CN102575979B - 适合于谱分析的测量元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适合于气体样品的谱分析的测量元件(1)，其中该测量元件被设计成和适合于，通过所发射光束从指派给测量元件内腔的多个反射面(M1‑M6)的多次反射，将从产生红外光的装置(4)发射的会聚光束和/或发散光束在朝向接收红外光的装置(5)的方向上调节，从而允许在测量元件(1)的内腔(1c)中建立预定的、从产生红外光的装置(4)到接收红外光的装置(5)的测量距离(“L”)。所述测量元件的内腔(1c)适合于包含旨在用于光谱分析吸收测量的气体样品(“G”)，此外，来自产生红外光的装置(4)的光束通过反射面(M7)会聚地指向第一反射面(M1)和/或可在第一反射面(M1)上调整，例如可反射，以便当通过第一焦点(“F1”)作为发散光束反射时，变成指向定型为凹形反射面(M2)的第二反射面，以及通过第三反射面(M3)和第四反射面(M4、M5和M6)会聚到位于接收光的装置(5)上的或者其附近的焦点(“F3”)上，以便形成紧凑的测量元件(1)。

Description

适合于谱分析的测量元件
技术领域
本发明总地涉及测量元件(measuring cell)，具体地说，本发明涉及适合于气体样品的谱分析的测量元件。
相关类型的测量元件被设计成且适合于将从产生光(例如红外光)的装置发射的光束在朝向接收光(例如红外光)的装置的方向上调节。
即使本发明基于并且提供测量元件的通用设计，也应当考虑这种测量元件可以用于任何电磁辐射，虽然下面的描述将集中在红外光(落入红外频率范围内的光)的利用上，具体地集中在提供随时间变化的脉冲光束的红外光的利用上。
通过利用所发射光束从指派给测量元件内腔的多个反射面和/或简化的反射点以及在这些反射面和/或简化的反射点之间的多次反射，根据本发明的内容执行此处提供的在产生光的装置和接收光的装置之间的调节。
由于光束以发散光线或会聚光线的形式出现，因此这些光束将在所形成的反射面中反射，而指派给这些光线的中央光线将被视为在反射点上反射。
由此，反射面在内腔中的相对放置以及反射面的形状(例如平面的或弯曲的)在测量元件的内腔中提供预定的测量距离，其中测量距离的长度应当可延伸穿过气体样品，并且通常从产生光的装置测量到接收光的装置进行测量。
所述测量元件的内腔适合于能够包含旨在用于光谱分析吸收测量的气体样品，其中该分析通过特定形成的与包括算法的计算电路配合的电子器件来执行，然而下面不对该特定形成的电子器件进行更详细的描述，因为可以认为其设计对于本领域技术人员来说是公知的。
测量元件的内腔及其指派的体积由分配给测量元件的第一部分(例如底部)和分配给测量元件的第二部分(例如上部)限定，第一部分与第二部分密切协作，其中应当向所包含的且可交换的气体样品指派内腔的入口和出口。
应当给第一部分和/或第二部分指派凹槽和/或底座，以支撑必需的发射光的装置和接收光的装置。
关于该点，所指派的凹槽适合于允许由产生光的装置产生的光束通过，以及允许光束通过测量元件的内腔并且被指派一朝向接收光的装置的方向。
关于该点，所指派的底座适合于能够将产生光的装置和/或接收光的装置夹持到测量元件的第一部分和/或第二部分上。
这里，来自产生光的装置的光束指向第一反射面和/或在第一反射面中调整(例如可反射)，以便当光束在第一反射面中反射时，其变为指向这里定型为凹形反射面的第二反射面。
一方面，虽然所产生的光束可以作为连续产生的光而产生，但是本发明首先考虑归属于短且脉动的红外光束的热能降低而为随时间脉动的光束提供特殊应用。
本发明旨在允许减小测量元件的外部体积，但是仍能够提供相对长的测量距离，其中应当将“测量距离的长度/测量元件的外部(内部)体积”的比率保持在所选择的限度内。
背景技术
与上文提到的技术领域和特征有关的方法、布置和设计在多个不同的实施例中早就已知。
作为背景技术和本发明所属技术领域的第一示例，可以说测量元件适合于所选择的气体样品的谱分析，其中该测量元件被设计成和适合于，通过提供所发射光束从指派给测量元件内腔的多个反射面或反射点的多次反射，将从产生红外光的装置发射的光束在朝向接收红外光的装置的方向上调节，从而允许在测量元件的内腔中建立预定测量距离的长度，首先是从产生红外光的装置到接收红外光的装置，并且其中所述测量元件的内腔适合于能够包含旨在用于在电子器件中进行光谱分析吸收测量的气体样品，上述电子器件包括具有附加电路、存储设备和必需算法的计算电路。
测量元件的内腔及其体积由分配给测量元件的第一部分(例如底部)和分配给测量元件的第二部分(例如上部)限制，第一部分与第二部分密切协作，其中应当向第一部分和/或第二部分指派凹槽和/或底座。
另外，所指派的凹槽可以适合于由产生红外光的装置产生的光束通过，以及适合于这些光束通过测量元件并且最终指派一朝向接收红外光的装置的方向。
另外，所指派的底座可以适合于支撑产生红外光的装置和/或接收红外光的装置。
另外，由产生红外光的装置产生的光束可以指向第一反射面和/或在第一反射面上调整，例如可反射，以便通过该反射面变成反射并且指向这里定型为凹形反射面的第二反射面。
