專利名稱：用于光聲氣體傳感器的增強(qiáng)空腔的制作方法
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(gè)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(lái)選擇。對(duì)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(zhǎng)度。增加光程長(zhǎng)度可能會(huì)影響這樣的傳感器的靈敏度和操作。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)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(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，公開(kāi)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(zhǎng)，其可以增加光聲池中待檢測(cè)氣體對(duì)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(cè)氣體樣品的光聲池，以及與所述光聲池聲學(xué)耦合的檢測(cè)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(guò)把整個(gè)說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、附圖以及摘要作為一個(gè)整體可以達(dá)到對(duì)本公開(kāi)的全面評(píng)價(jià)。


通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)下面本公開(kāi)的多個(gè)說(shuō)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(shuō)明性光聲氣體檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖；圖2是另一說(shuō)明性光聲氣體檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖；圖3是示出圖2所示光聲氣體檢測(cè)系統(tǒng)中單一光線的光程的示意圖；以及圖4-6是其它說(shuō)明性光聲池的示意具體實(shí)施例方式下面的描述應(yīng)當(dāng)參考圖來(lái)閱讀，其中相同的參考標(biāo)記遍及多個(gè)視圖指示相同的元件。詳細(xì)的描述和圖示出了用于說(shuō)明要求保護(hù)的本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。
圖1是可用于檢測(cè)環(huán)境中氣體樣品濃度的說(shuō)明性光聲氣體檢測(cè)系統(tǒng)10的示意圖。 在說(shuō)明性實(shí)施例中，所述光聲氣體檢測(cè)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(cè)氣體樣品的光聲池18，以及被配置為檢測(cè)電磁輻射與所述氣體樣品之間相互作用(例如吸收)的檢測(cè)器22。在該說(shuō)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，例如光束沈。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(shí)，所述光束26可利用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件如透鏡聚焦在所述光聲池18內(nèi)的某個(gè)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(zhǎng)，這有助于識(shí)別所述氣體樣品中的特殊氣體種類。當(dāng)如此提供時(shí)，所述光束26可被調(diào)諧成待檢測(cè)氣體的吸收線或接近其的波長(zhǎng)?？商鎿Q地，可以使用具有固定波長(zhǎng)(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(cè)氣體的吸收線或接近吸收線的波長(zhǎng)。在某些情況下，可以使用多個(gè)電磁輻射源，每個(gè)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(zhǎng)?？