[發明專利]光聲傳感器、用于檢測氣密性的方法和系統

有效

• 申請號: 201811468229.2
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109990956B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: M·埃貝爾;F·約斯特;S·科爾布
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G01M3/24
• 分類號: G01M3/24;G01M3/38
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱;張鵬

本公開涉及光聲傳感器、用于檢測氣密性的方法和系統。系統(100)的示例包括：以氣體(110)填充的容積(102)；氣體激勵設備(104)，構造用于激勵容積(102)內部的氣體(110)；麥克風(106)，構造用于輸出麥克風信號，其取決于受氣體激勵設備(104)激勵的氣體；檢測單元(108)，構造用于基于麥克風信號檢測容積(102)的氣密性。光聲傳感器(400)的示例包括：不透氣的、封閉的傳感器單元(402)、氣體激勵設備(411)和檢測單元(416)，檢測單元構造用于基于麥克風信號來檢測傳感器單元的氣密性，麥克風信號取決于熱學激勵的氣體。示例還包括用于檢測以氣體填充的容積的氣密性的方法。

技術領域

各種實施例涉及光聲傳感器和用于檢測容積氣密性的方法。

背景技術

已知的技術應用在于，可能需要預定腔室或者預定艙室的氣密性。同樣地，已知的測試方法在于，利用該測試方法能夠確定這樣的氣密性。為此，能夠例如沿著以氣體填充的、存在超壓力的檢測對象的密封和可能的非密封位置引入所謂的取樣探頭，以用于密封檢測。如果在這種情況下基于超壓力氣體溢出檢測對象，這個氣體能夠通過取樣探頭被確定，從而確定檢測對象是不氣密的或者檢測對象常規的氣密性不被保證。然而對于確定的應用，這樣的檢測能夠是不經濟的，或者基于技術的框架條件是不可行的。

具有常規氣密的容積、腔室或者艙室的檢測對象能夠例如是來自不同領域的電子設備的組件，例如醫學設備或者在汽車領域或者終端消費領域應用的設備，所述設備具有真空腔室或者以確定的氣體填充的腔室或者傳感器。例如計算機硬盤能夠以氦氣填充，或者傳感器腔室能夠以任意預定的氣體填充。具有氣腔室的傳感器系統應該例如是光聲傳感器，所述氣腔室相對環境是常規氣密的。

這樣的光聲傳感器能夠如此使用，即在測量段上定量地確定氣體的濃度。為此，光源能夠在測量段上發送光信號至光聲傳感器的傳感器單元中，該光信號具有至少一個依據待確定氣體的預定的波長或者相應的光譜組分。依據氣體在測量段上的濃度，能夠在此吸收光信號的一部分，而光信號存留的部分能夠進入傳感器單元中。傳感器單元能夠以相應的氣體填充，氣體的濃度能夠在測量段上確定。傳感器單元內部的氣體能夠吸收預定波長的光信號存留的部分，由此氣體的能量狀態能夠升高或者這個氣體能夠被激勵。測量段上氣體的濃度越高，光信號存留的部分越少，通過所述光信號傳感器單元內部的氣體能夠被激勵。

在氣體被激勵時，其壓力改變，從而在傳感器單元內部根據激勵出現特定的壓力升高。這個壓力升高能夠由傳感器單元內部在敏感度方面合適的麥克風獲取為聲信號，并且能夠轉換為相應的麥克風信號。通過評估麥克風信號的強度或者幅度，在測量段上的氣體濃度是能夠獲取的，因為氣體相應的激勵與其濃度相關，所述麥克風信號通過由進入傳感器單元的光信號激勵的氣體引起。在測量段上的氣體濃度為零時，大概全部的光信號被傳感器單元內部的氣體吸收，并且麥克風信號具有完整的強度或者最大的幅度。在測量段上氣體濃度越高，測量段上光信號吸收的部分越大。相應地，光信號存留的部分越少，所述存留的部分進入傳感器單元中。由此同樣伴隨的是氣體能量狀態的升高或者激勵更小，并且因此傳感器單元內部的壓力變化和隨之而來導致的麥克風信號的強度和幅度更小。

為了避免傳感器單元預定的氣體與傳感器單元環境的氣體交換，傳感器單元能夠是氣密的或者不透氣的、密封的，也就是如此地密封，即不發生與環境的氣體交換。只要不存在損壞，所述傳感器單元能夠是氣密的。這樣的配置稱為常規的氣密性。傳感器單元完好的密封能夠在生產相應的傳感器單元時在測試中檢測。然而基于例如光聲傳感器小的結構尺寸，利用例如氦泄漏設備用于檢測密封或者說損壞的密封或者泄漏的測試方法幾乎是不可能的和/或成本過高的。這些純粹示例的、依據光聲傳感器描述的事實情況也能夠在任意另外的系統處出現，在所述系統中確定的容積的氣密性是必要的。

存在以下需求，即提供以下可能性，所述可能性使得在花費上有利地和可靠地檢測容積的氣密性成為可能。

發明內容