CN108291849B - 光学压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由两个膜构成的光学压力传感器，诸如麦克风，但是其中声音不是垂直于膜到达而是从侧面进入。如在Fabry‑Perot那样，膜可以是平行的，或者像气楔剪切干涉仪那样稍微斜。压力传感器使用干涉读出，并且由具有基本相同特性的两个膜组成，其中至少一个膜部分透射且部分反射，而另一个膜至少部分反射，膜被由分隔器部件限定的腔分隔开，其中膜之间的距离是可变的以提供移位敏感的Fabry‑Perot谐振器，并且其中两个膜具有被密封或基本上以人们希望测量的频率密封的共同背部体积，并且其中，压力增加导致膜之间的距离沿相反的方向移动。

Description

光学压力传感器
本发明涉及使用干涉读出的光学压力传感器。
直到最近，诸如麦克风的压力传感器已经基于电容结构和阻抗测量。这具有许多与以下相关的劣势：灵敏度、高压预载、膜相对于背电极的定位、由在背电极和膜之间的挤压膜效应产生的噪声、前置放大器的高质量要求以及膜必须有足够的预应力以避免膜被吸入背电极。这些缺点导致昂贵且复杂的解决方案。
最近得到了几种使用光学读出的解决方案。在US2004/0130728中，使用调制光栅来测量膜移动。在US2005/0018541中描述了一种改进，其中使用具有调制衍射效率的衍射结构，例如用于测量压力。在US2005/0105098中，描述了Fabry-Perot结构，其中在一个表面中具有集成检测器，并且膜由另一个表面构成，以及US5832157和US7359067描述了人们可以如何使用与Fabry-Perot传感器有关的波长受控激光器，以及如何使用波长可以提供最佳响应。波长的控制通常需要控制通过二极管激光器的温度和电流，并且经常包括诸如Peltier元件、温度传感器以及用于控制和调节的电子电路等额外元件。
上述解决方案具有共同的要求，即用于生产传感器元件的极其精确的加工和许多工艺步骤，或者需要全面的控制和调节方法。另外，传感器原理易受外部振动影响。因此，本发明的目的是提供一种用于以上提出的问题的改进的解决方案。
在下文的一个或多个实施方案中可实现本公开的各方面。
1)一种光学压力传感器，其使用压力变化的干涉读出，所述光学压力传感器包括具有基本相似机械特性的两个膜，其中，所述两个膜之中的至少一个膜部分透射且部分反射，并且其中，第二膜至少部分反射，所述两个膜被腔分隔开，所述腔由保持所述两个膜之间的距离的分隔器部件限定，所述两个膜由此提供干涉仪，所述光学压力传感器还包括用于感测在所述两个膜之间的距离变化的读出单元，并且
其中，所述腔限定在所述两个膜之间的第一体积相对于所述两个膜外部的第二体积基本上是密封的，其中，在所述第一体积和所述第二体积中的一个体积表示参考体积，而另一个体积为受到压力变化的传感器体积，使得所述第一体积和所述第二体积之一中的压力变化导致在所述两个膜之间的距离发生变化，所述两个膜沿相反的方向移动。
2)根据1)所述的光学压力传感器，其中，由所述两个膜限定的所述腔在至少一侧上具有开口，所述开口用于接收所述压力变化从而构成所述传感器体积，所述压力变化的传播方向因此平行于所述两个膜。
3)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜之间的所述腔与环境中的压力变化相连通，从而构成所述传感器体积，而所述两个膜外部的体积被包围在所述参考体积中。
4)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜之间的所述腔构成所述参考体积的至少一部分，而所述两个膜外部的体积构成受到压力变化的所述传感器体积。
5)根据1)所述的光学压力传感器，所述光学压力传感器和两个膜由两个对称部分制成，每个部分限定一个膜和凹陷，所述两个膜和凹陷限定在所述两个膜和所述凹陷之间的腔。
6)根据5)所述的光学压力传感器，其中，所述对称部分由硅盘加工而成，所述两个膜由例如氮化硅制成。
7)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜中的一个膜相对于另一个膜倾斜，以便在与所述两个膜相互作用的光中提供干涉图案，并且其中，因所述压力变化导致的在所述干涉图案的变化中的至少一部分被所述读出单元读取。
8)根据7)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，并且其中，通过以下方式来获得所述倾斜：在一端处加工/蚀刻高度差、沉积膜材料、并且然后从所述晶片的背面自由蚀刻所述膜，由此在所述膜材料中的应力拉伸所述膜，使得所述膜设置有相对于表面的原始取向的倾斜角。
9)根据7)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，并且其中，所述倾斜是通过使用静电力拉动所述两个膜之一的一部分来形成的。
10)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜是平行的，以便提供Fabry-Perot干涉仪，由所述压力变化产生的在图案中的变化之中的至少一部分被所述读出单元读取。
11)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述分隔器部件适于调整在所述两个膜之间的距离并因此调整所述干涉仪的工作点。
12)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述读出单元包括朝向所述两个膜发送光的至少一个光源和接收从所述两个膜透射或反射的光的至少一个检测器，以便测量所接收的光中的取决于在所述两个膜之间的距离的变化的改变。
13)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述读出单元包括光学元件，例如透镜，用于提供沿着基本上垂直于所述两个膜中的至少一个膜的光轴稍微发散或会聚的光，以便提供在与所述两个膜相互作用之后的干涉图案，所述干涉图案的至少一部分由至少一个检测器读取。
14)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，在沉积膜材料之前将一个或更多个凹陷加工或蚀刻到所述晶片中，并且其中，所述凹陷向自由蚀刻膜的产生形式给予形状，使得所述两个膜之间的若干不同的距离被获得，并被光学地读取。
15)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，包括被加工或蚀刻到所述晶片中的凹陷，所述两个膜的凹陷在所述两个膜的中心部分中部分重叠，以便在所述两个膜之间的至少三个不同的距离被获得，并被光学地读取。
16)根据14)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜包括一个或更多个沟槽，所述沟槽在顶部和底部具有尖锐的角度，所述沟槽被定位在适于提供高的膜间距的凹陷的周围，并且这样使所述凹陷周围的区域变硬，使被凹陷的区域相对平坦。
17)根据16)所述的光学压力传感器，其中，所述沟槽填充有合适的材料以增加刚度。
18)根据1)所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，其中，在被选择用于产生膜的区域内蚀刻没有尖锐的角或边缘的沟槽，使得所述膜在沉积和自由蚀刻时将拉伸，减小所述膜中的应力。
19)一种气体传感器，包括根据前述中任一项所述的光学压力传感器，其中，气体存在于所述传感器体积中，所述气体传感器包括具有选定波长的脉冲或波长调制的辐射源，所述选定波长的特征在于能够激发待被检测的特定气体，读出单元适于检测指示所述特定气体的存在的、脉冲式辐射的频率处的压力变化。
20)根据19)所述的气体传感器，其中，半透膜被用作声学低通滤波器，所述声学低通滤波器使所述气体通过，抑制外部噪声进入所述气体传感器以及减少光声信号泄漏到环境中。
21)根据20)所述的气体传感器，其中，在所述半透膜和光学压力传感器之间形成检测体积，并且其中，该检测体积设置有若干窗口，以便对相同气体样本利用若干不同的电磁辐射源。
22)根据20)所述的气体传感器，其中，检测体积形成在与所述光学压力传感器相同的硅盘中，但是其中，所述检测体积通过通道联接到所述传感器体积，并且其中，所述检测体积中的壁透射用于分析所述气体的所选定的电磁辐射。
23)根据20)所述的气体传感器，包括位于所述半透膜外部的麦克风和扬声器，并且其中，主动降噪用于产生反声，从而降低主要处于用于光声气体检测的频率或频率范围的、所述半透膜处的声音幅度。
24)根据20)所述的气体传感器，其中，声学陷波滤波器被定位于所述半透膜的外部，并且其中，通向所述声学陷波滤波器中的储存空间的开口由气密膜覆盖，所述气密膜足够薄且足够柔性以不影响所述声信号，并确保所述气体不会扩散到谐振器体积中。