梢灶A(yù)期的是，可以使用任何合適的電磁輻射源12。在該說(shuō)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(cè)。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(gè)或多個(gè)壁限定，例如前壁32、后壁30、以及側(cè)壁27和觀，在該說(shuō)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(zhǎng)。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?？商鎿Q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(shí)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(hào)， 這可以顯著地減少所述光聲氣體檢測(cè)系統(tǒng)10的信噪比。在許多情況下，所述側(cè)壁，例如側(cè)壁27和觀，可以被配置為使得由所述側(cè)壁限定的橫截面積從前壁32朝后壁30增大(例如錐形或類似的形狀，如圖1所示)。在一些實(shí)施例中，側(cè)壁27和觀中的至少一個(gè)被定位成相對(duì)于所述前壁32和/或后壁30成非直角，然而，這并不是必需的。如圖1所示，側(cè)壁27和觀都可以和前壁32以大于90度的角相交， 例如諸如110度。在該示例中，側(cè)壁27和28也可以和后壁30以小于90度的角相交，例如諸如70度。在圖1所示的說(shuō)明性示例中，所述光聲池18—般可以是圓錐形形狀。然而，可以預(yù)期的是，側(cè)壁27和觀可以以任何合適的角度與前壁32和/或后壁30相交，并且在某些情況下，可以任意地以不同的相對(duì)角相交。進(jìn)一步，可以預(yù)期的是，前壁32和后壁30不必互相平行，甚至可以不是平面的。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)壁27、28、30和32中的至少一個(gè)可以作為允許氣體穿過(guò)壁進(jìn)入空腔17的膜。例如，一個(gè)或多個(gè)壁27、28、30和32中的至少一個(gè)可以包含氣體可以穿過(guò)的膜。然而，可以預(yù)期的是，可以采用其它合適的方法把氣體樣品提供到所述光聲池18中，例如諸如提供一個(gè)或多個(gè)使氣體流通的孔。在圖1的說(shuō)明性實(shí)施例中，光學(xué)元件20可以限定所述光聲池18的前壁32的至少一部分。所述光學(xué)元件20可以作為所述光聲池18的光學(xué)入口，并且可以將光束沈選擇性地傳輸進(jìn)入所述空腔17。在某些情況下，所述光學(xué)元件20可以包含對(duì)于電磁輻射源12發(fā)出的電磁輻射的至少某些波長(zhǎng)(多個(gè))實(shí)質(zhì)上透明的材料，如上所述，可以對(duì)應(yīng)于待檢測(cè)氣體的吸收線。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)元件20可以包括被配置為傳輸位于待檢測(cè)氣體的吸收線的特定范圍內(nèi)或任意地其它期望的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)帶的帶通濾波器。當(dāng)與所述空腔17內(nèi)的內(nèi)部光束23相互作用時(shí)，尤其是當(dāng)相對(duì)于從所述光學(xué)元件 20延伸出的垂直線，入射角位于或大于閾角時(shí)，所述光學(xué)元件20可以將所述內(nèi)部光束23反射回到所述空腔17內(nèi)，而當(dāng)入射角小于該閾角時(shí)，可以將內(nèi)部光束23傳輸?shù)剿隹涨?7 的外面。所述閾角根據(jù)光學(xué)元件20的材料的折射率(index)、波長(zhǎng)帶、所述光學(xué)元件的形狀或方位等因素而變化。通過(guò)反射所述內(nèi)部光束23，可以顯著地增加所述光聲池18的空腔 17內(nèi)的內(nèi)部光束23的內(nèi)部程長(zhǎng)。在某些情況下，所述光聲池18可以被配置為在所述內(nèi)部光束23至少第一次到達(dá)光學(xué)元件20的后側(cè)(面向空腔17的一側(cè))時(shí)提供大于閾角的入射角。