CN107796762B - 气体分析仪 - Google Patents

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Abstract

提供了一种气体分析仪。气体分析仪可以包括：具有壳体壁的管状壳体，壳体壁沿着管状壳体的轴向方向延伸并且围绕气体腔室，气体腔室被配置为将待分析气体容纳在其中；激发元件，位于管状壳体的第一轴向端部处并且被配置为以时变的方式来选择性地激发被容纳在气体腔室中的气体中的待检测的特定类型的气体分子，从而生成声波；以及传感器，位于管状壳体的第二轴向端部处并且被配置为检测由激发元件生成的声波。

Description

气体分析仪
技术领域
各种实施例总体上涉及一种气体分析仪。
背景技术
被配置为光声气体检测器或非分散光谱仪的气体分析仪提供了一种用于分析气体的组成的简单方法。由于对环境空气的组成的分析例如由于污染变得越来越重要，因此期望提供一种在使用时灵活的具有紧凑结构的气体分析仪。
发明内容
根据各种实施例，提供了一种气体分析仪。气体分析仪可以包括：具有壳体壁的管状壳体，壳体壁沿着管状壳体的轴向方向延伸并且围绕气体腔室，气体腔室被配置为将待分析气体容纳在其中；激发元件，位于管状壳体的第一轴向端部处并且被配置为以时变的方式来选择性地激发被容纳在气体腔室中的气体中的待检测的特定类型的气体分子，从而生成声波；以及传感器，位于管状壳体的第二轴向端部处并且被配置为检测由激发元件生成的声波。
根据各种实施例，提供了一种气体分析仪。气体分析仪可以包括：具有壳体壁的管状壳体，壳体壁沿着管状壳体的轴向方向延伸并且围绕气体腔室，气体腔室被配置为将待分析气体容纳在其中；辐射源，位于管状壳体的第一轴向端部处并且被配置为发出电磁辐射，电磁辐射被配置为选择性地激发被容纳在气体腔室中的气体中的待检测的特定类型的气体分子；以及传感器，位于管状壳体的第二轴向端部处并且被配置为检测由辐射源发出的电磁辐射。
附图说明
在附图中，相同的附图标记在不同的视图中通常始终指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常重点在于说明本发明的原理。在下面的描述中，参考以下附图来描述本发明的各种实施例，在附图中：
图1示出了气体分析仪的示意图。
具体实施方式
以下详细描述涉及附图，附图通过说明的方式示出了可以实践本发明的具体细节和实施例。
词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计优选或有利。
图1示出了气体分析仪100的示意图。气体分析仪100可以被配置为包括具有壳体壁103的管状壳体102的光声气体分析仪，壳体壁103沿着管状壳体102的轴向方向A延伸并且限定气体腔室104，气体腔室104被配置为将待分析气体容纳在其中。光声气体分析仪100还可以包括激发元件106，激发元件106位于管状壳体102的第一轴向端部108处并且被配置为以时变的方式来选择性地激发被容纳在气体腔室104中的气体中的待检测的特定类型的气体分子。激发元件106可以被配置为在待检测的类型的气体分子中诱导特定的原子或分子跃迁和/或激发上述气体分子的各种振动和/或旋转模式。在因此激发的分子的随后的去激发期间，生成热量，导致气体的局部膨胀，从而引起正压脉冲。
以这种方式生成的过多热量随后逸出到散热器，导致气体的收缩，从而引起负压脉冲。散热器可以通过与光声气体分析仪100物理接触的保持器来提供。
由于待检测的类型的气体分子以时变的方式(例如，周期性地)被激发，在包含待检测的分子类型的气体中生成时变(例如，周期性)的压力波动。因此，以这种方式生成了声波，其可以由位于管状壳体102的第二轴向端部处的传感器110来检测。
这里，应当注意，通过激发待检测的类型的分子而生成的并且由传感器110可检测的声波不一定在被容纳在气体腔室104中的气体中被诱导，但是可以替代地在下面将详细描述的参考气体腔室中被生成。
光声气体分析仪100可以用于监测环境空气的组成，例如用于确定环境空气中的CO2和/或诸如CO等有毒气体的含量。也可以以这种方式来检测环境空气中的甲烷和/或水分子(湿度)。替代地或另外地，光声气体分析仪100可以被配置为并且用作呼吸分析仪，以测量指示血糖水平的醇和/或丙酮的含量。