就适合于上文提到的技术领域的测量元件而言，早就已知允许将这些测量元件形成为分立的组件，将产生红外光的装置构造为第一分立单元并且可与具有印刷布线的板卡附接，同时将接收红外光的装置构造为第二分立单元并且可与具有印刷布线的板卡附接。另外，将这两个分立单元形成为与所述具有印刷布线的板卡电气配合，以便与必需的电子器件和计算电路配合。
在这种布置中，可以将适当的测量元件形成为第三分立单元，其中将该单元定型为导管，该导管具有与端部关联的镜面，并且该镜面通过其所指派的纵向轴线与指派给该导管的纵向轴线形成直角，使来自反射光的装置(灯)的光束反射。
还事先已知允许设计如下的测量元件：该测量元件支撑产生光的装置和接收光的装置并且构成分立单元，该分立单元被构造为与具有印刷布线的板卡机械和电气配合。
作为上文提到的现有技术的示例，可以进一步参考国际专利公布WO97/18460-A1和WO98/09152-A1的内容。
当理解与本发明相关联的内腔中的光线路径时，应当参考作为现有技术另一示例的国际专利公布WO 2004/063725的附图和内容，在该国际专利公布中示出和描述了下面的实施例：在该实施例中来自焦点的发散光束将在凹形反射面中反射并且反射到平面反射面上，以便再次反射到凹形反射面上，从而最终向接收红外光的装置或检测器会聚，该接收红外光的装置或检测器位于发散光束的焦点的侧向位置。
发明内容
技术问题
如果注意到下面的情况，即相关技术领域的技术人员为了能够呈现所提出的一个或多个技术问题的方案必需进行的技术思考是，一方面首先必须理解一定要采取的措施和/或措施的序列，并且另一方面必须选择所需的装置，则随后的技术问题由于考虑到这一点而在形成本发明的主题时相关。
考虑到现有技术(例如上文已经描述的)，因此应当将其视为技术问题，以能够认识相关联的优点和/或为了实现下列技术方案而需要采取的技术措施和考虑的意义：一种测量元件，该测量元件可适合于气体样品的谱分析并且具有与载体(例如具有印刷布线的板卡)电气配合和机械配合的装置，其中所述测量元件被设计成和适合于，通过允许利用自产生光的装置中发射的光束从指派给测量元件内腔的多个反射面(或者反射点)的多次反射，在所述测量元件的内腔中允许将所述发射的光束在朝向接收光的装置的方向上调节，从而允许在测量元件的内腔中建立预定的光学测量距离，例如从上述产生光的装置到上述接收光的装置，并且其中所述测量元件的内腔适合于允许包含旨在用于光谱分析吸收测量的气体样品，并且其中上述测量元件的内腔和该内腔的体积由分配给测量元件的采用底部形式的第一部分和分配给测量元件的第二部分(例如上部)限制，第一部分与第二部分配合，并且其中第一部分和/或第二部分是指派的凹槽和/或底座，其中所指派的凹槽可适合于由产生光的装置产生的光束通过以及被指派一朝向接收光的装置的方向的光束通过，同时所指派的底座是可调整的，以便能够完全地或部分地支撑产生光的装置和/或接收光的装置，此外来自产生光的装置的光束指向第一反射面和/或可在第一反射面上调整(例如可反射)，以便由此反射为指向被定型为第一凹形反射面的第二反射面，这允许形成如下的条件，使得测量元件应当可通过有限数量的反射面和反射点在有限的外部尺寸内构造，但是当在电子器件中进行期望的光谱分析评价时仍然为可靠地建立电流测量值提供足够长的测量距离。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术措施和技术考虑的意义的技术问题：允许上述第一部分适合于靠在所述载体上，在第一部分的面向载体的表面上，第一部分形成有一个或两个凹槽或底座，以便允许完全地或部分地围绕至少所述产生光的装置。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许载体在其面向第一部分的表面内形成有一个或两个凹槽或底座，以便允许完全地或部分地围绕至少所述产生光的装置。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许反射光的第一反射面适合于使由产生光的装置产生的光指向测量元件的内腔并且在第一中央平面内传播，上述第一中央平面与指派给所述产生光的装置的第二中央平面以及指派给所述产生光的装置的纵向轴分离。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：在载体和第二部分之间允许将第一部分布置为中间定向的部分，该中间定向的部分与载体、第一部分和第二部分一起形成所述第一反射面，所述第一反射面位于第二凹形反射面之前。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许第一部分或中间定向的部分适合于具有可面向载体的底座或凹槽，该底座或凹槽适合于允许围绕产生光的装置的一半或者基本一半。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许第一部分或中间定向的部分适合于形成可面向载体的空间，以形成用于电子组件(例如与分立单元关联以及与具有印刷布线的板卡有关的电子组件)的保护空间或保护室。