增大入射角度和/或空腔17的內(nèi)部程長(zhǎng)(相對(duì)于，例如，圓柱形空腔)可以提高所述空腔17內(nèi)的聲強(qiáng)度和傳感器靈敏度。在說(shuō)明性實(shí)施例中，所述檢測(cè)器22可以被配置為檢測(cè)所述光聲池18內(nèi)的待檢測(cè)氣體與內(nèi)部光束23之間的相互作用(例如吸收)。在某些情況下，所述檢測(cè)器22可以是聲學(xué)檢測(cè)器，例如麥克風(fēng)或其它換能器，其被配置為檢測(cè)由待檢測(cè)氣體吸收所述內(nèi)部光束23 所產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào)，如一個(gè)或多個(gè)壓力脈沖。在某些情況下，當(dāng)在所述光聲池18中未檢測(cè)到氣體時(shí)(例如，不存在具有位于所述光源12的波長(zhǎng)或其附近的吸收線的氣體)，所述檢測(cè)器22可以產(chǎn)生零測(cè)量。在某些情況下，檢測(cè)器22可以安裝在光聲池18的內(nèi)部或外部， 以使得所述檢測(cè)器22與氣體樣品聲學(xué)通信。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器22可以利用，例如夾具，來(lái)可拆卸地安裝在光聲池18上，但這并不是必需的。盡管并不是必需的，可以提供控制模塊M以為所述光聲檢測(cè)系統(tǒng)10提供控制和 /或處理功能。例如，控制模塊M可以連接到檢測(cè)器22以接收對(duì)應(yīng)于所述內(nèi)部光束23和氣體樣品之間的相互作用(例如吸收)的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)。在某些情況下，所述控制模塊M可以被配置為顯示從檢測(cè)器22得到的信息，并且可以被進(jìn)一步配置為處理這樣的信息。例如，控制模塊M可以基于所述檢測(cè)器22的輸出信號(hào)來(lái)確定氣體樣品中待檢測(cè)氣體的濃度。 所述控制模塊M也可以連接到電磁輻射源12，并以調(diào)制頻率調(diào)制和/或脈動(dòng)電磁輻射從而在所述空腔17內(nèi)產(chǎn)生一系列的聲波或光聲信號(hào)?？梢灶A(yù)期的是，可以任意地利用其他的方法或系統(tǒng)來(lái)對(duì)所述電磁輻射源12提供所期望的調(diào)制。利用調(diào)制的光束沈，檢測(cè)器22可以檢測(cè)在某些情況下與調(diào)制的電磁輻射頻率相同的調(diào)制聲信號(hào)或壓力波。檢測(cè)到的聲信號(hào)的幅度可以用于確定氣體濃度。 在操作中，例如，當(dāng)光束沈具有對(duì)應(yīng)于待檢測(cè)氣體的吸收線的波長(zhǎng)時(shí)，所述光聲池18可以通過(guò)光學(xué)元件20 (例如帶通濾波器)耦合在光束沈中。光束沈可以以調(diào)制頻率調(diào)制。一旦進(jìn)入到所述空腔17，所述內(nèi)部光束23可以在空腔17四周被反射并與所述光聲池18內(nèi)的氣體樣品相互作用，從而在所述空腔17中產(chǎn)生在調(diào)制光束沈的調(diào)制頻率處調(diào)制的聲信號(hào)。利用說(shuō)明性光聲池18，由于入射角(相對(duì)于，例如，圓柱形空腔)大于閾角，所述空腔17內(nèi)的內(nèi)部光束23的至少一部分可以從所述光學(xué)元件20的內(nèi)表面被反射。檢測(cè)器22可以通過(guò)檢測(cè)壓力脈沖或其它聲信號(hào)來(lái)檢測(cè)所述內(nèi)部光束23與待檢測(cè)氣體之間的相互作用(例如吸收)，壓力脈沖或其它聲信號(hào)的幅度與氣體樣品吸收電磁輻射的數(shù)量相關(guān)。 由于所述內(nèi)部光束23的波長(zhǎng)可以被所述電磁輻射源12調(diào)諧或以其它方式對(duì)應(yīng)于特定的待檢測(cè)氣體的吸收線，氣體樣品中的特定氣體的濃度可以通過(guò)檢測(cè)到的調(diào)制聲信號(hào)的幅度來(lái)確定。在某些情況下，并且如圖1所示，所述電磁輻射源12和所述光學(xué)元件20之間的空間通常沒(méi)有額外的光學(xué)元件。像這樣，光聲氣體檢測(cè)系統(tǒng)10能夠通過(guò)從光聲池18內(nèi)的所述光學(xué)元件20的后側(cè)反射所述內(nèi)部光束23來(lái)增加所述內(nèi)部光束23的內(nèi)部程長(zhǎng)(相對(duì)于， 例如，圓柱形空腔)，而不需要在所述電磁輻射源12和所述光學(xué)元件20之間存在任何另外的光學(xué)器件。