激发元件106可以包括或者可以被配置作为辐射源114，辐射源114被配置为发出辐射。由辐射源114发出的辐射可以适于以时变的方式来选择性地激发待分析气体中的待检测的特定类型的气体分子，从而以上述方式生成声波。
辐射源114可以被配置为发出电磁辐射，例如在红外线和/或可见光和/或紫外线频率范围内。红外线适用于激发振动分子模式。作为示例，具有约4.25μm的波长的红外光适合于激发CO2分子的振动模式。
辐射源114可以包括包含以下各项在内的组中的至少一项：黑体辐射器、光电二极管和激光器。图1中示出了这样配置的辐射源114的电源线116。
黑体辐射器被配置为根据普朗克定律来发出电磁辐射，这意味着由其发出的光谱由其温度而不是其形状或组成来确定。辐射源114可以包括被配置为电可加热体(诸如，膜)的黑体辐射器。黑体辐射器可以被加热到几百摄氏度，例如在操作中被加热到约600℃。
传感器110可以包括或者可以被配置作为具有两个膜的电容式声波传感器，两个膜彼此间隔开并且在其间限定电容器。膜中的一个膜可以是固定的，并且相应的另一个膜可以通过待检测的声波可移位。可移位的膜的位移指示待检测的声波的特性，并且引起电容器的电容的变化，该变化可以由合适的读出电路来检测，该读出电路提供指示待检测的声波的特性(诸如，声压)的电信号。
另外地或替代地，传感器110可以包括或者可以被配置作为压电声波传感器，该压电声波传感器具有通过待检测的声波可变形的压电薄膜。压电薄膜的形变在其中生成指示待检测的声波的特性的电压。感应的电压可以由合适的读出电路来读出，该读出电路提供指示待检测的声波的特性(诸如，声压)的电信号。
光声气体分析仪100可以包括激发单元118，激发单元118将激发元件106容纳在其中。激发单元118可以至少部分地被插入到管状壳体102的第一轴向端部108中。
激发单元118可以包括板状激发单元底部部分120，激发单元底部部分120位于管状壳体102外部并且具有大于管状壳体102的第一轴向端部108的内径D1的外径DE。如图1所示，激发单元底部部分120可以与管状壳体102的第一轴向端部108的轴向端面122物理接触。以这种方式，激发单元底部部分120可以用作用于关于管状壳体102而精确地定位激发元件106的定位装置。
如图1所示，辐射源114可以安装在激发单元底部部分120上，并且其电源线116可以延伸穿过激发单元底部部分120。辐射源114可以安装在激发单元底部部分120上，诸如以沿着管状壳体102的轴向方向A发出辐射。
激发单元118还可以包括激发单元插入部分124，激发单元插入部分124在管状壳体102的第一轴向端部108的轴向方向上从激发单元底部部分120延伸并且被插入到管状壳体102的第一轴向端部108中。
激发单元插入部分124的外表面可以与管状壳体102的第一轴向端部108的内表面物理接触，并且可以例如通过胶合被固定到管状壳体102。
在示例性实施例中，激发单元插入部分124的外径dE可以随着距激发单元底部部分120的距离的增加而减小。以这种方式，激发单元插入部分124到第一轴向端部108中的插入可以以简单的方式来执行。在这方面，也可以设想在邻近激发单元底部部分120的轴向端部处设置激发单元插入部分124，激发单元插入部分124的外径dE等于或略大于管状壳体102的第一轴向端部108的内径D1。以这种方式，激发单元插入部分124可以与管状壳体102的第一轴向端部108的内表面摩擦接合，以将激发单元118固定到管状壳体102。
如图1所示，光声气体分析仪100还可以包括激发单元窗口126，激发单元窗口126位于激发单元插入部分124的与激发单元底部部分120相对的轴向端部处。
激发单元窗口126可以被配置为传输由辐射源114发出的辐射。激发单元窗口126可以被配置作为过滤器。借助于过滤器126，辐射源114的辐射光谱可以被限制到窄的能带，以确保在给定时间仅单一类型的分子被激发，即，除了待检测的之外的其他类型的分子不会也被无意地激发，这可能降低测量精度。
在待分析气体中仅有单一类型的待检测气体分子的情况下，过滤器126可以被配置为具有固定的传输特性。可替代地，在待分析气体中具有不同激发能量的不同类型的待检测气体分子的情况下，可以采用具有可调传输特性的可调过滤器126。在操作中，可以改变过滤器126的传输特性以激发不同类型的分子。过滤器126可以包括或者可以被配置作为等离激元过滤器和/或法布里-珀罗干涉仪。
