)的示意圖；

圖3是示出圖2所示光聲氣體檢測系統(tǒng)中單一光線的光程的示意圖；以及

圖4-6是其它說明性光聲池的示意圖；

具體實(shí)施方式

下面的描述應(yīng)當(dāng)參考圖來閱讀，其中相同的參考標(biāo)記遍及多個視圖指示相同的元件。詳細(xì)的描述和圖示出了用于說明要求保護(hù)的本發(fā)明的多個實(shí)施例。

圖1是可用于檢測環(huán)境中氣體樣品濃度的說明性光聲氣體檢測系統(tǒng)10的示意圖。在說明性實(shí)施例中，所述光聲氣體檢測系統(tǒng)10可以包括被配置為發(fā)射電磁輻射例如光束26的電磁輻射源12，被配置為接收待檢測氣體樣品的光聲池18，以及被配置為檢測電磁輻射與所述氣體樣品之間相互作用(例如吸收)的檢測器22。

在該說明性實(shí)施例中，所述電磁輻射源12(在某些情況下可以是激光器、發(fā)光二極管(LED)、燈或任何其它合適的光源)可以被配置為發(fā)射電磁輻射，例如光束26。在某些情況下，電磁輻射源12可以是準(zhǔn)直光源，例如激光器，或者在其它情況下，可以是非準(zhǔn)直光源。當(dāng)提供非準(zhǔn)直光源時，所述光束26可利用一個或多個光學(xué)元件如透鏡聚焦在所述光聲池18內(nèi)的某個位置，但這并不是必需的。

盡管不需要，但所述電磁輻射源12可調(diào)諧成不同的波長，這有助于識別所述氣體樣品中的特殊氣體種類。當(dāng)如此提供時，所述光束26可被調(diào)諧成待檢測氣體的吸收線或接近其的波長。可替換地，可以使用具有固定波長(即非可調(diào)諧)的電磁輻射源12。在這種情況下，所述電磁輻射源12可選為具有處于待檢測氣體的吸收線或接近吸收線的波長。在某些情況下，可以使用多個電磁輻射源，每個電磁輻射源提供被調(diào)諧成不同氣體的吸收線的光的波長。可以預(yù)期的是，可以使用任何合適的電磁輻射源12。

在該說明性實(shí)施例中，所述光聲池18用于接收氣體樣品以進(jìn)行檢測。在某些情況下，所述光聲池18可以包含允許氣體樣品遷移到所述光聲池18的空腔17內(nèi)的膜。所述光聲池18可由一個或多個壁限定，例如前壁32、后壁30、以及側(cè)壁27和28，在該說明性實(shí)施例中它們共同限定了空腔17。在某些例子中，光聲池18可以被配置為向給定體積的空腔17提供內(nèi)部光束23的增加的內(nèi)部程長。在某些情況中，所述光聲池18可以成形為使得內(nèi)部光束23的至少大部分在返回到所述光學(xué)元件20的后側(cè)之前從所述光聲池18的內(nèi)壁上反射至少兩次。可替換地，或另外，所述光聲池18可成形為使得所述內(nèi)部光束23的至少大部分至少在所述內(nèi)部光束23第一次返回并到達(dá)所述光學(xué)元件20后側(cè)時具有大于閾角的入射角。這些只是一些示例。增加空腔17的體積可以顯著地減少所述空腔17內(nèi)的光聲信號，這可以顯著地減少所述光聲氣體檢測系統(tǒng)10的信噪比。