25)根据24)所述的气体传感器，其中，所述气密膜被加热，使得所述气体传感器可以在不改变所述声学陷波滤波器的响应的情况下在低温下使用。
26)根据20)所述的气体传感器，其中，所述半透膜允许气体进入所述参考体积，从而为静压和低于检测频率的频率提供压力平衡。
27)根据26)所述的气体传感器，其中，所述半透膜让与到达所述两个膜之间的体积相同的压力通到背部体积，使得外部噪声影响两侧相同的量并且减少来自外部噪声的影响，尤其是减少关于所述检测频率的影响。
28)根据19)所述的气体传感器，其中，吸附单元集成在用于气体检测的体积中，并且其中，空气以给定的时间被泵送或吸入通过所述吸附单元，其中，在流动被停止之后，被吸附气体被释放，并由此对释放的气体进行分析。
29)根据19)-28)中任一项所述的气体传感器，其中，两个这样的气体传感器被并行使用，但是其中一个气体传感器分析气体时无气流，而另一个气体传感器从所述气流中吸附所述气体，并且在给定的时间后改变模式，第一个气体传感器进行吸附，同时另一个气体传感器进行分析。
30)根据1)所述的光学压力传感器，其中，压力的增加导致两个膜的位置的基本相等的变化。
31)根据1)所述的光学压力传感器，其中，一单元被使用来主动调节所述光学压力传感器的背部体积中的压力，以调节所述两个膜之间的距离并提供最佳工作点。
32)根据1)所述的光学压力传感器用作选定频率组或频率范围内的麦克风的用途。
33)根据1)所述的光学压力传感器利用磁特性测量诸如氧气的气体或流体的用途。
本发明涉及一种压力传感器，例如测量压力波动的麦克风，其包括两个膜，其中声音或压力波不以垂直于膜的角度到达，而是从侧面到达，如图1所示。膜可以如Fabry-Perot中的一个表面那样平行配置，或者如在空气楔剪切干涉仪中一样稍微不平行。https://en.wikipedia.org/wiki/Air-wedge_shearing_interferometer。
在压力变化时，膜之间的距离改变，并且可以如同众所周知地根据Fabry-Perot和气楔剪切干涉测量法光学读出距离变化。如果膜具有相同的厚度和尺寸，并且具有相同的应力(柔软度)，则外部振动将在相同方向上基本上以相同的幅度影响它们，而测量的声音或压力波会使膜沿相反的方向移动。如果测量膜之间的距离，则这种传感器因此将受外部振动和噪声的影响较小。这在许多应用中都是有利的，例如，当非常微弱的信号被检测并且在嘈杂的环境中使用时。这种用途是与气体传感器相关的光声检测，其中需要检测非常微弱的信号，但是其中外部振动和外部噪声经常受到限制。
在光声检测中，使用脉冲光源来激发气体介质或类似物体，其中光被介质吸收并且膨胀，以脉冲光源的频率产生声音信号。在这些应用中经常使用非常低的频率，并且本发明非常适合于提供在低频处具有高灵敏度的传感器。膜可以制成非常柔软(低张力)，并且因此对低频敏感。如果在电容麦克风中使用这种软膜，则膜将被拉入背电极，并且麦克风不起作用。由于本发明不包括阻挡入口的膜，因此与许多麦克风一样，可能将气体介质样本定位在膜之间。这也使得可能在膜之间或在膜附近提供吸附单元，使得可能通过随时间吸附气体来浓缩气体样本，并且随后将其释放到由膜限定的小体积中。这也可能用相对简单的传感器测量非常低的气体浓度。通过使用半透膜(诸如，孔径介于0.1和50微米之间的烧结过滤器，并且其中过滤器的厚度在0.1和3mm之间)，可以制造允许气体进入同时过滤消除来自环境的低频噪声并且还阻止光声信号泄漏的声学过滤器。该技术是众所周知的，例如见于US4818882和CH689925。通过将这种已知技术与本发明相结合，可能提供一种非常适合于抑制来自外部的噪声和振动同时检测来自光声处理的非常微弱的信号的系统。然而，这可以通过增加有源和无源滤波器以消除由光声传感器使用的一个或更多个频率内的外部噪声的方式来改善。
由于在两个反射表面之间使用干涉读出原理，因此表面之间的距离可以相对较大，并且出于实际原因，距离应该大于10微米，以避免挤压膜效应，挤压膜效应阻碍机械运动或产生噪声。膜之间的实际距离可以在10微米至10mm的范围内。
在平行干涉仪中，可能通过调谐光的波长来调谐工作点。或者当响应最为线性时，或达到最高动态范围时，工作点通常将接近最大灵敏度。光源通常是二极管激光器1，并且可以通过改变通过二极管激光器的温度和/或电流来调谐波长。还可以通过改变膜之间的距离来调谐工作点，例如通过改变PZT元件、静电力、热膨胀等，工作点也可以通过改变准直光相对于膜的角度(例如，通过相对于透镜移动激光芯片，或者通过改变膜相对于准直光的角度)来进行改变。
如果膜稍微不平行，则通过膜的准直光将提供干涉图案，例如线性图案，并且人们可以在1D或2D阵列中检测该图案。可选地，可以通过让激光小于100％准直但让它发散或收敛较弱来获得干涉图案，然后用检测器阵列对其进行检测。或者，可能在膜中提供小的凹陷(或平坦的平行凹陷)，从而在干涉仪中提供几个不同的距离，但是其中每个距离都位于特定区域中以允许在相应的检测器中读出每个距离。有利地，可能更改距离以便获得或基本上获得0°和90°、或者0°、120°和240°、或者0°、60°和120°或者例如如US2016/0138906(Lacolle)中所公开的提供良好灵敏度或动态的其他组合的干涉信号中的相移。简单来说，可以采样几个通道来线性化信号和/或扩展动态范围。作为凹陷的替代方案，可能在相同的位置提供一层材料，从而改变光路长度，并且可以获得干涉信号中所需的相移。
以下将参考通过示例的方式示出的附图来描述本发明。
图1示出了本发明的优选实施例的横截面。
图2示出了使用会聚光的实施例的横截面。
图3示出了使用发散光的实施例的横截面。
图4示出了使用一个倾斜膜的实施例的横截面。
图5示出了使用一个倾斜膜的第二实施例的横截面。
图6示出了使用一个倾斜膜的第三实施例的横截面。
图7示出了在不同位置使用不同距离的凹陷的实施例的横截面。
图8示出了使用一个膜上的凸起用于在不同位置产生不同距离的实施例的横截面。
图9示出了在使用两个膜中的凹陷以获得不同位置处的不同距离的实施例中的两个膜的横截面。
图10示出了在膜中间的凹陷的典型位置。
图11示出了用于产生三个或四个高度或距离的过程，每个膜仅具有一个凹陷。
图12示出了本发明的使用有源压力源来改变工作点的实施例的横截面。
图13示出了由硅晶片加工的实施例的横截面。
图14示出了安装有半透膜的图13中的部件。
图15示出了用于在硅晶片上提供倾斜膜的方法。
图16示出了用于张力松弛膜(包括凹陷)的可能的生产方法。
图17示出了本发明的用作光声气体检测器的实施例的横截面。
图18示出了本发明的用作包括有源降噪的光声气体传感器的实施例的横截面。
图19示出了用作光声气体检测器的实施例(包括用于抑制噪声的无源滤波器)的横截面。
图20示出了本发明的用作光声气体检测器的实施例(但是其中气体是在与膜连接的室中被激发的)的横截面。
图21示出了本发明的用作气体检测器(包括吸附单元)的横截面。
图22示出了本发明的用作光声气体检测器的实施例(但是其中气体是在与膜相连的室中被激发的)的另一横截面。
图23示出了用于产生具有受控高度差的膜的过程。
图1示出了本发明的原理，包括光学压力传感器(例如光学麦克风)，其包括两个膜3、4，但是其中声源10位于膜的侧面。膜被安装在载体结构5上，并且分隔器部件6以选定的距离将膜隔离。膜3、4、载体结构5、分隔器部件6和封闭该结构的外壳8一起构成用于要测量的声频的密封或几乎密封的单元。封闭体积因此也代表两个膜片响应于体积中的压力波动而移动的共同背部或参考体积，因此充当传感器体积。如果这是一个绝对压力表，则该单元必须完全密封，但对于麦克风，通常使用泄漏通道来提供压力均衡。根据要测量的压力或声波的频率，泄漏通道通常可具有0.01至10秒之间的时间常数。
膜3、4材料可以取决于应用以及可用的生产，并且可以从具有足够硬度、柔韧性和强度的大范围材料中选择，根据在系统的特定用途中的环境条件以及合适的反射和透射特性进行选择。
如上所述，压力升高会使膜之间的距离改变。膜3、4典型地来自部分反射且部分透射的材料，以便一起提供干涉仪。如果它们基本平行，将构成Fabry-Perot干涉仪。通过从光源1发射在膜之间具有足够长的相干长度的光，人们可以通过使用至少一个光传感器检测透射通过干涉仪的光强度的变化或通过使用一维或二维检测器阵列检测干涉仪的检测器侧处的干涉图案中的所得变化，来在检测器或检测器阵列7上测量膜之间的相对位置的变化，例如如US2016/0138906中所讨论的。典型地，光源1将是激光器或窄带LED。如果需要准直或几乎准直的光束，则可以在光源和膜之间使用光学元件2。这通常可以是透镜，通常是折射或衍射、或反射光学器件。在图1中，光以基本垂直于膜的角度透射。在某些情况下，人们将避免反射回光源1并且可能选择具有通过膜的稍微板条式的传播方向。