激发单元底部部分120、激发单元插入部分124和激发单元窗口126可以限定容纳激发元件106并且填充有惰性气体(诸如，氮气或惰性气体)的实质上气密性的体积127。被配置作为黑体辐射器的激发元件106的氧化可以借助于惰性气体来有效地避免。
如图1所示，光声气体分析仪100可以包括传感器单元128，传感器单元128将传感器110容纳在其中。传感器单元128可以至少部分地被插入到管状壳体102的第二轴向端部112中。
传感器单元128可以包括板状传感器单元底部部分130，传感器单元底部部分130位于管状壳体102外部并且具有大于管状壳体102的第二轴向端部112的内径D2的外径DS。如图1所示，传感器单元底部部分130可以与管状壳体102的第二轴向端部112的轴向端面132物理接触。以这种方式，传感器单元底部部分130可以用作用于关于管状壳体102而精确地定位传感器110的定位装置。
传感器单元128还可以包括传感器单元插入部分134，传感器单元插入部分134在管状壳体102的第二轴向端部112的轴向方向上从传感器单元底部部分130延伸并且被插入到管状壳体102的第二轴向端部112中。
传感器单元插入部分134的外表面可以与管状壳体102的第二轴向端部112的内表面物理接触，并且可以例如通过胶合被固定到管状壳体102。
在示例性实施例中，传感器单元插入部分134的外径dS可以随着距传感器单元底部部分130的距离的增加而减小。以这种方式，传感器单元插入部分134到管状壳体102的第二轴向端部112中的插入可以以简单的方式来进行。也可以设想在邻近传感器单元底部部分130的轴向最外端部处设置传感器单元插入部分134，传感器单元插入部分134的直径dS等于或略大于管状壳体102的第二轴向端部112的内径D2。以这种方式，传感器单元插入部分134可以与管状壳体102的第二轴向端部112的内表面摩擦接合，以将传感器单元128固定到管状壳体102。
气体腔室104可以被限定在激发单元118与传感器单元128之间。如图1所示，管状壳体102的壳体壁103可以包括用作待分析气体的入口/出口的若干通孔136a、136b。以这种方式，气体腔室104可以与其环境处于永久性流体流动连通。因此，可以以这种方式来实现对围绕光声气体分析仪100的气体的组成的永久性监测。
在示例性实施例(图1中未示出)中，可以采用直接检测方案，即，传感器110可以位于气体腔室104中，以检测由气体腔室104中的借助于激发元件106激发的气体分子生成的声波。在这样的直接检测方案中，传感器110的响应将随着由激发元件106选择性激发的给定类型的分子的含量的增加而增加。
可替代地，如图1所示，传感器110可以在气体腔室104外部位于由传感器单元底部部分130、传感器单元插入部分134和传感器单元窗口140限定的实质上气密性的参考气体腔室138中。参考气体腔室138可以填充有参考气体，参考气体包含气体腔室104中的待分析气体中的一种或几种类型的待检测气体。传感器单元窗口140可以对于由辐射源114发出的辐射是透明的，以便在参考气体腔室138中激发参考气体的分子。
借助于该设置，实现了差分检测方案。如果在气体腔室104中不存在待检测的类型的气体分子，则由辐射源114发出的辐射仅在参考气体腔室138中激发气体分子。如上所述，作为这种激发的结果生成了由传感器110可检测的声波。如果在气体腔室104中不存在待检测的类型的气体分子，则传感器响应是最大的。随着被容纳在气体腔室104中的气体中的待检测的类型的气体分子的含量的增加，与最大传感器响应相比，传感器响应减小，因为由辐射源114发出的辐射的一部分在气体腔室104中被吸收，使得参考气体腔室138中的辐射功率减小。传感器响应的这种减少指示气体腔室104中的感兴趣的类型的气体分子的含量。
传感器单元窗口140可以包括或者可以被配置作为过滤器，该过滤器被配置为选择性地传输由辐射源114发出的激发辐射。在待分析气体中要检测仅单一类型的气体分子的情况下，过滤器可以被配置为具有固定的传输特性。可替代地，在待分析气体中要检测具有不同激发能量的不同类型的气体分子的情况下，可以采用具有可调传输特性的可调过滤器。在操作中，可以改变过滤器的传输特性以激发不同类型的分子。过滤器可以包括或者可以被配置作为等离激元过滤器和/或法布里-珀罗干涉仪。