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许在第一部分或者中间定向的部分内完全安装或部分安装所述接收光的装置。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许所述第一部分或者其中间定向的部分连同第二部分和载体一起形成共同的第二凹形反射面，以便使所产生的会聚光束通过反射面指向接收光的装置和该接收光的装置的光检测器。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许该第二凹形弯曲的反射面适合于包围所述产生光的装置，并且通过所述凹形反射面将所产生的会聚光束聚集到偏斜的第一反射面上，以便通过聚焦点会聚地向第二反射面(例如第一凹形反射面)反射。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许由从第二反射面反射的这些光束会聚地指向第三反射面，该第三反射面有利地定型为平面反射面。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许从第三反射面反射的这些会聚光束指向第四反射面，该第四反射面有利地定型为基本平面的反射面。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许从第四反射面反射的这些发散光束可再次指向第二反射面。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：当形成所期望的测量距离的第三焦点时，允许从第二反射面再次反射的这些光束是可调整的并且作为会聚光束指向在接收光的装置旁边定位的反射面。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许为产生光的装置中所产生的光而分配的这些光束适合于从会聚光束的反射面反射，从光束的行进方向或传播方向来看，该会聚光束的反射面应当定位在上述第一平面反射面之前。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许第五反射面或第五反射点适合于使从第二反射面反射的光束指向上述接收光的装置。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许上述测量元件适合于具有与截面为平行四边形或平行六面体有关的内腔和形状，例如具有直角或至少基本为直角的平行四边形或平行六面体，例如截面为矩形的形状。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许第二反射面适合于在上述内腔中具有弯曲部分，例如部分椭圆形的弯曲部分，当沿上述测量元件和其内腔的较短侧测量时，从上述测量元件的外表面到该测量元件内腔的弯曲壁部分的距离在0到“2-4”∶10的范围内变化。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许第三反射面与其反射点一起与上述测量元件的内部形状或内腔的较长侧关联。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许第四反射面适合于具有分配给上述测量元件的较短侧的25％到40％的长度。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许上述第四反射面适合于对于所述较短侧采取斜角。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许上述第四反射面适合于接收在所分配的中央光线的选择入射角度内的入射红外光束。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许提供下面这种测量元件设计，该设计将能够在“测量距离的长度/测量元件的外部体积”中具有可选的比率，该“测量距离的长度/测量元件的外部体积”借助毫米尺提供1∶7到1∶60(mm-2)的比率，例如在1∶10到1∶30之间，假定大约1∶20。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许上述第二部分包含整个内腔，并且所述内腔具有有限的高度尺寸，例如从1到5mm，如2到4mm。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许上述测量距离的长度适合于包含两个到四个焦点，例如在100mm或100mm左右的测量距离上三个焦点，其中两个焦点提供较短的测量距离，并且四个焦点提供较长的测量距离。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许上述内腔包含在至少两个配合的部分内，该至少两个配合的部分呈塑料元件形式，并且上述内腔具有大约20×25×2mm到20×25×4mm或者20×25×2mm到20×25×4mm左右的外部尺寸。