分隔器部件6的主要目的是提供容纳膜的载体结构之间的、基本上固定的距离，但分隔器部件6也可以由改变距离的材料制成(诸如PZT(压电换能器))，从而响应于施加电压而改变距离。这种改变距离的材料可以用于控制膜之间的距离，并且从而优化用于干涉读出的工作点。工作点也可以通过改变光源1的波长来进行优化。
图2显示了人们可以如何使用会聚激光来形成干涉图案9。不同的入射角给予光不同的传播路径，并产生干涉图案。干涉图案将取决于透镜2如何成形。透镜可以使光在一个方向上相对于光轴准直，同时在另一个方向稍微会聚，这将需要与圆柱形光学器件组合的普通透镜。在现代光学器件中，有可能产生基本上任何所需的透镜特性。然后可以通过1D或2D检测器阵列或具有环形段或环形段部件的检测器来读取干涉图案。
图3显示了人们可以如何使用发散激光来形成干涉图案9。如上所述，光的不同角度将获得不同的传播路径长度，并且从而产生干涉图案。干涉图案将取决于透镜如何成形。如图3所示，透镜可以使光在一个方向上准直并且在另一个方向上稍微发散，这可能需要与圆柱形光学器件(诸如，柱面透镜)组合的普通透镜。一个或更多个透镜可以使用折射光学器件或衍射光学器件来进行制造。可以使用1D或2D检测器阵列或具有环形段或部分环形段的检测器读出干涉图案。
如果人们选择根据本发明的实施例使用用于微加工诸如硅的半导体的方法来制造压力传感器，则容易提供平行的膜。然而，制造具有受控角度的膜可能更复杂。
图4示出了人们可以如何组合使用间隔件12不平行的膜。通过膜的光线可以是准直的，发散的或会聚的。如果光被准直并且膜在一个方向上平行并且在另一个方向上略微不平行，则可以在一维1D阵列上检测线性图案。分隔器部件可以是可调整的，使得距离通过例如施加特定电压而改变。这样就可以通过调整高度从而获得有用的操作工作点，来使用一个单独的检测器元件。
图5显示了另一种获得非平行膜的方法。膜可以是微加工的，并且通过微加工一侧的高度差或使膜制造在楔形晶片上的方式而使膜不平行。在这两种情况下，人们都可以使用非常平行的分隔器部件6，并且同时获得膜之间的受控角度。
图6显示了另一种获得膜之间角度的方法。例如，通过拉动膜11的一端(例如，以本身已知的方式使用在载体结构5上的电极和靠近膜4的边缘的另一个电极11之间的静电力)，人们可以使膜不平行。根据材料和电压，有时可能会将膜置于永久位置，以免永久施加电压。在原理上，这可以用来收紧几乎没有张力的膜，或者控制距离以获得最佳的工作点。
图7显示了如何可以在不同区域提供不同的光路长度。使用准直光照明的两个膜之间的干涉图案将随着距离而变化，并且图案将针对每半个波长重复其自身。如果反射相对较低(通常小于50％)，则干涉图案变化慢，因此可能找到代表具有良好灵敏度和可用线性区域(最佳或接近最佳工作点)的距离。如果膜是由几个不同的高度制成的，则可能找到一个可以用作工作点的区域并使用它。或者可能找到许多明确定义的距离，并且如US2016/0138906中所讨论的那样，使用这种方法来重建多个波长段上的膜移动。
图8示出了本发明的一个实施例的横截面，该实施例使用膜上的凸起针对不同的位置产生不同的膜距离。该凸起例如可以是略微球形以便产生环形干涉图案，或者该凸起可以是三角形或锯齿形。该点提供干涉图案，其变化到足以找到一个可用的工作点，或者可测量在几个干涉阶段上的相对位置的变化。
图9示出了本发明的实施例中的膜3、4的横截面，该实施例使用凹陷以用于在沿膜表面的不同位置处的膜的反射表面之间产生不同的距离。通过在上膜中形成凹陷29，可能相对于平坦膜产生两个不同的高度24、25。如果第二膜在反射表面中也具有凹陷，那么如果两个膜上的凹陷28、29具有不同的高度，则可能在膜的反射表面之间产生四个不同的距离24、25、26、27，并且如果凹陷具有相同的高度，则可能产生三个不同的膜距离，这是因为从凹陷到非凹陷的距离25、27将是相同的。
图10示出了从上面看到的膜上的凹陷如何可以定位在膜的中间使得准直激光可以用来照亮整个区域，其中2x2检测器可以直接定位在膜下面而没有附加光学器件。膜中心的位置也会在压力波动期间提供最大的距离变化。
图11示出了人们可以如何采用每个膜仅具有一个凹陷的方式通过使凹陷相对于膜中心和光轴相对于凹陷彼此旋转以使凹陷部分重叠，来提供三个或四个不同膜间距。在使用适合于制造本发明实施例中使用的若干膜的硅晶片的生产工艺中，可能在安装在一起之前使半月形凹陷25、27旋转45度。如果使用两个这样的晶片，其中一个具有凹陷25并且另一个具有凹陷27，则翻转一个并将它们放置在彼此的顶部，且凹陷的同一内侧(或同一外侧)部分重叠，可以在凹陷具有相同深度时在膜之间提供三个不同的距离，而如果凹陷是不同的则在膜之间提供四个距离，因为这些距离将在凹陷24、第一凹陷25、第二凹陷27以及第一凹陷和第二凹陷的和26内。通常可以在硅盘上产生10×10个这样的膜，并且然后将两个盘顶侧抵靠顶侧或底侧抵靠底侧而结合在一起。
在凹陷25、27中的每个凹陷可以是半月形的或矩形的，或者可以由在由例如上述凹陷25、27限定的区域内彼此相邻的两个较小的凹陷构成，以便一个较小的凹陷与其他膜上的凹陷重叠，并且另一个较小的凹陷不重叠。两个小凹陷的优点在于，在膜自由时，相比于较大的凹陷，侧壁和凹陷中的区域之间的关系将使较小的凹陷更加刚性，并且更好地保持其形状。
在图12中显示了本发明的可选实施例，为传感器提供了可用的工作点。通过使用扬声器43(或能够在背部体积内产生压力差的任何设备)(优选地具有收紧的背部体积)，其可以产生麦克风背部体积内部的受控压力(由扬声器或压力发生器的动态范围限制)，以便膜之间的距离接近或处于最佳工作点。通过增加背部体积中的压力，膜将被推到一起，或者通过减小背部体积中的压力，膜将被拉开。通过使用来自干涉读出的反馈，可以调整背部体积中的压力以获得可用的工作点。这可能不适用于必须保持恒定工作点的传感器：1)由于外部压力和温度的变化会导致扬声器的动态范围不足，或者2)在背部体积泄漏或装有压力均衡器的情况。然而，如果足以在有限的时间段内保持最佳工作点，则解决方案可能很有用。
在图13中显示了适合于例如制造带有两个硅盘的IR透射窗口30的外箱34的可能的制造方法，其中两个基本相同的硅盘顶部与顶部安装在一起。在这种情况下，使用湿法蚀刻在600μm厚的硅晶片31中制造例如400μm的凹陷32。在同一侧上蚀刻较浅(例如，50μm深)的凹陷33，并且通过在它们之间加工一个通道将其连接到第一凹陷32。然后人们可以在晶片上和在通过从另一侧自由蚀刻(free etching)将构成膜中的一个膜的凹陷中提供诸如氮化硅的材料。通过使用相同处理来制造两个相同的盘并使它们具有类似的凹陷以及将它们连同凹陷朝向彼此结合在一起，可以产生测量箱区域34和两个相对的膜之间的腔。最后，可以使用湿法蚀刻从外部释放膜35。然后，可以如上所述通过将来自光源1以及可能的透镜2的光束穿过膜3、4透射到检测器或检测器阵列7来读取膜运动。
根据该实施例，如果待分析的气体被扩散或泵入测量箱区域34中，则可以在光声应用中分析气体样本，并且然后用相关波长的光(未示出)照射气体以便提供声音信号。声音信号然后将经由通道传送到膜，从而提供膜之间可被测量的运动。如果腔室中的气体因此吸附来自脉冲光束的光，则处于脉冲频率的膜运动的幅度将提供腔室中吸附气体量的指示。
如果沉积形成膜的氮化硅没有主动地从腔室或箱体34的外部去除，则其可构成硅内部和外部的抗反射层。
氮化硅具有大约是2的折射率，且因此处于适合用作具有大约是3.4的折射率的硅上的抗反射涂层的选定厚度。在一些情况下，抗反射涂层的厚度可以基本上与氮化物膜30的厚度相同，在50至200nm的范围内。
在图13中，我们已经展示了两个基本相似的部件31如何可以放在一起以提供一个单元。每个部件均由硅晶片制成，其中首先蚀刻凹陷32、33以及它们之间的通道。此后，由氮化硅、氧氮化硅、类金刚石碳材料或其他膜材料沉积构成膜材料。当沉积膜材料时，通常优选地将晶片结合在一起。然后，人们可以使用表面吸合(actuation)的先进结合方法并将晶片结合在一起而不去除结合在一起的表面上的膜材料，或者去除膜材料并且可能地使用氧化物层来保护表面并使用融熔接合将它们结合在一起。可选地，在其他晶片之间使用第三个晶片。这可以是具有通过膜30和腔34的开口的耐热玻璃盘，其中耐热玻璃盘是利用阳极键合与另外两个结合的。
图14示出了图13中的部件，其中每侧上安装有半透膜14。通过在测量区域34的每一侧上放置半透膜(诸如，金属或氧化铝的烧结滤波器)，可以提供在执行测量的频率内被声学密封的测量区域，而例如气体可以缓慢流入测量腔34。这种半透膜可以起到声学低通滤波器的作用，确保来自光声测量的声信号不会漏出。膜14可以与具有相同功能的其他声学滤波器交换。附图显示了例如由诸如硅的半导体材料31制成的这样的部件，其中具有例如氮化硅的膜30以及其中烧结滤波器安装在侧面上。使用硅作为材料可能将硅用作IR窗口。
如果凹陷33与用于自由蚀刻膜的区域35重叠，则将在膜中获得全部或部分应力松弛。在侧壁上也自由蚀刻膜会使膜更长。为了在麦克风中使用，部分应力松弛是最佳的，例如将氮化硅中的应力从1GPa降低至10-20MPa。