从图1所示的设置开始，可以通过省略传感器单元窗口140来提供直接检测方案。以这种方式，传感器单元128的内部将形成气体腔室104的一部分，使得由气体分子的选择性激发生成的声波将通过传感器110直接可检测，这意味着传感器响应随着待分析气体中的感兴趣的气体分子的浓度的增加而增加。
传感器110可以安装在传感器单元底部部分130上，并且可以包括穿过传感器单元底部部分130的电力和/或信号线142。另外，耦合到传感器110的读出电路144可以也可以安装在传感器单元底部部分130上，例如在传感器单元底部部分130的面向传感器单元128的内部的表面上。读出电路144可以被配置为分析由传感器110输出的信号并且确定待分析气体中的给定类型的气体分子的含量。读出电路144可以包括专用集成电路(ASIC)。
如图1所示，辐射源114和传感器110可以相对于彼此以面对面的关系被定位。以这种方式，由辐射源114发出的辐射朝着传感器110被发出。因此，以这种方式提供了能够在气体腔室104或参考气体腔室138中高效地激发气体分子的设置。
可以通过在管状壳体102的壳体壁103上设置反射器146来增加激发效率。如图1所示，管状壳体102的壳体壁103可以具有分层结构，分层结构具有对于激发辐射透明的径向内部层148以及被配置作为反射器146的径向外部层。径向内部绝缘层148可以由热绝缘材料制成。热绝缘材料的材料导热率可以小于20W/(m·K)，小于10W/(m·K)，或者甚至小于5W/(m·K)。
如图1所示，仅径向内部层148可以与激发单元118和/或传感器单元128物理接触。因此，在径向内部层148由热绝缘材料制成的情况下，激发元件106和传感器110可以以这种方式彼此热去耦合。
反射器146可以被配置作为薄金属膜。反射器146可以具有在红外线和/或可见光和/或紫外线频率范围内的至少20％或至少50％或甚至至少80％的反射率。
借助于设置在管状壳体102的壳体壁103上的反射器146，管状壳体102的作用类似于光纤，其能够高效地激发待检测的类型的分子。此外，反射器146可以抑制诸如环境光等外部辐射进入气体腔室104。以这种方式，可以避免气体腔室104中的分子的无意激发。
即使管状壳体102的壳体壁103在图1中被示出为具有实质上圆柱形形状，但是其形状不限于此。也可以想到例如具有矩形或多边形截面构造的其他形状。此外，也可以想到具有非直线轴向延伸的壳体壁103。
激发单元118和/或传感器单元128可以被提供作为预先组装的单元。以这种方式，光声气体分析仪100的制造可以如下以简单的方式来进行：简单地将激发单元118和/或传感器单元128插入到管状壳体102的相应的轴向端部中，以及将它们固定到管状壳体102，例如通过摩擦接合。
激发单元118和/或传感器单元128可以被配置作为晶体管外形(TO)罐。
在示例性实施例中，光声气体分析仪100可以具有约20mm的长度和约5mm的直径。光声气体分析仪100的这些示例性的外部尺寸示出，其可以容易地安装到诸如移动电话等移动设备中。应当注意，气体分析仪100可以替代地被配置作为非分散检测器，诸如非分散红外检测器(NDIR)。因此，其也可以具有光声气体分析仪100的上述结构，不同之处在于，传感器110没有被配置作为声波传感器，而是作为辐射检测器，该辐射检测器被配置为检测由辐射源114发出并且被传输通过待分析气体的辐射。类似于上述光声气体分析仪100，由辐射源114发出的辐射可以被配置为选择性地激发待分析气体中的特定类型的分子。待分析气体的吸光度水平与待分析气体中的给定类型的分子的含量相关。更具体地，待分析气体中的给定类型的分子的浓度越高，吸光度水平越高，并且传感器110的响应越低。因此，这样配置的气体分析仪的辐射传感器的响应指示给定类型的分子的含量。
下面，将描述本公开的各个方面。
示例1是一种气体分析仪。气体分析仪可以包括：具有壳体壁的管状壳体，壳体壁沿着管状壳体的轴向方向延伸并且围绕气体腔室，气体腔室被配置为将待分析气体容纳在其中；激发元件，其位于管状壳体的第一轴向端部处，并且被配置为以时变的方式来选择性地激发被容纳在气体腔室中的气体中待检测的特定类型的气体分子，从而生成声波；以及传感器，其位于管状壳体的第二轴向端部处，并且被配置为检测由激发元件生成的声波。