存在能够认识相关联的优点和/或为了实现如下技术方案而需要采取的技术手段和技术考虑的意义的技术问题：允许上述产生光的装置适合于具有落入红外(IR)光范围内的频率覆盖范围。
解决方案
关于这一点，本发明从通过介绍提供的已知技术出发，并且基于如下的测量元件：该测量元件可适合于气体样品的谱分析并且具有用于与载体(例如具有印刷布线的板卡)电气配合和机械配合的装置；其中所述测量元件被设计成和适合于，通过允许利用由产生光的装置发射的光束从指派给所述测量元件的内腔的多个反射面(或反射点)的多次反射，允许将由所述发射的光束在朝向接收光的装置方向上调节，从而允许在所述测量元件的所述内腔中建立预定的光学测量距离，例如从所述产生光的装置到所述接收光的装置；并且其中所述测量元件的所述内腔适合于允许包含旨在用于光谱分析吸收测量的气体样品；并且其中所述测量元件的所述内腔和所述内腔的体积由分配给所述测量元件的采用底部形式的第一部分和分配给所述测量元件的第二部分(例如上部)限制，所述第一部分与所述第二部分配合；并且其中所述第一部分和/或所述第二部分是指派的凹槽和/或底座，其中所指派的凹槽可适合于由所述产生光的装置产生的光束通过以及被指派一朝向所述接收光的装置的方向的光束通过，同时所指派的底座是可调整的，以便能够完全地或部分地支撑所述产生光的装置和/或所述接收光的装置，此外来自上述产生光的装置的光束会聚地指向第一反射面(或反射点)和/或可在第一反射面(或反射点)上调整(例如反射)，以便从而反射变成通过第一焦点指向被定型为第一凹形反射面的第二反射面(或反射点)。
为了能够解决上文提到的技术问题中的一个或多个，本发明具体教导了应当补充的已知技术，其中所述第一部分应当适合于靠在所述载体上，在所述第一部分的面向所述载体的第一表面内，所述第一部分形成有一个或两个凹槽或底座，以便完全地或部分地围绕至少所述产生光的装置。
在所述载体的面向所述第一部分的第一表面内，所述载体形成有一个或两个凹槽或底座，以便完全地或部分地围绕至少所述产生光的装置，并且反射光的所述第一反射面适合于允许使所产生的光指向第一上平面，所述第一上平面与指派给所述产生光的装置的第二下平面以及所述产生光的装置的纵向轴分离。
此外，本发明教导在所述载体和所述第二部分之间，应当将所述第一部分布置为中间定向的部分，并且所述中间定向的部分与所述载体、所述第一部分和所述第二部分一起形成所述第一反射面，所述第一反射面位于第二反射面(第一凹形反射面)之前。
另外，所述第一部分或所述中间定向的部分应当适合于具有可面向所述载体的底座或者凹槽，所述底座或者所述凹槽适合于允许围绕所述产生光的装置的一半或者基本一半。
所述第一部分或所述中间定向的部分可以适合于形成可面向所述载体的空间，以形成电子部件的保护空间。
此外，本发明教导应当在所述第一部分或所述中间定向的部分内完全地或部分地安装所述接收光的装置。
所述第一部分或其中间定向的部分应当与所述第二部分一起形成共同的第二凹形反射面，以便通过反射面和反射点使所产生的光束指向所述接收光的装置以及该接收光的装置的光检测器。
第二凹形弯曲的反射面应当适合于包围所述产生光的装置，并且通过所述凹形反射面允许将所产生的光束集中到偏斜的第一反射面上，以便通过聚集点或焦点会聚地向所述第二反射面(例如第一凹形反射面)反射。
此外，本发明教导：从所述第二反射面反射的这些光束应当会聚地对准指向被定型为平面反射面的第三反射面，同时从所述第三反射面反射的这些会聚光束应当指向被定型为平面或基本平面反射面的第四反射面，同时从所述第四反射面反射的这些发散光束应当可再次指向所述第二反射面，并且从所述第二反射面反射的这些会聚光束由此适合于指向所述接收光的装置。
为了能够解决上文提出的技术问题中的一个或多个，本发明另外教导了应当补充的已知技术，其中作为在所述产生光的装置中产生的光而分配的这些光束应当适合于从反射面会聚地反射，从光束的行进方向或传播方向上看该反射面应当位于所述第一反射面之前。
作为落入本发明的基本想法范围内的所提出的实施例，本发明此外教导了：第五(第二)反射面应当适合于允许使从所述第四反射面反射的这些光束指向所述接收光的装置。
另外，本发明教导了所述测量元件应当适合于允许具有与截面为平行四边形或平行六面体有关的内腔和形状，例如具有直角或至少基本直角的平行四边形或平行六面体，例如截面为矩形的形状。
另外，所述第二反射面应当适合于在所述内腔中具有弯曲部分，例如部分椭圆形(抛物线形或圆柱形)的弯曲部分，当沿所述测量元件的内腔的较短侧测量时，从所述测量元件的外表面到所述测量元件的内腔的弯曲壁部分的距离在0到“2-4”∶10范围内变化。
另外，所述第三反射面应当与所述测量元件的内部形状或内腔的较长侧关联。
所述第四反射面应当适合于具有分配给所述测量元件的较短侧的25％到40％的长度。
所述第四反射面应当适合于对于所述较短侧采取斜角。
所述第四反射面应当适合于接收在中央光线的选择入射角度内的入射光束。
此外，所述测量元件的这种设计教导了该设计将能够在“测量距离的长度/测量元件的外部(内部)体积”中具有可选的比率，该“测量距离的长度/测量元件的外部(内部)体积”借助毫米尺将能够提供1∶7到1∶60(mm-2)的比率，例如在1∶10到1∶30之间，假定大约1∶20(mm-2)。