图15示出了降低膜中的应力的一种方式。通过以使得大凹陷35相对于膜移位的这种方式进行自由蚀刻，将在膜的一侧上获得较低的蚀刻36。由于膜通常具有高应变应力并像鼓皮一样被拉伸，所以膜将拉伸直至接近直线，如图中的虚线膜37所示。氮化硅膜可能具有1GPa范围内的应变，且然后它非常紧张和僵硬。在给定的声压处，运动将相对较小。如果膜中的应力降低到例如10MPa，那么膜将柔软得多(约100倍)，并且对相同的声压更敏感。根据上述原理制成的倾斜膜将提供两个优点；减低的应力和增加的灵敏度，并且这两个膜将一起提供倾斜干涉仪，其在被准直激光器照射时将呈现线性图案。通过将检测器阵列定位在线性图案中，可以检测对膜之间的距离变化最敏感的区域，并且如果阵列足够长以覆盖至少一个周期的干涉图案，则还可以在若干周期内重建声信号。
通过自由蚀刻端部边缘36来降低在膜中的应力的一种方法当然可以通过在两侧自由蚀刻边缘的相同的量或在所有四个边上进行蚀刻来基本上对称地进行。然后可以将该膜与其他方法之一结合来读出膜的运动。也可以选择是否应该自由蚀刻侧边缘。如果边缘被自由蚀刻，则膜将更柔软(更低的应力)。
如果当膜被蚀刻释放时凹陷35比凹陷33宽，则膜30将变得更长，因为膜长度将是凹陷33的底部长度和侧壁的长度的总和。膜长度的增加会使膜的最终应力降低。通过调整凹陷33的深度，可以控制膜30或37中的应力，并将其调整到想要的值。如果只有凹陷33的三个侧面被自由蚀刻，则膜将在未被自由蚀刻的一侧和相对侧之间进行拉伸，并且我们将得到倾斜的膜。
为了计算应力降低，胡克定律可以用作一阶近似。
σ＝Eε，ε＝ΔL/L
如果膜应力为1GPa(σ)并且杨氏模量(E)为280GPa，则如果膜的锚定点朝着膜的中心移动约9μm，则5mm膜将被松弛。
ΔL＝εL＝Lσ/E＝5mm*1GPa/280GPa＝18μm
如果我们包含泊松系数σ(0.27)，则在7μm左右后可获得松弛。
σ＝E/(1-ν)ε
二维膜更加复杂，并且取决于工艺和制造，不同的参数通常存在小的变化，所以最终的松弛通常通过实验验证获得。
图16示出了用于例如由氮化硅制成的包括凹陷的完全或部分应力松弛膜的可能生产方法。提供完全或部分应力松弛的膜的一种方式是在例如硅盘上蚀刻没有尖锐边缘或角度的凹坑40。这些凹坑根据蚀刻类型可以是三角形或圆形的。人们还可以沉积给定厚度(例如100nm)的氮化硅，并且然后自由蚀刻该膜以便除去该区域中的硅晶片。由于标准氮化硅具有较高的应力，因此无尖角的凹坑通常会被拉伸出来，并且膜将如图16的下部所示那样相对平坦。通过选择尺寸和形状，并且可能使用若干相邻的凹坑，可以获得膜所需的应力或柔韧性。在某些情况下，需要具有一定高度的凹陷，并且我们希望避免凹陷被拉伸至其平坦。通过以相对尖锐的角度(即，接近90度)蚀刻凹陷38，沉积的膜通常在拐角处较厚，并且拐角处的膜将起到折板的作用，折板通常比普通板更刚性。人们还可以通过在第一个凹陷38的外面增加额外的凹陷39来加强这一点。这个新的凹陷可能比第一个凹陷更狭窄并且更深。深度有助于刚性，并且如果足够窄，则可以填充材料。一种可能性是用多晶硅填充它，然后从顶部蚀刻多晶硅，直到它仅在额外的凹陷39中保留，并由此使其变硬。
具有这种硬化的要点是保持具有凹陷38的区域相对平坦，以使其可用于光学读出。此外，可以制造彼此相邻且具有不同深度的多个凹陷，以便提供足够的信息来在几个周期内重建信号并具有良好的信噪比。如果使用具有±90度相移的高度差(并且两个信号被组合)的第二测量路径，则可以如上所述重建信号。甚至更好的结果通常是通过三个相位变化为0、±60和±120度的信号获得的，因为要避免被零除，并且不会出现发现信号是否在正弦曲线的顶部上的问题。也可能使用在高度或距离的三个以上的差值。此外，可以将凹陷制造成使得它们具有作为2×2检测器或1×3检测器的检测器阵列的图案，但是也可以将检测器逐一放置在电路板上，然后使用被放置成与每个凹陷或高度/距离差相关的三个单独检测器。
上述传感器具有许多不同的应用，并且尤其在光声检测领域内具有与振动和外部噪声相关的高灵敏度和鲁棒性。图17显示了光声检测器的可能组件，该光声检测器包括由在选定波长范围内的光束15激发的在膜3、4之间的气体体积，该光束以选定速率脉动或变化以便随着膜之间的相对运动从待检测的气体样本产生声信号。
提供烧结滤波器、阻火器或半透射/半透膜14以使气体进入麦克风部件，并且在所示示例中，离开体积内的气体的光束15产生由光学检测系统测量的光声信号。在该布置中，外部声源10的影响是不想要的，并且半透过滤器14可以起到使气体进入的低通滤波器的作用，从而降低处于激发光15被调制的频率处的外部噪声，并且该频率可能超过谐波的频率。在检测频率处，半透过滤器将起到低通滤波器的作用，不释放由光声过程产生的压力增加。
优选的是，使用尽可能薄的膜，因为膜的质量以及受到振动的影响将会很低。尽可能使用薄膜也是有利的，因为移动膜的气体将会把能量转移给膜，膜随着加热和增加的压力将会把能量转移回气体。这些膜具有低导热性，且因此更有助于压力增加。
光束15可以是可以被介质或气体吸收的任何类型的电磁辐射。通常使用UV光、可见光或IR光，但毫米波长范围内的辐射和典型的雷达波也被气体吸收。通常通过电子控制滤波器、诸如Fabry-Perot或迈克尔逊干涉仪的干涉滤波器或受控激光器来过滤光束。光束通常将被调制，被脉冲化或波长调制。
图18示出了如何为了降低由于使用外部麦克风16和扬声器元件17的环境10的声音而使用抗噪声的主动降噪来获得额外的降噪。由于在本发明中主要只需要降低单个频率或窄频带内的噪声，因此该任务比在头戴式耳机、移动电话等中的主动消除简单得多。麦克风16处的检测信号可以相对于测得的通过半透过滤器的减少量来进行缩放，且然后从测得的光声信号中被减去。该原理在US2012/0279280中进行了讨论。
还可能测量由麦克风发出的在光声测量所使用的频率上的外部噪声的强度，并且由于已知声音通过半透滤波器衰减多少，所以可能计算外部噪声是否将降低信噪比(SNR)。如果噪声幅度会降低SNR，则可以选择不让信号的该部分有助于计算气体浓度。原理上，这可以针对来自产生光束15以及因此产生光声信号的光源的每个脉冲执行。然后可以使用算法来对每个脉冲的振幅进行积分并且删除将具有负噪声贡献的各个脉冲，然后使用其他测量结果的平均值来改善SNR。
主动噪声消除发明于1933年的US2043416，并且可以在原始设计中进行许多修改和改进。在如图18所示的设计中，具有1至20μm的孔并且厚度为0.1-6mm的烧结滤波器形式的半透膜14通常具有在数秒范围内的时间常数，并且因此将起到声学低通滤波器的作用并且可以抑制离开气体的、在光源15上具有100Hz的调制频率的在40dB范围内的外部噪声。声学低通滤波器外部的麦克风16可用于测量来自环境的噪声并使用扬声器来提供声学反场。以最简单的形式测量噪声的幅度并以相反的相位通过扬声器返回，并且充分缩放幅度以去除噪声。限制实际检测频率附近的带宽同时确保信号的相位没有显著改变可能是有利的。在100Hz的频率处，声波长约为3.3m，且如果相位误差小于1％，则扬声器和麦克风之间的相对距离必须小于波长的1％，即0.033m＝3.3cm。而且，将扬声器17尽可能靠近声学低通滤波器放置是有利的，并且对于光声信号的实际声学检测波长，麦克风16尽可能远离但首要具有小于1％的相移。如果声波在自由空间中传播，则声音强度根据距离的平方而减少。因此，可能在半透膜14处产生接近零的声场，而同时麦克风处的声场足够不同，以产生差分信号。现代噪声消除技术通常能够将噪声降低20-40dB。
根据文献，如图19所示的陷波滤波器的使用是公知的。在https://en.wikibooks.org/wiki/Acoustics/Filter_Design_and_Implementation上描述了一种声学陷波滤波器，其通常被称为带阻滤波器。终止频率由具有体积V的Helmholtz谐振器的尺寸给出，该Helmholtz谐振器经由具有面积Sn和有效长度L的颈部连接到具有面积S的原始管道。对于低频来说，陷波滤波器19的体积V相对较大，并且如果用在气体检测器中，陷波滤波器中的气体体积将影响气体检测器的时间响应。如果气体浓度被提供，则陷波滤波器中的气体体积将稀释添加的气体浓度，并且因此在传感器可以测量正确的气体浓度之前，还必须交换声学陷波滤波器内的气体体积。该问题可以通过使用薄膜18来解决。薄膜18阻碍气体被稀释到陷波滤波器的体积中，使得气体检测器的时间响应不会降低，而膜必须足够柔性而不影响陷波滤波器功能。关于膜18，也可以使用泄漏通道，有助于柔性膜的前侧和后侧之间的压力平衡，使得膜不会因压力差而紧张。而且，如果在低温使用，如果膜被加热以使冰、露水等不影响膜功能，则也是有利的。
还有可能在单元外面使用箱体，其中，半透过滤器14让气体送入箱体，并且其中箱体具有两个或四个窗口20，以便例如可能在图20中示出了在图的平面之上、之下、之内和之外使用四个独立的光源。这种解决方案的优点是使用尺寸在1mm以上的光源更容易。该箱体联接到膜，使得在箱体中产生光声信号并转移到膜3、4。