在示例2中，示例1的主题可选地还可以包括，激发元件包括或者被配置作为被配置为发出辐射的辐射源。辐射可以被适配为以时变的方式来选择性地激发待检测的类型的气体分子。
在示例3中，示例2的主题可选地还可以包括，辐射源被配置为发出电磁辐射。
在示例4中，示例3的主题可选地还可以包括，辐射源被配置为发出在红外和/或可见光和/或紫外频率范围内的电磁辐射。
在示例5中，示例4的主题可选地还可以包括，辐射源包括包含以下各项在内的组中的至少一项：黑体辐射器、光电二极管和激光器。
在示例6中，示例5的主题可选地还可以包括，辐射源包括被配置作为诸如膜的电可加热体的黑体辐射器。
在示例7中，示例2至6中任一项的主题可选地还可以包括被配置为选择性地传输由辐射源发出的预定能量的辐射的过滤器。
在示例8中，示例7的主题可选地还可以包括，过滤器被配置作为具有可调传输特性的可调过滤器。
在示例9中，示例7或8中任一项的主题可选地还可以包括，过滤器包括或者被配置作为等离激元过滤器和/或法布里-珀罗干涉仪。
在示例10中，示例1至9中任一项的主题可选地还可以包括激发单元，激发单元将激发元件容纳在其中。激发单元可以至少部分地被插入到管状壳体的第一轴向端部中。
在示例11中，示例10的主题可选地还可以包括，激发单元包括：板状激发单元底部部分，其位于管状壳体外部并且其外径大于管状壳体的第一轴向端部的内径；以及激发单元插入部分，其在第一轴向端部的轴向方向上从激发单元底部部分延伸。激发单元插入部分可以被插入到管状壳体的第一轴向端部中。
在示例12中，示例11的主题可选地还可以包括，激发单元插入部分的外径随着到激发单元底部部分的距离的增加而减小。
在示例13中，示例11或12中任一项的主题可选地还可以包括激发单元窗口，其位于激发单元插入部分的与激发单元底部部分相对的轴向端部处。
在示例14中，示例13和示例2至9中任一项的主题可选地还可以包括，激发单元窗口被配置为传输由辐射源发出的辐射。
在示例15中，示例14和示例7至9中任一项的主题可选地还可以包括，激发单元窗口被配置作为过滤器。
在示例16中，示例13至15中任一项的主题可选地还可以包括，激发单元底部部分、激发单元插入部分和激发单元窗口限定容纳激发元件并且填充有诸如氮气或稀有气体等惰性气体的实质上气密性的体积。
在示例17中，示例11至16中任一项的主题可选地还可以包括，激发元件安装在激发单元底部部分上。
在示例18中，示例1至17中任一项的主题可选地还可以包括传感器单元，传感器单元将传感器容纳在其中。传感器单元可以至少部分地被插入到管状壳体的第二轴向端部中。
在示例19中，示例18的主题可选地还可以包括，传感器单元包括：板状传感器单元底部部分，其位于管状壳体外部并且其外径大于管状壳体的第二轴向端部的内径；以及传感器单元插入部分，其在第二轴向端部的轴向方向上从传感器单元底部部分延伸。传感器单元插入部分可以被插入到管状壳体的第二轴向端部中。
在示例20中，示例19的主题可选地还可以包括，传感器单元插入部分的外径随着到传感器单元底部部分的距离的增加而减小。
在示例21中，示例19或20中任一项的主题可选地还可以包括传感器单元窗口，其位于传感器单元插入部分的与传感器单元底部部分相对的轴向端部处。
在示例22中，示例21和示例2至9中任一项的主题可选地还可以包括，传感器单元窗口被配置为传输由辐射源发出的辐射。
在示例23中，示例22和示例7至9中任一项的主题可选地还可以包括，传感器单元窗口被配置为过滤器。
在示例24中，示例21至23中任一项的主题可选地还可以包括，传感器单元底部部分、传感器单元插入部分和传感器单元窗口限定容纳传感器并且填充有待检测的类型的气体的实质上气密性的体积。
在示例25中，示例18至23中任一项的主题可选地还可以包括，传感器单元的内部限定气体腔室的至少一部分。
在示例26中，示例25的主题可选地还可以包括，传感器单元的内部与气体分析仪的外部永久性气体流动连通。
在示例27中，示例19至26中任一项的主题可选地还可以包括，传感器安装在传感器单元底部部分上。
在示例28中，示例10至17中任一项和示例18至27中任一项的主题可选地还可以包括，气体腔室的至少一部分在管状壳体的轴向方向上位于激发单元与传感器单元之间，并且在管状壳体的径向方向上由壳体壁来界定。