另外，所述第二部分包含所述内腔，并且所述内腔具有刚刚小于1.0mm到5mm(例如从2mm到4mm)的高度尺寸。
所述测量距离的长度可以适合于包含两个到四个焦点，例如在100mm或100mm左右的测量距离上三个焦点，其中两个焦点提供较短的测量距离，并且四个焦点提供较长的测量距离，较长的测量距离相应地改变反射面的位置和/或形状以及装置的放置。
所述内腔应当包含在呈塑料元件形式的至少两个配合的部分内，此外对于大约100mm的光学测量距离，所述内腔可以具有20×25×2mm到20×25×4mm或者20×25×2mm到20×25×4mm左右的外部尺寸。
所述产生光的装置应当适合于具有落入红外(IR)光范围内的频率覆盖范围。
优点
首先可以视为本发明特征以及由此而提供的特别有意义的特性的优点是，已经以此方式建立了条件，以便在根据权利要求1的前序部分的适合于气体样品的谱分析的测量元件中，允许教导第一部分应当适合于靠在载体上，在第一部分的面向所述载体的第一表面内，所述第一部分形成有一个或两个凹槽或底座，该一个或两个凹槽或底座适合于允许包围至少所述产生光的装置的一半或全部。
在所述载体的面向所述第一部分的第一表面内，所述载体应当形成有一个或两个凹槽或底座，该一个或两个凹槽或底座适合于完全地或部分地允许包围至少所述产生光的装置。
首先可以视作本发明特征的部分被限定在权利要求1的特征部分中。
附图说明
出于举例说明的目的，现在将参考附图更详细地描述目前提出的、具有与本发明相关联的有意义特征的实施例，其中：
图1以简明图示示出根据本发明特征的具有测量元件或气体元件的气体传感器，并且示意性地示出在所选择的谱范围内评估频率依赖的光强度所需的电子器件，以便在电子器件及其计算单元内进行光谱分析评估，以及将光谱分析评估呈现在显示器(未示出)上；
图2以透视图表示法示出根据本发明特征的具有两个部分的测量元件，出于清楚的目的将该测量元件的两个部分放置在载体稍上方，该载体采用具有印刷布线的板卡、印刷电路板或印刷电路板组件的形式；
图3以截面示出置于所述板卡上方的测量元件，以便示出从产生光的装置到第一反射面的光线路径，从而在形成为第二反射面的第一凹形反射面上反射；
图4以截面示出置于所述板卡上方的测量元件，以便示出从第二反射面或第一凹形反射面到接收光的装置的光线路径；
图5以平面图示出在其第二部分内具有凹槽和反射面的测量元件的构造，以及所提出的与中央光线相关的光或者用于呈光束形式的所产生光的光线路径和在所形成的反射面内的所指示反射点；
图6示出测量元件的侧视图，在图中测量元件靠在示意性形成的印刷电路板上；
图7示出根据图5的测量元件，其中光束发散和会聚以形成第一焦点和第二焦点；以及
图8示出根据图5的测量元件，其中光束从第二焦点起发散并向第三焦点会聚。
具体实施方式
接下来通过介绍应当强调，在随后对目前提出的实施例(其具有与本发明相关联的有意义特征并且由附图中示出的图来解释)的描述中，基于主要使正确的发明观点变得清楚的目的选择词语和术语。
然而在这一点上，应当考虑此处所选择的表述不应当视作仅限制于这里所使用和所选择的词语，而是应当理解，应当这样解释以此方式选择的每个词语，使得其另外能够包括以相同或基本相同的方式作用的所有技术等价物，以便能够以此方式实现相同或基本相同的目的和/或技术效果。
因此，参考附图1到附图8，附图1到附图8示意性地和详细地示出本发明的基本情况，其中通过下面更详细描述的目前提出的实施例，与本发明相关联的有意义特征变得具体。
相应地，图1以简明表示法示出气体传感器“A”，该气体传感器“A”包括测量元件或气体元件1以及必需的电子器件10，以便通过该测量元件或气体元件1以及必需的电子器件10允许评估采用计算单元或计算电路形式的光谱分析装置11中的频率依赖光强度。
电子器件10适合于评估穿过开口6和开口7的光束或光线中的频率依赖光强度，以及比较来自光源2a的频率依赖光强度的结果，以及依据发生偏差(occurringdiscrepancy)分析在测量元件1的内腔2中包含的气体或气体混合物，以及评估能够穿过管路1a和1b气体或气体混合物的浓度。
这些气体传感器“A”的主要结构事先已知，因此将不对其进行详细描述。
本发明基本上涉及测量元件1的新设计，图2中示出测量元件1的新设计，其中测量元件1的两个部分11和12位于载体13或具有印刷布线的板卡3的稍上方，但是测量元件1应当与板卡的上表面3a配合，并且其中示出产生光的装置4和接收光的装置5作为分立部件置于板卡的上表面3a上，或者完全地或部分地配置在板卡3和/或测量元件1及其第二部分12中。
接下来，图3和图4更详细地示出测量元件1的设计的侧视图，其中第一部分11与第二部分12以及采用印刷电路板或印刷电路板组件3形式的载体13配合。
首先参考图2到图8，其示出本发明基本上涉及适合于气体样品的谱分析的测量元件1，该测量元件1具有与载体13(例如具有印刷布线的板卡3)电气配合(和机械)配合的装置13a。
所述测量元件1被设计成和适合于，通过利用自产生光的装置4发射的光束从指派给测量元件1的内腔1c的多个反射面(或者简化的中央光线的反射点)的多次反射，将由上述产生光的装置4发射的光束在朝向接收光的装置5的方向上调节。