当使用外部光源时，我们可能希望减少需要加热的气体体积。这可以通过对气室内部进行成形来完成。通常，如果源被聚焦到气室中，那么最佳的形状将遵循光束的形状，并且我们可以得到如图22所示的形状。通过使用圆锥形而不是圆柱形形式，气体体积44减小到1/3，并且光声信号幅度通常将增加3倍。通道42将气体体积44连接到半透过滤器14，并且另一通道43将气体体积44连接到检测膜3和4。膜的背部体积可以具有用于压力平衡的泄漏通道，或者具有可以直接从半透过滤器14行进到背部体积的通道(未示出)。通过设计不同通道的长度和横截面，有可能获得从外部噪声对膜3和4的两侧相等的作用，并且从而减少外部噪声对光声信号的影响。图22中示出的气室可以以与图20中的气室类似的方式使用，具有4个窗口和4个源。或者利用2个源和2个监测探测器，监测探测器放置在气室相对于源的相对侧，以监测穿过气室透射的光的量。在监测检测器处检测到的信号可用于验证源的功能，或通过补偿源中的变化来提高检测到的气体浓度的准确度。
通过包括如图21所示的接近光声测量体积的吸附单元21，并且然后使用过滤器22来阻止气体扩散出所测量的体积，有可能增加气体浓度。所测量的体积经由管23连接到抽吸单元或泵。吸附单元通常适用于待测量的气体。气体将通过吸附单元被吸入并沉积在其中。然后可以通过快速加热吸附单元来释放气体，并且因此可以在气体浓度花费时间通过半透膜14和22扩散之前测量气体浓度。
在麦克风或压力传感器中，膜的后面必须有一定体积，以使其能够响应压力变化而移动。特别是对于麦克风来说，这非常重要，因为膜背面上的气体体积(背部体积)会被压缩到一定程度，从而产生限制麦克风的灵敏度的响应力。因此背部体积必须足够大，以不限制膜运动。在当前情况下，使用两个相对的膜以平行或接近平行的方式安装。为了增加压力以导致膜之间的距离变化，膜需要背部体积，其不允许背部体积中的压力增加以提供与来自前部的力相等的反作用力。因此背部体积必须由密封或几乎密封的外壳构成，并且在将要进行测量的频率中，外壳必须被密封或几乎密封。
在本发明中使用具有共同背部体积的两个膜。这提供了几个优点。其中一个优点是，由于组件中的部件总数较少，因此生产具有一个背部体积的单元比生产具有两个背部体积的单元更容易。麦克风通常使用从环境进入背部体积的泄漏通道。该泄漏通道用于平衡环境与背部体积之间的压力平衡，并且如果背部体积内的静态压力不发生该变化，则会导致膜从最敏感的区域被推出。泄漏通道因此仅在低频时使气体(例如空气)进入，使得频率响应不受影响。在共同的背部体积中，只需要一个泄漏通道。另一个优点是声源、检测器和膜可以被组装并且可以安装在同样构成背部体积的共同外壳中。
在气相色谱(GC)和质谱(MS)内，浓缩气体是有用的。这可以通过将气体通过吸收剂或吸附剂(an adsorbent or sorbent)来完成，使得吸附剂接收感兴趣的气体，对应于海绵(sponge)。当气体在给定时间内被吸附或者给定体积的气体已经被推过时，含有吸附剂的体积被闭合并且气体释放。这可以例如通过施加热量释放气体或降低压力以使气体蒸发来完成。例如，可以施加化学物质、气体、光、超声波或电磁辐射来释放吸附的气体，并且在一些情况下,想要改变气体，并且然后可以将吸附剂与催化剂结合。催化剂可以是独立的组分，或在吸附剂上提供催化剂。这种吸附剂和采样系统可从GC和MS(气相色谱和质谱仪)系统的供应商商购获得。这种吸附剂可以由多孔硅(二)氧化物或氧化铝，或可能的其他陶瓷或具有大表面的沸石制成。
对于用于气体检测的吸附剂来说，典型的是它们吸附大分子而让如O2和N2的小分子通过。
如图17-21所示的本发明的气体检测实施例的目的是复制狗的鼻子。在狗的鼻子里面有许多敏感的传感器、感受器。这些传感器、感受器用于检测气体，并识别气体类型。让狗鼻子敏感的物体是先进的采样系统。大量的气体被吸入鼻子，而分子被固定于鼻子中湿润的薄膜/粘膜。另外，狗鼻子内部的几何形状很可能使气味分子固定于感受器的粘膜。当狗吸气时(换言之，将空气吸入分析仪中)，然后使空气保持静止并进行分析。这是本发明的实施例所复制的内容。
制造包括接收气体的湿润粘膜的系统是不实际的。可以实现的是提供具有吸附剂的表面，并且然后将气体浓缩在其上，并且然后释放气体。最有效的方法是泵送气体通过吸附剂，并将气体再次快速释放。这可以通过制造具有孔或精细掩蔽网的膜并且其中通过施加通过其的电流来快速加热膜或网来实现。该膜可以设置有吸附剂，该吸附剂可以提供对催化剂或其他化学物质或生物物质的活性帮助，这可以增加对相关分子的捕获。
在某些情况下，在吸附剂和催化剂上使用一定的温度以增加捕获量并且然后增加温度以释放气体或将该气体转化为更易于检测的另一种气体是有利的。例如，这可以用来检测含氮的爆炸物，其中爆炸物的分子被提供有催化剂的吸附剂吸附，并且其中吸附剂被快速加热并将爆炸物分子转化成许多N2O分子。
制造这种膜的一种方法是在硅中微加工薄膜(例如具有4至20μm的厚度)，并掺杂该膜以获得用于利用可获得的电压进行快速加热的电阻，并且然后例如通过干法蚀刻(DRIE)在膜中提供多个孔或开口。这些孔通常应该具有2至20μm的直径。然后，例如通过用包含多孔粉末成形氧化铝的溶液浸涂，或者使用溅射或PLD(脉冲激光沉积)施加氧化铝来将吸附剂施加到穿孔膜。最后，例如通过将膜浸入包含催化剂的溶液中，膜可以具有其自己的催化剂。
可选地，可以使用网作为电阻材料。这例如可以是FeCrAl合金的、NiCr合金的或能够承受暴露于空气的其他电阻材料的网。可以预先编织有在每一侧上的触点，并且电流被发送通过网，或者其可以由扁平的线圈制成。重点在于，网对于吸入或推过的空气是部分穿透的，从而使待分析的气体吸附在吸附剂和催化剂的表面上。
制造人造粘膜的一种可能性是将吸附剂安装在薄的冷却元件上，并且然后将温度降低至露点，从而一薄层水覆盖在表面上，并且然后长时间采样气体，以及之后加热吸附剂和水膜，以释放气体。
在下文中，我们将被制成用于捕获和释放气体的单元称为吸附单元。这样的单元可以由膜、网、电阻丝、冷却或加热元件、吸附剂、催化剂、化学制品等制成。
通过将吸附单元定位在根据本发明的光声传感器内部，气体将被释放到其中的体积可以变得非常小，并且气体将变得更浓。通过将吸附单元定位在根据本发明的光声传感器内部(在上述附图中的气密壁6处，并且在该位置的外侧是新的烧结过滤器)，可能形成气体只能缓慢扩散的体积。可选地，可以在吸附单元之后使用很长且很薄的通道，以使气体必须缓慢地扩散通过该通道(相对于测量系统中使用的频率来说)。具有例如1mm的直径和50mm的长度的气体通道具有在几秒钟的范围内的对气体浓度下降的时间响应。气体通道或半透过滤器的尺寸可以设计成使得气体足够缓慢地逸出，从而可能对其进行测量，同时足够密闭到不允许光声信号泄漏或显著减小。
在一个实施例中，也可能使用两个声学检测器和两个吸附单元，并且可选地，将气体吸入一个传感器并吸收气体，而另一个同时切断通过另一个传感器的气流。然后可能切换，使得在第一个传感器分析时另一个传感器吸附气体。通常，这样的循环将花费2至60秒，但循环时间可以更快或更慢地执行。这样的实施例将例如适用于检测爆炸物或麻醉剂，其中，5s的循环时间将是实际的。这样的传感器因此会连续测量，但如果测量室中的体积为0.5ml并且气体以1.0l/分钟的速率吸入，则会将气体浓缩170倍。
图23示出了用于产生具有受控高度差的膜的过程。膜材料45(即氮化硅)被沉积在硅晶片上。除了我们想要高度差的位置之外，膜材料被移除，留下膜材料46的小区域。然后，我们沉积一层新的膜材料47，即氮化硅。然后，我们在先前的膜材料46的顶部上添加新的膜材料，得到在给定位置具有高度差的膜。最后，我们从另一侧48自由地蚀刻膜，释放膜，并且现在在选定区域上具有高度差。通过以与图9、10和11中所示的类似的方式将两个这样的膜放在一起，我们可以制造两个、三个或四个不同的高度距离。膜材料46的区域当然也可在膜的另一侧上实施。这通常将涉及更多的处理步骤，因为必须首先在硅中蚀刻小的凹陷，沉积氮化硅，去除凹陷外部的氮化硅，沉积新的氮化硅层，以及释放蚀刻膜。
对于膜运动的光学读出，通常将激光器或二极管激光器用作源。如果膜之间的距离足够短，则可以使用具有足够长的相干长度的LED或类似的源。在某些情况下，不需要使用透镜，而在其他时候准直来自源的光线可能是有利的。在NIR和可见光范围内的二极管激光器目前是最便宜的，且如果膜是由200nm和1200nm之间透射的材料制成的，则可以使用硅的检测器。根据优选膜材料的透射特性，可以选择或调整光源和检测器。
总而言之，本发明涉及一种光学压力传感器，其使用诸如声音的压力变化的干涉读出，因此用作所选频率范围内的麦克风或光声气体检测中产生的压力波。传感器包括具有基本相似的机械特性的两个膜，其中膜中的至少一个膜是部分透射和部分反射性的，并且其中第二膜至少部分反射性的，膜由保持膜之间的距离的分隔器部件限定的腔分隔开，膜由此提供Fabry-Perot或空气楔干涉仪。如本领域所公知的，传感器还包括用于感测膜之间距离变化的读出单元。