然而，可以預(yù)期的是，在某些實(shí)施例中，如果需要的話，可以在該空間提供另外的光學(xué)元件。圖2是另一說(shuō)明性光聲氣體檢測(cè)系統(tǒng)40的示意圖。如圖2所示，光源42可以包括用于發(fā)射非準(zhǔn)直光束四的照明模塊13或燈，用于收集光束四并在某些情況下使其重新定向的收集光學(xué)器件16，以及光學(xué)元件14。在該說(shuō)明性實(shí)施例中，所述內(nèi)部光束23中的大部分在從所述空腔17外泄之前從光學(xué)元件20反射至少一次。在一些實(shí)施例中，如圖2所示，入射光束四可能包含聚焦到光聲池18的空腔17內(nèi)的焦點(diǎn)上的多條光線，但這并不是必需的。在某些情況下，入射光束四可以被聚焦到所述光聲池18的空腔外的焦點(diǎn)上。在一些實(shí)施例中，在所述光源42的光學(xué)元件14 (例如透鏡)和光學(xué)元件20 (例如帶通濾波器)之間提供有空間，但這并不是必需的。在某些情況下，所述光源42和光學(xué)元件20之間的空間有助于在所述光源42和光聲池18之間提供熱隔離。與前面參考圖1的敘述類似，所述光源42和所述光學(xué)元件20之間的空間通常沒(méi)有額外的光學(xué)元件，但這并不是必需的。在圖2的說(shuō)明性實(shí)施例中，所述光學(xué)元件20可以是帶通濾波器，例如200納米半高強(qiáng)度全寬(full width at half maximum intensity)濾波器。然而，這只是一個(gè)示例，并不意味著任何方式的限制?？梢灶A(yù)期的是，根據(jù)應(yīng)用(例如根據(jù)待檢測(cè)氣體的波長(zhǎng))，可以使用其它帶通濾波器?？梢灶A(yù)期的是，所述光學(xué)元件20也可以包含其它光學(xué)特征。例如， 所述光學(xué)元件20可以是透鏡、衍射光柵，或任意地其它合適的光學(xué)元件。在一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，所述光聲池18可以具有距離所述光束四的光源，例如燈 13，約9.2毫米(mm)的后壁30。在該示例中，濾光器14可以距離所述光學(xué)元件20約2mm， 并且所述光學(xué)元件20可以距離后壁30約2. 75mm。在該說(shuō)明性示例中，所述光學(xué)元件20和 /或所述空腔17的前壁可以具有約為2mm的高度“h/’，并且所述空腔17的后壁30可以具有約為4mm的高度“h2”。所述光聲池18的長(zhǎng)度“1”21可以是，例如，2. 75mm。這些僅是可以用于所述光聲檢測(cè)系統(tǒng)40的示例尺寸。還可以任意地使用任何其它合適的尺寸。圖3是示出圖2中所示的光聲氣體檢測(cè)系統(tǒng)40中單條光線44的光程的部分示意圖。如所示，光線44通過(guò)光學(xué)元件20進(jìn)入所述光聲空腔17，然后從后壁30第一次反射，然后從側(cè)壁觀反射，然后從帶通濾波器14或前壁32的后側(cè)反射。如所示，由于側(cè)壁觀相對(duì)于前壁32成非直角，內(nèi)部光線45在前壁32的入射角可以足以在空腔17內(nèi)內(nèi)部地反射內(nèi)部光線45(即大于閾角)。在從前壁32反射后，內(nèi)部光線45可以從側(cè)壁27反射，然后從后壁30反射，然后可以通過(guò)光學(xué)元件20外泄出所述空腔17，這是因?yàn)楣饩€的入射角可能不再足以引起內(nèi)反射(即小于閾角)?？梢钥吹剑瑑?nèi)部光線45的入射角在第一次到達(dá)所述前壁32的后側(cè)或與其相互作用時(shí)遠(yuǎn)大于所述內(nèi)部光線45第二次到達(dá)或相互作用時(shí)的入射角。內(nèi)部光束45從光學(xué)元件20的至少一次內(nèi)反射可以增加內(nèi)部光束45在光聲池18的空腔17內(nèi)部中的總程長(zhǎng)(相對(duì)于，例如，圓柱形空腔)。當(dāng)所述光聲池18被提供有上述說(shuō)明性尺寸時(shí)，在所述光聲池18內(nèi)的總程長(zhǎng)可以約為13mm，這可以是在光學(xué)元件20的后側(cè)沒(méi)有內(nèi)反射的情況下的總程長(zhǎng)的大約兩倍。進(jìn)一步，該總程長(zhǎng)可以是所述光聲池18長(zhǎng)度“1”21的大約4. 