这里，已经给反射面指派用于第一反射面、第二反射面和第三反射面等的附图标记M1、M2和M3等，以及用于所指派的反射点的附图标记M1a、M2a等。
由此，反射面(与它们的反射点一起)适合于在测量元件的内腔1c内建立预定的光测量距离“L”，例如从产生光的装置4到接收光的装置5。
所述测量元件1的内腔1c适合于包含旨在用于光谱分析吸收测量的气体样品“G”，并且气体样品的入口和出口可以由在产生光的装置4旁边形成的导管来形成。
测量元件的内腔1c和其体积由分配给测量元件的采用底部形式的第一部分11和其另一表面11b以及分配给测量元件的第二部分12(例如上部)和其一个表面12a限制，该第一部分11与该第二部分12配合。
第一部分11和/或第二部分12是指派的凹槽14、15和/或底座，其中就这一点来说，所指派的凹槽适合于由产生光的装置4产生的光束通过，并且允许被指派一朝向接收光的装置5的方向的光束通过。
另外，所指派的底座可以是可调整的，以便能够完全地或部分地支撑作为分立部件的产生光的装置4和/或接收光的装置5。
来自产生光的装置4的光束通过(第二)凹形反射面M7会聚地指向第一反射面M1和/或可在第一反射面M1上调整，例如可反射，以便由此反射通过第一焦点“F1”而变成发散地指向定型为第一凹形反射面(见图7)的第二反射面M2。
第一部分11适合于靠在所述载体13上，在其可面向载体13的第一表面11a内，第一部分11形成有一个或两个凹槽14、17或者底座，以便完全地或部分地包围至少所述产生光的装置4。
在面向第一部分11的载体13的第一表面3a内，载体13形成有一个或两个凹槽16或底座，以便完全地或部分地允许围绕至少所述产生光的装置4。
图3教导了反射光的第一反射面M1适合于是平面的，以将所产生的会聚光引导到第一平面“P1”上，第一平面“P1”与指派给所述产生光的装置4和其纵向(水平)轴线4′的第二平面“P2”分离。
在载体13和第二部分12之间，将第一部分11布置为中间定向的部分11′。
所述部分11′与载体13、第一部分11和第二部分12一起形成所述第一平面反射面M1，所述第一平面反射面M1位于标记为M7的第二凹形反射面之前。
根据图3，第一部分11或中间定向的部分11′适合于具有面向载体13以及该载体13的第一表面3a的底座或凹槽14，以围绕产生光的装置4的一半或基本一半。
第一部分11或中间定向的部分适合于形成可面向载体13以及该载体13的第一表面3a的空间17，以形成旨在用于电子部件的且由第一部分11保护的空间(这里标记为18)。
参考图4，其示出了在第一部分11或中间定向的部分内安装所述接收光的装置5，以便通过电连接器13a与属于印刷电路板的电子器件18配合。
第二凹形反射面M7适合于围住所述产生光的装置4，并且通过所述凹形反射面M7将所产生的光束集中到偏斜的第一平面反射面M1上，以便通过第一平面P1中的第一聚集点或焦点“F1”反射到第二反射面M2(例如第一凹形反射面)上。
另外，图5更详细地示出了测量元件1及其内腔1c的内部结构，该内部结构包括测量元件1的反射面或标出的反射点M1a、M2a、M3a、M4a、M2b和M6，M6具有焦点“F3”，这些反射点指示实际中央光线的碰撞点。
为了示出所选择的从产生光的装置4到接收光的装置5的中央光线路径，图5已经通过在反射点M1a-M6a(“F3”)之间的分配给中央光线的单条线L1、L2、L3、L4和L5示出了这条路径，但是应当考虑到真正的光线路径具有比所示的单条线更宽的色散(例如发散或会聚)，这在图7和图8中进行解释。
来自产生光的装置4的光束通过凹形反射面M7会聚地指向第一平面反射面M1和/或在第一平面反射面M1上调整(例如反射)，以便当反射时，通过第一焦点“F1”而作为L1指向定型为第一凹形反射面的第二反射面M2和其反射点M2a。
从第二反射面M2反射的光束L2指向这里定型为平面反射面的第三反射面M3，同时从第三反射面M3反射的光束L3指向定型为平面的或者稍稍凹形弯曲的反射面的第四反射面M4，以便在第四反射面M4上或者在第四反射面M4附近形成第二焦点“F2”。
根据图8，从第四反射面M4反射的光束L4再次指向第二反射面M2，在那里示出为反射点M2b，并且从第二反射面M2和反射点M2b反射的光束L5通过反射面M6调整并且作为集中光束L6指向接收光的装置5，以便在那里以第三焦点“F3”形式出现。
分配给在产生光的装置4中产生的光的光束适合于从反射面M7上反射，反射面M7从光束的行进方向或传播方向上看直接位于第一反射面M1之前。
第二反射面M2中的第五反射点M2b适合于通过倾斜的反射面M6将由第四反射面M4反射的会聚光束L5指向接收光的装置5，以便形成第三焦点“F3”。
测量元件1适合于具有与截面为平行四边形或平行六面体有关的内腔1c和形状，例如具有直角或者至少基本上直角的平行四边形或平行六面体，例如截面为矩形的形状。
将光束M7到第一反射面M1上的入射角(关于光束M7的中央光束“L7”而言)选择为小于15°，例如在5°到10°之间。