膜之间的腔限定相对于膜外部的第二体积基本密封的第一体积。其中一个体积表示参考体积，而另一个体积是受到压力变化的传感器体积，使得所述体积中的一个体积中的压力变化导致膜之间的距离发生变化，膜沿相反的方向移动。
本文中的密封指的是测量压力变化时的频率的体积之间的衰减。因此，诸如用于体积之间的压力均衡的低频泄漏通道的声学低通滤波被理解为在本发明的可能实施例内。
腔可以由所述膜来限定，所述膜在至少一侧上具有开口，以用于接收所述压力变化从而构成传感器体积，因此压力变化的传播方向与膜平行。这样，作为对压力波或变化的响应，膜沿相反的方向同步移动。
膜之间的腔可以与环境中的压力变化连通，从而构成传感器体积，而膜外部的体积被封闭在所述参考体积中，或者可选地可以构成所述参考体积的至少一部分，而膜外部的体积构成受到压力变化的传感器体积。
在一个实施例中，传感器和膜由两个对称部分制成，每个部分限定一个膜和凹陷，所述膜和凹陷限定在它们之间的腔。对称部分由硅盘加工而成，膜由例如氮化硅制成。
如上所述，压力传感器可以利用两个类似的干涉仪，具有两个平行膜的Fabry-Perot或具有其中一个膜相对于另一个膜稍微倾斜的空气楔，以便在与两个膜相互作用的光中提供干涉图案，并且其中由所述读出单元读取因压力变化导致的图案中的变化之中的至少一部分变化。
在其中在硅晶片上生产膜并且其中通过在一端加工/蚀刻高度差、沉积膜材料并且然后从晶片的背面蚀刻膜来获得倾斜的实施例中，膜材料的应力拉伸了膜，使得膜设置有相对于表面的原始取向的倾斜角。
可选地，膜是在硅晶片上生产的，并且可以通过使用静电力拉动所述膜中的一个膜的一部分来提供倾斜。
保持膜之间的主要距离的分隔器部件可以用于调整距离并因此调整膜之间的最佳工作点，以便保持提供最大灵敏度的距离。
读出单元包括朝向所述膜发送光的至少一个光源和接收从所述膜透射或反射的光的至少一个检测器，以便测量取决于膜之间的距离变化的、所接收的光的变化。读出单元还可以包括光学元件(例如，透镜)，用于提供沿着基本上垂直于所述膜中的至少一个膜的光轴略微发散或会聚的光，从而在与两个膜相互作用之后提供干涉图案，干涉图案的至少一部分被至少一个检测器读取。
可以在硅晶片上制造膜(例如沉积氮化硅膜)，其中在沉积膜材料之前将一个或更多个凹陷机械加工或蚀刻到晶片中，并且其中凹陷给予自由蚀刻膜的产生形式的形状，使得通过光学方式读取在两个膜之间获得的若干不同的距离。凹陷可以形成为半月形或矩形，并且定位在膜的中心部分。使用具有部分重叠凹陷的两个这样的硅晶片，根据如上所述的凹陷的深度相同还是不同，有可能获得三个或四个不同的距离。
为了优化干涉仪的质量，在测量期间使用的膜的活性部分应当足够刚硬，以在受到压力变化时保持其形状。这可以通过在硅晶片/硅盘上围绕在膜之间提供距离差的凹陷或活性膜部分产生在顶部和底部中具有尖锐的角度的沟槽来获得，并且这样的方式使得凹陷周围的区域更加刚硬，以保持该区域具有相对平坦的距离差。为了进一步增加刚性，沟槽可以填充合适的材料。
而且，硅晶片/硅盘可以被提供成，其中沟槽被蚀刻成在被选择用于生产膜的区域内没有尖锐的角或边缘，使得膜在沉积和自由蚀刻时将拉伸，从而减小膜中的应力。
如上所述，本文所述的压力传感器也可以用作气体传感器，其中气体被引入传感器体积中并且暴露于脉冲辐射源的电磁辐射，该脉冲辐射源具有以能够激发待检测的特定气体为特征的选定波长。所产生的移动可以由读出单元检测到，该读出单元适于检测在脉冲辐射的频率处的压力变化，从而指示特定气体的存在。
气体传感器可以包括半透膜，该半透膜用作使来自环境的气体通到传感器体积的声学低通滤波器，并且降低到传感器中的噪声，以及减少光声信号泄漏到环境中。在半透膜和压力传感器之间可以形成检测体积，并且其中该检测体积设置有若干窗口，以便对同一气体样本利用若干不同的电磁辐射源。
检测体积可以在与压力传感器相同的硅盘上制成，但是其中检测体积通过通道联接到传感器体积，并且其中检测体积中的壁透射用于分析气体的所选电磁辐射。
为了减少干扰，气体传感器可以在半透膜外面设置麦克风和扬声器，并且其中主动降噪被用于产生反声，使得半透膜处(主要是在用于光声气体检测的频率或频率范围)的声音幅度减小。
可选地，声学陷波滤波器定位于半透膜的外部，并且其中通向无源陷波滤波器中的储存体积的开口由气密膜覆盖，该气密膜足够薄且足够柔性而不影响声信号，并且确保气体不会扩散到谐振器体积中。
另外，膜可以被加热，使得传感器可以在低温时使用，而不改变声学滤波器的响应。
半透膜允许气体进入背部体积，从而为静压以及为低于检测频率的频率提供压力平衡。在另一个实施例中，半透膜让与到达膜之间的体积相同的压力通道参考体积，使得外部噪声影响两侧相同的量并且减少来自外部噪声的影响，尤其是对检测频率的影响。
为了使测量体积内的气体浓缩，将吸附单元集成在用于气体检测的体积中，并且其中以给定时间将空气泵送或吸入通过吸附单元，随后停止流动并释放吸附的气体，并且由此对释放的气体进行分析。
根据本发明的两个这样的气体传感器可以并行使用，但是其中一个气体传感器分析气体而没有气体流过，而另一个气体传感器从气流中吸附气体，并且在给定的时间之后改变模式，第一个气体传感器吸附同时另一个气体传感器分析。

Claims (34)

1.一种光学压力传感器，其使用压力变化的干涉读出，所述光学压力传感器包括具有基本相同机械特性的两个膜，其中，所述两个膜之中的至少一个膜部分透射且部分反射，并且其中，第二膜至少部分反射，所述两个膜被腔分隔开，所述腔由保持所述两个膜之间的距离的分隔器部件限定，所述两个膜由此提供干涉仪，所述光学压力传感器还包括用于感测在所述两个膜之间的距离变化的读出单元，并且
其中，所述腔限定所述两个膜之间的第一体积，所述第一体积相对于所述两个膜外部的第二体积基本上是密封的，其中，在所述第一体积和所述第二体积中的一个体积表示参考体积，而另一个体积为受到压力变化的传感器体积，使得所述第一体积和所述第二体积之一中的压力变化导致在所述两个膜之间的距离发生变化，所述两个膜沿相反的方向移动。
2.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，由所述两个膜限定的所述腔在至少一侧上具有开口，所述开口用于接收所述压力变化从而构成所述传感器体积，所述压力变化的传播方向因此平行于所述两个膜。
3.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜之间的所述腔与环境中的压力变化相连通，从而构成所述传感器体积，而所述两个膜外部的体积被包围在所述参考体积中。
4.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜之间的所述腔构成所述参考体积的至少一部分，而所述两个膜外部的体积构成受到压力变化的所述传感器体积。
5.根据权利要求1所述的光学压力传感器，所述光学压力传感器由两个对称部分制成，每个部分限定一个膜和凹陷，所述两个膜和凹陷限定在所述两个膜和所述凹陷之间的腔。
6.根据权利要求5所述的光学压力传感器，其中，所述对称部分由硅盘加工而成，所述两个膜由氮化硅制成。
7.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜中的一个膜相对于另一个膜倾斜，以便在与所述两个膜相互作用的光中提供干涉图案，并且其中，因所述压力变化导致的在所述干涉图案的变化中的至少一部分被所述读出单元读取。
8.根据权利要求7所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，并且其中，通过以下方式来获得所述倾斜：在所述两个膜中的一个膜的一端处加工/蚀刻高度差、沉积膜材料、并且然后从所述晶片的背面自由蚀刻该膜，由此在所述膜材料中的应力拉伸该膜，使得该膜设置有相对于表面的原始取向的倾斜角。
9.根据权利要求7所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，并且其中，所述倾斜是通过使用静电力拉动所述两个膜之一的一部分来形成的。
10.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜是平行的，以便提供Fabry-Perot干涉仪，由所述压力变化产生的在图案中的变化之中的至少一部分被所述读出单元读取。
11.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述分隔器部件适于调整在所述两个膜之间的距离并因此调整所述干涉仪的工作点。
12.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述读出单元包括朝向所述两个膜发送光的至少一个光源和接收从所述两个膜透射或反射的光的至少一个检测器，以便测量所接收的光中的取决于在所述两个膜之间的距离的变化的改变。