在示例29中，示例28的主题可选地还可以包括，管状壳体的壳体壁的界定气体腔室的部分包括至少一个通孔，至少一个通孔被形成为穿过该部分并且在气体腔室与气体分析仪的外部之间提供气体通道。
在示例30中，示例2至29中任一项的主题可选地还可以包括，管状壳体的围绕气体腔室的至少一部分或甚至整个壳体壁配备有反射器，反射器被配置为反射由辐射源发出的辐射。
在示例31中，示例30的主题可选地还可以包括，反射器具有在红外和/或可见光和/或紫外频率范围内的至少20％或至少50％或甚至至少80％的反射率。
在示例32中，示例30或31中任一项的主题可选地还可以包括，管状壳体的壳体壁具有分层结构，分层结构包括对于由辐射源发出的辐射透明的径向内部层和被配置作为反射器的径向外部层。
在示例33中，示例32的主题可选地还可以包括，径向内部层由热绝缘材料制成。
示例34是一种气体分析仪。气体分析仪可以包括：具有壳体壁的管状壳体，壳体壁沿着管状壳体的轴向方向延伸并且围绕气体腔室，气体腔室被配置为将待分析气体容纳在其中；辐射源，其位于管状壳体的第一轴向端部处并且被配置为发出电磁辐射，电磁辐射被配置为选择性地激发被容纳在气体腔室中的气体中待检测的特定类型的气体分子；以及传感器，其位于管状壳体的第二轴向端部处并且被配置为检测由辐射源发出的电磁辐射。
在示例35中，示例34的主题可选地还可以包括，辐射源被配置为发出在红外和/或可见光和/或紫外频率范围内的电磁辐射。
在示例36中，示例35的主题可选地还可以包括，辐射源包括包含以下各项在内的组中的至少一项：黑体辐射器、光电二极管和激光器。
在示例37中，示例36的主题可选地还可以包括，辐射源包括被配置作为诸如膜的电可加热体的黑体辐射器。
在示例38中，示例34至37中任一项的主题可选地还可以包括被配置为选择性地传输由辐射源发出的预定能量的辐射的过滤器。
在示例39中，示例38的主题可选地还可以包括，过滤器被配置为具有可调传输特性的可调过滤器。
在示例40中，示例38或39中任一项的主题可选地还可以包括，过滤器包括或者被配置作为等离激元过滤器和/或法布里-珀罗干涉仪。
在示例41中，示例34至40中任一项的主题可选地还可以包括激发单元，激发单元将辐射源容纳在其中。激发单元可以至少部分地被插入到管状壳体的第一轴向端部中。
在示例42中，示例41的主题可选地还可以包括，激发单元包括：板状激发单元底部部分，其位于管状壳体外部并且其外径大于管状壳体的第一轴向端部的内径；以及激发单元插入部分，其在第一轴向端部的轴向方向上从激发单元底部部分延伸。激发单元插入部分可以被插入到管状壳体的第一轴向端部中。
在示例43中，示例42的主题可选地还可以包括，激发单元插入部分的外径随着到激发单元底部部分的距离的增加而减小。
在示例44中，示例42或43中任一项的主题可选地还可以包括激发单元窗口，其位于激发单元插入部分的与激发单元底部部分相对的轴向端部处。
在示例45中，示例44的主题可选地还可以包括，激发单元窗口被配置为传输由辐射源发出的辐射。
在示例46中，示例45和示例38至40中任一项的主题可选地还可以包括，激发单元窗口被配置作为过滤器。
在示例47中，示例44至46中任一项的主题可选地还可以包括，激发单元底部部分、激发单元插入部分和激发单元窗口限定容纳辐射源并且填充有诸如氮气或稀有气体等惰性气体的实质上气密性的体积。
在示例48中，示例42至47中任一项的主题可选地还可以包括，辐射源安装在激发单元底部部分上。
在示例49中，示例34至48中任一项的主题可选地还可以包括传感器单元，传感器单元将传感器容纳在其中。传感器单元可以至少部分地被插入到管状壳体的第二轴向端部中。
在示例50中，示例49的主题可选地还可以包括，传感器单元包括：板状传感器单元底部部分，其位于管状壳体外部并且其外径大于管状壳体的第二轴向端部的内径；以及传感器单元插入部分，其在第二轴向端部的轴向方向上从传感器单元底部部分延伸。传感器单元插入部分可以被插入到管状壳体的第二轴向端部中。
在示例51中，示例50的主题可选地还可以包括，传感器单元插入部分的外径随着到传感器单元底部部分的距离的增加而减小。
在示例52中，示例50或51中任一项的主题可选地还可以包括传感器单元窗口，其位于传感器单元插入部分的与传感器单元底部部分相对的轴向端部处。