将第二反射面M2调整成在内腔1c中具有弯曲部分，例如部分椭圆形的弯曲部分1d′，沿着测量元件1的较短侧1A，从测量元件1的外表面1A到测量元件的内腔的弯曲壁部分1d的距离在“0”到“2-4”∶10范围内变化。
第三反射面M3与测量元件1的内部形状或内腔1c的较长侧1B有关并且在这里定型为平面，但是可以稍微弯曲。
第四反射面M4适合于具有分配给测量元件的较短侧1C的5％到40％的长度，并且稍微成角度地倾斜，以允许光脉冲集中到检测器5上作为第三焦点“F3”。
第四反射面M4适合于对于较短侧1C采取10°到20°的角度，例如大约15°。这里，侧面1A和侧面1C是平行的。
此外，第四反射面M4适合于接收15°到30°(例如大约20°)的入射角范围内的入射光束L3。
所述内腔1c包含在至少两个呈塑料元件形式的配合部分11、12内，并且在优选的实施例中具有20×25×2mm到20×25×6mm或其附近的外部尺寸，以允许形成大约100mm的光学测量距离。
内腔1c主要内置在第二部分12内，第二部分12的一个表面12a敞开，以便与第一部分11的上平面(标记为第一部分11的另一表面11b)连接。
此外，建议产生光的装置4应当适合于具有红外(IR)范围内的频率或频率覆盖范围。
这里，将反射面M7定型为回转椭球反射面或回转抛物反射面的一部分，光源4的发光点位于该反射面M7的焦点上或者附近。
依据所接收的和/或所反射的光束的要求，允许将反射面形成为平面的或凹形的可能性落入本发明的范围内。
参考图3、4和5，可看出由装置4产生的光束通过反射面M7向第一焦点“F1”会聚并且向第二反射面M2发散，以便通过反射点M2a会聚地指向反射面M3和第四反射面M4，并且在那里形成第二焦点“F2”，以便此后形成朝向反射面M2和其第二反射点M2b的发散光束，以便在那里形成朝向反射面M6的会聚光束，以在检测器5中形成第三焦点“F3”。
本发明提供所利用反射面的不同形状，其中反射面M7和M2应当是凸形的，但是其它表面可以是平面或稍微弯曲的，以便向焦点“F3”聚集光束，焦点“F3”应当位于检测器5上或者附近。
此外，教导了测量元件的下面这种设计，该设计将能够在“测量距离的长度/测量元件的外部(内部)体积”中具有可选的比率，该“测量距离的长度/测量元件的外部(内部)体积”借助毫米尺提供1∶7到1∶60(mm-2)的比率，例如在1∶10到1∶30之间，假定大约1∶20(mm-2)。
另外，第二部分12应当包含内腔1c，并且该内腔1c具有从1mm到5mm(例如2mm到4mm)的高度尺寸。
测量距离的长度可以适合于包含两个到四个焦点，例如在100mm或100mm左右的测量距离上包含三个焦点，其中两个焦点提供较短的测量距离，并且四个焦点提供较长的测量距离。
当然，本发明不限于上面作为示例给出的实施例，而是可以在根据本发明的在所附权利要求中示出的通用观点范围内进行修改。
特别地，应当考虑所示出的每个单元和/或类型可以与在本发明的范围内示出的任何其它单元和/或类型组合，以便能够获得期望的技术功能。

Claims (25)

1.一种测量元件，用于对包含在所述测量元件中的气体样品进行光谱分析吸收测量和谱分析，并且用于与载体电气配合和机械配合；所述测量元件包括用于产生光的装置、用于接收光的装置、包括多个反射面的内腔，从而在所述测量元件的内腔中限定预定的光学测量路径长度，其中所述测量元件的内腔由彼此配合的也被称为底部的第一部分和也被称为上部的第二部分限定；并且其中所述第一部分包括相应的用于所述用于产生光的装置的凹槽和/或底座以及用于所述用于接收光的装置的凹槽或底座，其中所述凹槽形成光束的通道，所述光束分别为来自所述用于产生光的装置的光束和朝向所述用于接收光的装置的光束，并且其中所述底座完全地或部分地支撑所述用于产生光的装置和/或所述用于接收光的装置，其中所述多个反射面包括第一反射面(M1)和第二反射面(M2)，所述第二反射面(M2)是凹形的反射面，所述第一反射面(M1)将光反射至所述第二反射面(M2)，其中所述第一部分(11)靠在所述载体(3，13)上，所述第一部分(11)具有面向所述载体的第一表面(11a)、形成有两个凹槽(14)或底座，以便完全地或部分地包围所述用于产生光的装置(4)和所述用于接收光的装置(5)，其特征在于：
所述用于产生光的装置(4)和所述用于接收光的装置(5)位于第二平面(P2)中，在所述第二平面(P2)中所述第一反射面(M1)将通过所述用于产生光的装置所产生的光从所述第二平面(P2)引向第一平面(P1)，所述第一平面(P1)与所述第二平面(P2)分离，所述光在所述第一平面(P1)中反射若干次，然后从所述第一平面(P1)反射(M6)回到所述第二平面(P2)并反射到所述用于接收光的装置(5)以便由所述用于接收光的装置(5)检测，并且所述第一部分在所述第二平面(P2)中形成面向所述载体(3)的空间(17)，以形成用于电子部件(18)的保护空间。
2.根据权利要求1所述的测量元件，其特征在于：
所述第一部分具有面向所述载体的底座或凹槽(14)，所述底座或凹槽(14)为所述产生光的装置(4)的一半或基本一半。
3.根据权利要求1所述的测量元件，其特征在于：