13.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述读出单元包括光学元件，所述光学元件用于提供沿着基本上垂直于所述两个膜中的至少一个膜的光轴稍微发散或会聚的光，以便提供在与所述两个膜相互作用之后的干涉图案，所述干涉图案的至少一部分由至少一个检测器读取。
14.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，在沉积膜材料之前将一个或更多个凹陷加工或蚀刻到所述晶片中，并且其中，所述凹陷向自由蚀刻膜的产生形式给予形状，使得所述两个膜之间的若干不同的距离被获得，并被光学地读取。
15.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，包括被加工或蚀刻到所述晶片中的凹陷，所述两个膜的凹陷在所述两个膜的中心部分中部分重叠，以便在所述两个膜之间的至少三个不同的距离被获得，并被光学地读取。
16.根据权利要求14所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜包括一个或更多个沟槽，所述沟槽在顶部和底部具有尖锐的角度，所述沟槽被定位在适于提供高的膜间距的凹陷的周围，并且这样使所述凹陷周围的区域变硬，使被凹陷的区域相对平坦。
17.根据权利要求16所述的光学压力传感器，其中，所述沟槽填充有合适的材料以增加刚度。
18.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，所述两个膜在硅晶片上产生，其中，在被选择用于产生膜的区域内蚀刻没有尖锐的角或边缘的沟槽，使得所述两个膜中的任一个在沉积和自由蚀刻时将拉伸，减小该膜中的应力。
19.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，压力的增加导致两个膜的位置的基本相等的变化。
20.根据权利要求1所述的光学压力传感器，其中，能够在所述第二体积内产生压力差的设备被使用来主动调节所述光学压力传感器的所述第二体积中的压力，以调节所述两个膜之间的距离并提供最佳工作点。
21.根据权利要求13所述的光学压力传感器，其中，所述光学元件是透镜。
22.一种气体传感器，包括根据前述权利要求中任一项所述的光学压力传感器，其中，气体存在于所述传感器体积中，所述气体传感器包括具有选定波长的脉冲或波长调制的辐射源，所述选定波长的特征在于能够激发待被检测的特定气体，读出单元适于检测指示所述特定气体的存在的、脉冲式辐射的频率处的压力变化。
23.根据权利要求22所述的气体传感器，其中，半透膜被用作声学低通滤波器，所述声学低通滤波器使所述气体通过，抑制外部噪声进入所述气体传感器以及减少光声信号泄漏到环境中。
24.根据权利要求23所述的气体传感器，其中，在所述半透膜和光学压力传感器之间形成检测体积，并且其中，该检测体积设置有若干窗口，以便对相同气体样本利用若干不同的电磁辐射源。
25.根据权利要求23所述的气体传感器，其中，检测体积形成在与所述光学压力传感器相同的硅盘中，但是其中，所述检测体积通过通道联接到所述传感器体积，并且其中，所述检测体积中的壁透射用于分析所述气体的所选定的电磁辐射。
26.根据权利要求23所述的气体传感器，包括位于所述半透膜外部的麦克风和扬声器，并且其中，主动降噪用于产生反声，从而降低主要处于用于光声气体检测的频率或频率范围的、所述半透膜处的声音幅度。
27.根据权利要求23所述的气体传感器，其中，声学陷波滤波器被定位于所述半透膜的外部，并且其中，通向所述声学陷波滤波器中的储存空间的开口由气密膜覆盖，所述气密膜足够薄且足够柔性以不影响所述声信号，并确保所述气体不会扩散到谐振器体积中。
28.根据权利要求27所述的气体传感器，其中，所述气密膜被加热，使得所述气体传感器能够在不改变所述声学陷波滤波器的响应的情况下在低温下使用。
29.根据权利要求23所述的气体传感器，其中，所述半透膜允许气体进入所述参考体积，从而为静压和低于检测频率的频率提供压力平衡。
30.根据权利要求29所述的气体传感器，其中，所述半透膜让与到达所述两个膜之间的体积相同的压力通到所述第二体积，使得外部噪声影响两侧相同的量并且减少来自外部噪声的影响。
31.根据权利要求29所述的气体传感器，其中，所述半透膜让与到达所述两个膜之间的体积相同的压力通到所述第二体积，使得外部噪声影响两侧相同的量并且减少外部噪声对所述检测频率的影响。
32.根据权利要求22所述的气体传感器，其中，吸附单元集成在用于气体检测的体积中，并且其中，空气以给定的时间被泵送或吸入通过所述吸附单元，其中，在流动被停止之后，并且被吸附气体被释放，并由此对释放的气体进行分析。
33.根据权利要求22-32中任一项所述的气体传感器，其中，两个这样的气体传感器被并行使用，但是其中一个气体传感器分析气体时无气流，而另一个气体传感器从气流中吸附所述气体，并且在给定的时间后改变模式，第一个气体传感器进行吸附，同时另一个气体传感器进行分析。
34.根据权利要求1所述的光学压力传感器利用磁特性测量氧气的用途。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102519055B1 (ko) * 2015-11-03 2023-04-07 삼성전자주식회사 탄산수 제조 장치, 이를 포함하는 냉장고 및 그 제어 방법
NO20161086A1 (no) 2016-06-29 2018-01-01 Tunable As Modulerbar Fabry-Perot
GB2565376B (en) * 2017-08-11 2020-03-25 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd MEMS devices and processes
KR101985896B1 (ko) * 2017-10-18 2019-06-04 국방과학연구소 광 신호 처리 장치, 그 방법 및 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
CN109870449B (zh) * 2019-02-25 2021-11-26 京东方科技集团股份有限公司 一种气体监控装置、系统和方法，以及橱柜
EP3754325B1 (en) * 2019-06-19 2022-02-16 Infineon Technologies AG Photoacoustic gas sensor
CN110441242A (zh) * 2019-08-14 2019-11-12 郑州大学 基于金刚石微悬臂梁的气体检测系统和方法
CN112087698B (zh) * 2020-10-15 2021-07-23 潍坊歌尔微电子有限公司 Mems麦克风
CN112576636B (zh) * 2020-11-18 2021-11-19 潍柴动力股份有限公司 弹性联轴器及具有其的发动机
US11666313B1 (en) * 2020-12-04 2023-06-06 Fonar Corporation Calibration technique, apparatus and system for pulsed phase-lock loop ultrasound intracranial pressure measurement systems
CN112630298B (zh) * 2020-12-15 2023-05-09 合肥科博慧科技管理有限责任公司 一种基于声表面波的土壤VOCs检测装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH680534A5 (en) * 1991-09-16 1992-09-15 Landis & Gyr Betriebs Ag Fabry=perot sensor for optical parameter measurement - uses two opposing mirrors respectively attached to deflected measuring membrane and transparent plate
US7359067B2 (en) * 2006-04-07 2008-04-15 Symphony Acoustics, Inc. Optical displacement sensor comprising a wavelength-tunable optical source
CN103528735A (zh) * 2013-10-31 2014-01-22 南京信息工程大学 一种微型光纤法布里-珀罗压力传感器及其制作方法