在示例53中，示例52的主题可选地还可以包括，传感器单元窗口被配置为传输由辐射源发出的辐射。
在示例54中，示例53和示例38至40中任一项的主题可选地还可以包括，传感器单元窗口被配置作为过滤器。
在示例55中，示例49至54中任一项的主题可选地还可以包括，传感器单元的内部限定气体腔室的至少一部分。
在示例56中，示例55的主题可选地还可以包括，传感器单元的内部与气体分析仪的外部永久性气体流动连通。
在示例57中，示例50至56中任一项的主题可选地还可以包括，传感器安装在传感器单元底部部分上。
在示例58中，示例41至48中任一项和示例49至57中任一项的主题可选地还可以包括，气体腔室的至少一部分在管状壳体的轴向方向上位于激发单元与传感器单元之间，并且在管状壳体的径向方向上由壳体壁来界定。
在示例59中，示例58的主题可选地还可以包括，管状壳体的壳体壁的界定气体腔室的部分包括至少一个通孔，至少一个通孔被形成为穿过该部分并且在气体腔室与气体分析仪的外部之间提供气体通道。
在示例60中，示例34至59中任一项的主题可选地还可以包括，传感器被配置作为或包括光电二极管和/或热电偶。
在示例61中，示例34至60中任一项的主题可选地还可以包括，管状壳体的围绕气体腔室的至少一部分或甚至整个壳体壁配备有反射器，反射器被配置为反射由辐射源发出的辐射。
在示例62中，示例61的主题可选地还可以包括，反射器具有在红外和/或可见光和/或紫外频率范围内的至少20％或至少50％或甚至至少80％的反射率。
示例63是一种包括示例1至62中任一项的气体分析仪的移动设备。
在示例64中，示例63的移动设备可被配置作为移动电话。
虽然已经参考具体示例特别地示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求来指示，并且因此旨在包括落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。

Claims (23)

1.一种气体分析仪，包括：
具有壳体壁的管状壳体，所述壳体壁沿着所述管状壳体的轴向方向延伸并且围绕气体腔室，所述气体腔室被配置为将待分析气体容纳在其中；
激发元件，位于所述管状壳体的第一轴向端部处，并且被配置为以时变的方式来选择性地激发特定类型的气体分子以生成声波；
传感器，位于所述管状壳体的第二轴向端部处，并且被配置为检测由所述激发元件生成的声波；
传感器单元，将所述传感器容纳在其中，其中所述传感器单元至少部分地被插入到所述管状壳体的所述第二轴向端部中，所述传感器单元包括：
板状传感器单元底部部分，位于所述管状壳体外部，并且具有大于所述管状壳体的所述第二轴向端部的内径的外径，
传感器单元插入部分，在从所述第二轴向端部朝向所述第一轴向端部的轴向方向上从所述传感器单元底部部分延伸，其中所述传感器单元插入部分被插入到所述管状壳体的所述第二轴向端部中，
传感器单元窗口，位于所述传感器单元插入部分的与所述传感器单元底部部分相对的轴向端部处，使得所述传感器单元插入部分在所述管状壳体内从所述传感器单元底部部分延伸到所述传感器单元窗口；
其中所述传感器单元底部部分、所述传感器单元插入部分和所述传感器单元窗口包围实质上气密性的参考气体腔室，所述参考气体腔室由所述传感器部分地占据并且填充有待检测类型的气体。
2.根据权利要求1所述的气体分析仪，
其中所述激发元件包括或者被配置作为辐射源，所述辐射源被配置为发出辐射，其中所述辐射被适配为以时变的方式来选择性地激发待检测的类型的气体分子。
3.根据权利要求2所述的气体分析仪，
其中所述辐射源被配置为发出电磁辐射。
4.根据权利要求3所述的气体分析仪，
其中所述辐射源被配置为发出在红外和/或可见光和/或紫外频率范围内的电磁辐射。
5.根据权利要求4所述的气体分析仪，
其中所述辐射源包括包含以下各项在内的组中的至少一项：黑体辐射器、光电二极管和激光器。
6.根据权利要求5所述的气体分析仪，
其中所述辐射源包括被配置作为电可加热体的黑体辐射器。
7.根据权利要求2所述的气体分析仪，
还包括过滤器，所述过滤器被配置为选择性地传输由所述辐射源发出的预定能量的辐射。
8.根据权利要求7所述的气体分析仪，
其中所述过滤器被配置作为具有可调传输特性的可调过滤器。