7倍?？梢灶A(yù)期的是，所述光聲池18可以被配置為提供光聲池18長(zhǎng)度“1”21大約3倍或更多的內(nèi)部程長(zhǎng)，光聲池18長(zhǎng)度 “ 1 ” 21大約4倍或更多的內(nèi)部程長(zhǎng)，光聲池18長(zhǎng)度“ 1 ” 21大約5倍或更多的內(nèi)部程長(zhǎng)，光聲池18長(zhǎng)度“1”21大約6倍或更多的內(nèi)部程長(zhǎng)，光聲池18長(zhǎng)度“1” 21大約7倍或更多的內(nèi)部程長(zhǎng)，或任意地其它任何合適的光聲池長(zhǎng)度“ 1 ” 21的倍數(shù)。進(jìn)一步，盡管圖示中的內(nèi)部光線45在帶通濾波器20的后側(cè)僅被反射一次，可以預(yù)期的是，所述內(nèi)部光線45可以被反射多次，這取決于所述光聲池18的形狀和允許進(jìn)入所述光聲池18的光線的入射角。另外，可以預(yù)期的是，對(duì)于給定體積的光聲池18的空腔17，可以利用其它形狀和/ 或配置來(lái)增加內(nèi)部光束的總內(nèi)部程長(zhǎng)。在許多情況下，側(cè)壁，例如側(cè)壁27和觀，可以配置為使得由所述側(cè)壁限定的橫截面積從前壁32朝后壁30增大。圖4-6示出了對(duì)于給定體積的光聲空腔用于增加內(nèi)部光束的總內(nèi)部程長(zhǎng)的其它示例光聲池。例如，如圖4所示，除了側(cè)壁具有拋物線或其它彎曲的形狀，光聲池60的形狀可以與圖1-3相似。光學(xué)元件62可以與光學(xué)元件20相似。圖5示出了另一個(gè)示例，其示出光聲池70，其包含分段線性且不與光學(xué)元件78的后壁相平行的后壁72。側(cè)壁74和76和圖1_3中的側(cè)壁27和28相似。圖6示出了另一個(gè)示例，其示出光聲池80，其包含為半球形、拋物線、分段線性或任何其它合適形狀的后壁82。側(cè)壁與圖1-3中的側(cè)壁27和觀相似?？梢灶A(yù)期的是，側(cè)壁可以是彎曲的、分段線性的或任何其它形狀。這些僅是幾個(gè)舉例。還可以預(yù)期的是，任意地，其它突出和/或凹入或壁的角度也是可以使用的。還可以預(yù)期的是，相對(duì)于例如圓柱形光聲池，任意地，可以使用其它配置和成形的光聲池來(lái)增加內(nèi)反射。在一些實(shí)施例中，所述光學(xué)元件20的后表面、所述光聲池的側(cè)壁和/或后壁可以具有表面處理，其使光線在多個(gè)方向分散。例如，所述表面可以包含細(xì)微圖案，例如凹槽、柱或其它形狀。這可以有助于將更多的光保持在所述光聲池內(nèi)。在許多情況下，希望使所述光聲空腔的內(nèi)壁對(duì)光的吸收最小。這可以通過(guò)合適的材料選擇和設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。可以預(yù)期的是，任意地，任何前述配置或部分前述配置都可以結(jié)合或匹配。通過(guò)由此描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到其它實(shí)施例也可以獲得并在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)使用。然而，本公開(kāi)在許多方面僅是說(shuō)明性的。在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，許多細(xì)節(jié)可以加以改變，尤其是各部件的形狀、尺寸和布置方面。當(dāng)然，本發(fā)明的范圍限定在所附的權(quán)利要求所表述的語(yǔ)言中。
權(quán)利要求
1.一種光聲氣體傳感器，包括電磁輻射源(12)，被配置為發(fā)射電磁輻射06)；光聲池(18)，被配置為接收待檢測(cè)氣體樣品，其中所述光聲池(18)包括與所述光聲池 (18)相鄰并被配置為將所述電磁輻射的至少一部分傳輸?shù)剿龉饴暢?18)中的光學(xué)元件 (20)，其中所述光聲池(18)被成形為使得傳輸?shù)剿龉饴暢?18)中的電磁輻射在返回到所述光學(xué)元件00)之前從所述光聲池(18)反射至少兩次；以及聲檢測(cè)器(22)，聲學(xué)地耦合到所述光聲池(18)，所述聲檢測(cè)器0 被配置為檢測(cè)與所述光聲池(18)中氣體樣品對(duì)電磁輻射的吸收相關(guān)的聲信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的光聲氣體傳感器，其中所述光學(xué)元件OO)被配置為僅傳輸對(duì)應(yīng)于待檢測(cè)氣體的吸收線的波長(zhǎng)帶。