CN103562684A (zh) * 2011-05-16 2014-02-05 莎朗激光声学有限公司 光学传感器
CN103676136A (zh) * 2012-09-19 2014-03-26 精工爱普生株式会社 分光装置、波长可变干涉滤波器、光学模块及电子设备
CN204101218U (zh) * 2014-09-15 2015-01-14 江苏昂德光电科技有限公司 一种f-p腔光纤压力传感装置
CN204788749U (zh) * 2015-07-10 2015-11-18 成都凯天电子股份有限公司 带有复合介质薄膜的f-p压力传感器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2043416A (en) 1933-01-27 1936-06-09 Lueg Paul Process of silencing sound oscillations
DK247786D0 (da) 1986-05-27 1986-05-27 Brueel & Kjaer As Fotoakustisk gasanalysator
EP0460357A3 (en) * 1990-06-08 1992-07-29 Landis & Gyr Betriebs Ag Device for optical measurement of pressure differences
DE4023154A1 (de) * 1990-07-20 1992-01-30 Karl F Prof Dr Renk Fabry-perot-resonator
CH689925A5 (de) 1995-02-23 2000-01-31 Aritron Instr Ag Verfahren und Vorrichtung zur photoakustischen Detektion von Gasen und Dämpfen
US5832157A (en) 1996-07-12 1998-11-03 Mcdermott Technology, Inc. Fiber optic acoustic emission sensor
FR2768813B1 (fr) * 1997-09-19 1999-10-22 Commissariat Energie Atomique Spectrometre photoacoustique miniaturise
NO315397B1 (no) 2001-11-13 2003-08-25 Sinvent As Optisk forskyvnings-sensor
NO315177B1 (no) 2001-11-29 2003-07-21 Sinvent As Optisk forskyvnings-sensor
US7116430B2 (en) 2002-03-29 2006-10-03 Georgia Technology Research Corporation Highly-sensitive displacement-measuring optical device
FI116859B (fi) * 2002-09-30 2006-03-15 Noveltech Solutions Ltd Fotoakustinen detektori
US20080075404A1 (en) * 2006-05-19 2008-03-27 New Jersey Institute Of Technology Aligned embossed diaphragm based fiber optic sensor
US7554666B2 (en) * 2006-05-25 2009-06-30 Ric Investments, Llc. Sensor with optical pressure transducer and method of manufacturing a sensor component
JP5220923B2 (ja) * 2008-07-10 2013-06-26 ノースロップ グラマン ガイダンス アンド エレクトロニクス カンパニー，インコーポレーテツド 光ファイバ音響センサアレイ用プッシュプル二波長ファブリペロセンサ
US8689607B2 (en) 2011-05-04 2014-04-08 Honeywell International Inc. Apparatus and method of photoacoustic sensor signal acquisition
NO20130884A1 (no) 2013-06-21 2014-12-22 Sinvent As Sensorelement med optisk forskyvning
CN204807443U (zh) * 2015-06-24 2015-11-25 中国计量学院 一种基于光纤光栅微腔的fpi氢气传感器
US9933546B2 (en) * 2015-09-24 2018-04-03 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Displacement measurements using a multi-cavity sensor
NO344002B1 (en) * 2015-09-29 2019-08-12 Sintef Tto As Optical gas detector

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH680534A5 (en) * 1991-09-16 1992-09-15 Landis & Gyr Betriebs Ag Fabry=perot sensor for optical parameter measurement - uses two opposing mirrors respectively attached to deflected measuring membrane and transparent plate
US7359067B2 (en) * 2006-04-07 2008-04-15 Symphony Acoustics, Inc. Optical displacement sensor comprising a wavelength-tunable optical source
CN103562684A (zh) * 2011-05-16 2014-02-05 莎朗激光声学有限公司 光学传感器
CN103676136A (zh) * 2012-09-19 2014-03-26 精工爱普生株式会社 分光装置、波长可变干涉滤波器、光学模块及电子设备
CN103528735A (zh) * 2013-10-31 2014-01-22 南京信息工程大学 一种微型光纤法布里-珀罗压力传感器及其制作方法
CN204101218U (zh) * 2014-09-15 2015-01-14 江苏昂德光电科技有限公司 一种f-p腔光纤压力传感装置
CN204788749U (zh) * 2015-07-10 2015-11-18 成都凯天电子股份有限公司 带有复合介质薄膜的f-p压力传感器

Also Published As

Publication number Publication date
DK3380822T3 (da) 2019-10-14
US20180321103A1 (en) 2018-11-08
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CA3004523A1 (en) 2017-06-01
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BR112018010157A2 (pt) 2018-11-21
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NO343314B1 (no) 2019-01-28
JP2019500625A (ja) 2019-01-10
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EA034405B1 (ru) 2020-02-05
CN108291849A (zh) 2018-07-17
EA201890993A1 (ru) 2018-11-30
EP3380822A1 (en) 2018-10-03
NO20151618A1 (no) 2017-05-30
US10739220B2 (en) 2020-08-11

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