9.根据权利要求2所述的气体分析仪，
包括激发单元，所述激发单元将所述激发元件容纳在其中，其中所述激发单元至少部分地被插入到所述管状壳体的所述第一轴向端部中。
10.根据权利要求9所述的气体分析仪，
其中所述激发单元包括：
板状激发单元底部部分，位于所述管状壳体外部，并且具有大于所述管状壳体的所述第一轴向端部的内径的外径，以及
激发单元插入部分，在所述第一轴向端部的轴向方向上从所述激发单元底部部分延伸，其中所述激发单元插入部分被插入到所述管状壳体的所述第一轴向端部中。
11.根据权利要求10所述的气体分析仪，
还包括激发单元窗口，所述激发单元窗口位于所述激发单元插入部分的与所述激发单元底部部分相对的轴向端部处。
12.根据权利要求11所述的气体分析仪，
其中所述激发单元窗口被配置作为过滤器，所述过滤器被配置为选择性地传输由所述辐射源发出的预定能量的辐射。
13.根据权利要求11所述的气体分析仪，
其中所述激发单元底部部分、所述激发单元插入部分和所述激发单元窗口限定容纳所述激发元件并且填充有惰性气体的实质上气密性的体积。
14.根据权利要求13所述的气体分析仪，其中所述惰性气体包括氮气或稀有气体。
15.根据权利要求1所述的气体分析仪，其中所述传感器单元插入部的外表面与所述管状壳体的内表面物理接触。
16.根据权利要求2所述的气体分析仪，
其中所述传感器单元窗口被配置作为过滤器，所述过滤器被配置为选择性地传输由所述辐射源发出的预定能量的辐射。
17.根据权利要求1所述的气体分析仪，
包括：激发单元，所述激发单元将所述激发元件容纳在其中，其中所述激发单元至少部分地被插入到所述管状壳体的所述第一轴向端部中，
其中所述气体腔室的被配置为容纳待分析气体的至少一部分在所述管状壳体的轴向方向上位于所述激发单元与所述传感器单元之间，并且在所述管状壳体的径向方向上由所述壳体壁来界定。
18.根据权利要求17所述的气体分析仪，
其中所述管状壳体的所述壳体壁的界定所述气体腔室的部分包括至少一个通孔，所述至少一个通孔被形成为穿过所述部分并且在所述气体腔室与所述气体分析仪的外部之间提供气体通道。
19.根据权利要求2所述的气体分析仪，
其中所述管状壳体的围绕所述气体腔室的至少一部分或甚至整个壳体壁配备有反射器，所述反射器被配置为反射由所述辐射源发出的辐射。
20.根据权利要求19所述的气体分析仪，
其中所述管状壳体的所述壳体壁具有分层结构，所述分层结构包括对于由所述辐射源发出的辐射透明的径向内部层和被配置作为所述反射器的径向外部层。
21.根据权利要求20所述的气体分析仪，
其中所述径向内部层由热绝缘材料制成。
22.一种气体分析仪，包括：
具有壳体壁的管状壳体，所述壳体壁沿着所述管状壳体的轴向方向延伸并且围绕气体腔室，所述气体腔室被配置为将待分析气体容纳在其中；
激发元件，位于所述管状壳体的第一轴向端部处，并且被配置为以时变的方式来选择性地激发特定类型的气体分子以生成声波；
传感器，在所述管状壳体的第二轴向端部处位于参考气体腔室中，并且被配置为检测由所述激发元件生成的声波；
激发单元，将所述激发元件容纳在其中，其中所述激发单元至少部分地被插入到所述管状壳体的所述第一轴向端部中，所述激发单元包括：
板状激发单元底部部分，位于所述管状壳体外部，并且具有大于所述管状壳体的所述第一轴向端部的内径的外径，
激发单元插入部分，在从所述第一轴向端部朝向所述第二轴向端部的轴向方向上从所述激发单元底部部分延伸，其中所述激发单元插入部分被插入到所述管状壳体的所述第一轴向端部中，
激发单元窗口，位于所述激发单元插入部分的与所述激发单元底部部分相对的轴向端部处，使得所述激发单元插入部分在所述管状壳体内从所述激发单元底部部分延伸到所述激发单元窗口；
其中所述激发单元底部部分、所述激发单元插入部分和所述激发单元窗口包围实质上气密体积，所述气密体积由所述激发元件部分地占据并且填充有惰性气体，并且
其中所述激发单元插入部分的外表面与所述管状壳体的内表面物理接触。
23.根据权利要求22所述的气体分析仪，其中限定的所述气密体积位于所述激发单元窗口与所述激发元件之间，并且其中所述激发单元窗口位于所述激发单元的沿所述轴向方向的远端。
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