本公開涉及一種氣體傳感器和氣體測定方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，正在推進開發(fā)一種氣體傳感器(氣體測定裝置)，該氣體傳感器構(gòu)成為具備發(fā)出紅外線的光源并使紅外線透過包含被檢測氣體的氣體，利用被檢測氣體對紅外線的吸收特性來檢測被檢測氣體的濃度。被檢測氣體例如是乙醇或二氧化碳等。例如，專利文獻1公開了一種光聲方式的氣體傳感器，該光聲方式的氣體傳感器利用高性能的麥克風(fēng)將吸收了光的氣體分子的振動拾取為聲音，由此測定氣體濃度。

2、現(xiàn)有技術(shù)文獻

3、專利文獻

4、專利文獻1：國際公開第2020/212481號

5、專利文獻2：美國專利申請公開第2021/0349057號說明書

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問題

2、在此，光聲方式的氣體傳感器利用麥克風(fēng)來拾取聲音，因此使用環(huán)境中的噪聲影響檢測精度。例如，專利文獻2公開以下內(nèi)容：在具有外殼構(gòu)造的光聲傳感器中，在5hz至25khz的頻率范圍內(nèi)利用mems麥克風(fēng)檢測聲信息。例如在氣體傳感器的使用環(huán)境中存在空調(diào)等設(shè)備的情況下，作為一例，有時發(fā)出在100hz附近具有峰值的噪聲。因此，為了高精度地檢測被檢測氣體，尋求一種能夠避免噪聲的影響的氣體傳感器。但是，專利文獻2并沒有研究氣體傳感器的構(gòu)造設(shè)計以及噪聲的影響。

3、鑒于該情況而完成的本公開的目的在于，提供一種能夠高精度地檢測被檢測氣體的氣體傳感器和氣體測定方法。

4、用于解決問題的方案

5、[1]本公開的一個實施方式所涉及的氣體傳感器，

6、具備氣體測定部，所述氣體測定部具有：光源，其設(shè)置在基板的上方；檢測部，其設(shè)置在所述基板的上方，用于檢測基于從所述光源射出的光的信號；以及氣體檢測空間，其設(shè)置有供氣體通過的孔，

7、其中，將所述氣體測定部的共振模式的固有頻率設(shè)為f，所述光源的驅(qū)動頻率為0.9f以上且1.1f以下，

8、所述氣體檢測空間由于所述光源被驅(qū)動而產(chǎn)生聲壓的分布，

9、所述光源和所述檢測部分別配置在所述聲壓的絕對值相對于所述聲壓的絕對值的最大值為70％以上的區(qū)域。

10、[2]作為本公開的一個實施方式，在[1]中，

11、在以所述基板的主面為正面進行觀察的俯視時，

12、所述光源和所述檢測部分別配置在相對于所述氣體測定部的中心呈點對稱的位置、或相對于穿過所述氣體測定部的中心的直線呈線對稱的位置，

13、所述光源和所述檢測部相隔所述俯視時的所述氣體測定部的最大長度的三分之一以上。

14、[3]作為本公開的一個實施方式，在[1]中，

15、在以所述基板的主面為正面進行觀察的俯視時，

16、所述光源和所述檢測部中的一方配置在所述氣體測定部的中心，

17、所述光源和所述檢測部中的另一方以與所述氣體測定部的中心相隔所述俯視時的所述氣體測定部的最大長度的四分之一以上的方式配置。

18、[4]作為本公開的一個實施方式，在[1]中，

19、所述光源是將驅(qū)動頻率設(shè)為200hz以上的發(fā)光元件。

20、[5]作為本公開的一個實施方式，在[1]中，

21、在將所述氣體測定部的各邊的長度設(shè)為lx、ly、lz、將聲速設(shè)為c、將0至3中的任意的整數(shù)設(shè)為nx、ny、nz、且nx、ny以及nz中的任一方比0大的情況下，作為所述共振模式的固有頻率的f通過下面的式(1)來給出。

22、[數(shù)1]