所述第一部分与所述第二部分(12)和所述载体(3)一起形成共同的第二凹形反射面(M7)，以便通过反射面和焦点将所产生的光束会聚地指向所述接收光的装置(5)和所述接收光的装置(5)的光检测器。
4.根据权利要求2所述的测量元件，其特征在于：
所述第一部分与所述第二部分(12)和所述载体(3)一起形成共同的第二凹形反射面(M7)，以便通过反射面和焦点将所产生的光束会聚地指向所述接收光的装置(5)和所述接收光的装置(5)的光检测器。
5.根据权利要求1所述的测量元件，其特征在于：
第二凹形反射面(M7)围绕所述产生光的装置(4)，并且通过所述第二凹形反射面(M7)将所产生的光束集中到偏斜的第一反射面(M1)上，以便通过第一焦点(F1)反射到所述第二反射面(M2)上。
6.根据前面的权利要求中任一项所述的测量元件，其特征在于：
从所述第二反射面(M2)反射的会聚光束作为会聚光束指向被定型为平面反射面的第三反射面(M3)；从所述第三反射面(M3)反射的会聚光束指向被形成为平面反射面的第四反射面(M4)；从所述第四反射面(M4)反射的光束通过第二焦点(F2)指向所述第二反射面(M2)；因而从所述第二反射面(M2)反射的会聚光束直接地或间接地被调整和指向所述接收光的装置(5)作为第三焦点(F3)。
7.根据权利要求1所述的测量元件，其特征在于：
在所述产生光的装置(4)中产生的光从通过第二凹形反射面(M7)形成的回转椭球反射面或回转抛物面反射面的一部分上反射，当从光束的行进或传播方向上看时，所述回转椭球反射面或回转抛物面反射面的一部分位于所述第一反射面(M1)之前。
8.根据权利要求6所述的测量元件，其特征在于：
在所述产生光的装置(4)中产生的光从通过第二凹形反射面(M7)形成的回转椭球反射面或回转抛物面反射面的一部分上反射，当从光束的行进或传播方向上看时，所述回转椭球反射面或回转抛物面反射面的一部分位于所述第一反射面(M1)之前。
9.根据权利要求6所述的测量元件，其特征在于：
作为所述第二反射面(M2)的一部分的第五反射面(M5)或反射点(M2b)使从所述第四反射面(M4)反射的光束指向所述接收光的装置(5)。
10.根据权利要求1所述的测量元件，其特征在于：
所述测量元件(1)具有截面为平行四边形或平行六面体的内腔(1c)和形状，其中所述形状的截面为矩形。
11.根据权利要求6所述的测量元件，其特征在于：
所述测量元件(1)具有截面为平行四边形或平行六面体的内腔(1c)和形状，其中所述形状的截面为矩形。
12.根据权利要求1所述的测量元件，其特征在于：
将所述用于产生光的装置所产生的光的中央光线到所述第一反射面(M1)上的入射角选择为小于10°。
13.根据权利要求6所述的测量元件，其特征在于：
将所述用于产生光的装置所产生的光的中央光线到所述第一反射面(M1)上的入射角选择为小于10°。
14.根据权利要求6所述的测量元件，其特征在于：
所述第三反射面(M3)与所述测量元件的内部形状或内腔的较长侧相关。
15.根据权利要求6所述的测量元件，其特征在于：
所述第四反射面(M4)具有所述测量元件的较短侧(1C)25％到40％的长度。
16.根据权利要求15所述的测量元件，其特征在于：
就中央光线而言，所述第四反射面(M4)对于所述较短侧采取10°到20°的角度。
17.根据权利要求6所述的测量元件，其特征在于：
就中央光线而言，所述第四反射面(M4)接收在15°到30°的入射角范围内的入射光束。
18.根据权利要求15所述的测量元件，其特征在于：
就中央光线而言，所述第四反射面(M4)接收在15°到30°的入射角范围内的入射光束。
19.根据权利要求16所述的测量元件，其特征在于：
就中央光线而言，所述第四反射面(M4)接收在15°到30°的入射角范围内的入射光束。
20.根据权利要求1、7、10或12所述的测量元件，其特征在于：
所述内腔包含在至少两个配合的部分(11，12)内，所述至少两个配合的部分(11，12)呈塑料元件形式，并且所述内腔对于100mm的光学测量距离具有20×25×2mm到20×25×4mm的外部尺寸。
21.根据权利要求1、7、10或12所述的测量元件，其特征在于：
所述产生光的装置(4)具有红外光(IR)范围内的频率覆盖范围。
22.根据权利要求1、7、10或12所述的测量元件，其特征在于：
所述第二部分(12)容纳所述内腔(1c)，所述内腔(1c)具有从1mm到5mm的高度尺寸。
23.根据权利要求1、7、10或12所述的测量元件，其特征在于：
所述光学测量路径长度包含两个到四个焦点，其中两个焦点提供较短的测量路径，并且四个焦点提供较长的测量路径。
24.根据权利要求1、7、10或12所述的测量元件，其特征在于：
所述产生光的装置(4)是灯，所述产生光的装置(4)的纵向轴(4′)设置在所述载体的上表面(3a)的平面中，以便降低必需的结构高度。
25.根据权利要求1、7、10或12所述的测量元件，其特征在于：
所述载体为具有印刷布线的板卡。
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