3.如權(quán)利要求2所述的光聲氣體傳感器，其中由所述電磁輻射源(1 發(fā)射的電磁輻射具有對(duì)應(yīng)于待檢測(cè)氣體的吸收線的波長(zhǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的光聲氣體傳感器，其中所述光聲池(18)被成形為增加到所述光聲池(18)內(nèi)部的電磁輻射的光程長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求1所述的光聲氣體傳感器，其中所述光學(xué)元件OO)包括面向所述光聲池(18)的后側(cè)；其中所述光學(xué)元件OO)的后側(cè)在電磁輻射的入射角大于閾角時(shí)反射電磁輻射，并且在入射角小于所述閾角時(shí)傳輸電磁輻射；并且其中所述光聲池(18)被成形為使得通過(guò)光學(xué)元件OO)傳輸并且進(jìn)入所述光聲池(18) 的電磁輻射的至少大部分至少在電磁輻射第一次返回所述光學(xué)元件OO)時(shí)具有大于所述閾角的入射角。
6.如權(quán)利要求1所述的光聲氣體傳感器，其中所述光聲池(18)包括與所述光學(xué)元件 (20)相對(duì)的后壁(30)，以及一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁(27)，其中所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁、2Τ)中的至少一個(gè)相對(duì)于所述后壁(30)成非直角。
7.如權(quán)利要求1所述的光聲氣體傳感器，其中所述光聲池(18)包括與所述光學(xué)元件(20)相對(duì)的后壁(30)，以及一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁(27)，其中所述后壁(30)與所述光學(xué)元件 (20)的后壁不平行。
8.如權(quán)利要求1所述的光聲氣體傳感器，其中所述光聲池(18)包括與所述光學(xué)元件 (20)相對(duì)的后壁(30)，以及一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁(27)，其中所述后壁(30)和側(cè)壁(27)中的至少一個(gè)是彎曲的。
9.一種利用光聲氣體傳感器聲學(xué)地檢測(cè)氣體樣品濃度的方法，該方法包括利用電磁輻射源(1 生成處于一頻率的調(diào)制光束( )，所述光束06)具有對(duì)應(yīng)于待檢測(cè)氣體的吸收線的波長(zhǎng)；將所述調(diào)制光束06)的至少一部分選擇性傳輸通過(guò)帶通濾波器OO)進(jìn)入光聲池 (18)，其中所述光聲池(18)被成形為使得到所述光聲池(18)內(nèi)部的調(diào)制光束06)從所述帶通濾波器OO)的內(nèi)表面反射至少一次；聲學(xué)地檢測(cè)與所述光聲池(18)內(nèi)氣體樣品對(duì)所述調(diào)制光束06)的吸收相關(guān)的脈動(dòng)聲信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括在所述電磁輻射源(1 和所述光聲池(18)之間提供沒(méi)有光學(xué)元件的光程。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于光聲氣體傳感器的增強(qiáng)空腔。描述了用于氣體傳感器的光聲池。在一些實(shí)施例中，相對(duì)于，例如，常規(guī)的圓柱形光聲池(18)，所述光聲池(18)可以被配置為提供光束(26)在所述光聲池(18)中的增加的內(nèi)部程長(zhǎng)。所述光聲池(18)可以被成形為通過(guò)所述光在所述光聲池(18)中的內(nèi)反射，從而增加所述光聲池(18)中待檢測(cè)氣體對(duì)光的吸收。一個(gè)可以提供這樣的增加的內(nèi)反射的示例光聲池(18)可以是通常的圓錐形。
文檔編號(hào)G01N21/17GK102331401SQ20111021859
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者B·弗里茨 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司