23、

24、[6]作為本公開的一個實施方式，在[5]中，

25、在將所述氣體檢測空間的體積設(shè)為v的情況下，作為所述氣體測定部的一邊的長度的lx、ly、lz通過下面的式(2)來給出。

26、[數(shù)2]

27、

28、[7]作為本公開的一個實施方式，在[1]至[6]中的任一項中，

29、所述氣體測定部是長方體，且正交的兩邊的長度相同。

30、[8]作為本公開的一個實施方式，在[1]至[6]中的任一項中，

31、所述氣體測定部為立方體。

32、[9]作為本公開的一個實施方式，在[1]中，

33、所述氣體測定部是圓筒形或半球形。

34、[10]作為本公開的一個實施方式，在[9]中，

35、所述氣體測定部是圓筒形，在將所述氣體測定部的高度設(shè)為lz、將半徑設(shè)為r、將聲速設(shè)為c、τmi是0階或m階的第一類貝塞爾函數(shù)的從0開始數(shù)第i個微分值為0的點的坐標(biāo)值、將m、i、nz設(shè)為0至3中的任意的整數(shù)、且τmi和nz中的任一方比0大的情況下，作為所述共振模式的固有頻率的f通過下面的式(3)來給出。

36、[數(shù)3]

37、

38、[11]作為本公開的一個實施方式，在[9]中，

39、所述氣體測定部是半球形，在將所述氣體測定部的半徑設(shè)為r、將聲速設(shè)為c、將μli設(shè)為1階的球貝塞爾函數(shù)的從0開始數(shù)第i個梯度為0的點的坐標(biāo)值、將l和i設(shè)為0至3中的任意的整數(shù)的情況下，作為所述共振模式的固有頻率的f通過下面的式(4)來給出。

40、[數(shù)4]

41、

42、[12]作為本公開的一個實施方式，在[1]至[11]中的任一項中，

43、所述驅(qū)動頻率為1khz以上。

44、[13]作為本公開的一個實施方式，在[1]至[12]中的任一項中，

45、所述驅(qū)動頻率為10khz以上。

46、[14]作為本公開的一個實施方式，在[1]至[13]中的任一項中，

47、所述檢測部是具有振動膜的麥克風(fēng)，所述檢測部的共振頻率與所述驅(qū)動頻率大致相同，以光聲方式測定被檢測氣體的存在或濃度。

48、[15]作為本公開的一個實施方式，在[1]至[14]中的任一項中，

49、所述光源是量子型的發(fā)光元件。

50、[16]作為本公開的一個實施方式，在[1]至[8]中的任一項中，

51、所述光源或所述檢測部存在于與所述氣體測定部近似地劃定的長方體或立方體的中心部或端部。

52、[17]作為本公開的一個實施方式，在[9]～[11]中的任一項中，

53、所述光源或所述檢測部存在于與所述氣體測定部近似地劃定的圓筒形或半球的中心部或端部。

54、[18]本公開的一個實施方式所涉及的氣體測定方法由氣體傳感器執(zhí)行，所述氣體傳感器具備氣體測定部，所述氣體測定部具有：光源，其設(shè)置在基板的上方；檢測部，其設(shè)置在所述基板的上方，用于檢測基于從所述光源射出的光的信號；以及氣體檢測空間，其設(shè)置有供氣體通過的孔，

55、所述氣體測定方法包括以下步驟：將所述氣體測定部的共振模式的固有頻率設(shè)為f，設(shè)定成所述光源的驅(qū)動頻率為0.9f以上且1.1f以下，

56、在所述氣體傳感器中，

57、所述氣體檢測空間由于所述光源被驅(qū)動而產(chǎn)生聲壓的分布，

58、所述光源和所述檢測部分別配置在所述聲壓的絕對值相對于所述聲壓的絕對值的最大值為70％以上的區(qū)域。

59、發(fā)明的效果

60、根據(jù)本公開，能夠提供一種能夠高精度地檢測被檢測氣體的氣體傳感器。