CN217688711U - 一种气体传感器 - Google Patents
一种气体传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217688711U CN217688711U CN202221018274.XU CN202221018274U CN217688711U CN 217688711 U CN217688711 U CN 217688711U CN 202221018274 U CN202221018274 U CN 202221018274U CN 217688711 U CN217688711 U CN 217688711U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensor
- substrate
- chamber
- signal
- acoustic sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 26
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 23
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 238000004867 photoacoustic spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
Abstract
本实用新型提供了一种气体传感器，包括基板、固定于基板并与基板围合形成第一腔室的第一外壳、以及连接于基板的第一红外发射器和第一声传感器，第一声传感器和第一红外发射器均收容于第一腔室内，第一外壳开设第一通气孔，气体传感器还包括连接于基板且位于第一外壳外的环境检测组件和连接于基板的差分处理器，环境检测组件产生的第二检测信号包含环境声音信号和振动信号，差分处理器电连接于第一声传感器和环境检测组件。本实用新型的差分处理器可以根据第二检测信号将第一检测信号中的环境声音信号和振动信号抵消，消除外界环境中的噪声和振动的强烈干扰，提升气体传感器的检测气体浓度的精准性。
Description
【技术领域】
本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及一种气体传感器。
【背景技术】
气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。现有的气体传感器通常包括外壳、阻尼网、基板、红外发射器以及声传感器，外界气体通过扩散作用穿过阻尼网，与内部气体浓度平衡。传感器工作时，红外发射器以某个声波频率(例如30Hz)发出特定波长的红外光，该波长红外光被待测气体强烈吸收，转化成热量，在内部腔体中产生交变压强信号，被声传感器接收，转化为电信号；气体中待测气体浓度越高，产生的低频信号越强，由麦克风输出的信号强度，由此可计算出待测气体浓度。由于相关技术中的气体传感器产生的信号基于声波检测，容易受到外部环境中的声音信号和振动信号的强烈干扰，导致气体传感器的检测结果不精准。
因此，有必要提供一种气体传感器，用于解决上述问题。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供一种气体传感器，能够解决相关技术中的气体传感器容易受到外部环境中的声音信号和振动信号的强烈干扰，导致检测结果不精准的技术问题。
本实用新型的技术方案如下：一种气体传感器，包括基板、固定于所述基板并与所述基板围合形成第一腔室的第一外壳、以及连接于所述基板的第一红外发射器和第一声传感器，所述第一声传感器和所述第一红外发射器均收容于所述第一腔室内，所述第一外壳开设第一通气孔，所述第一声传感器用于将所述第一腔室内的压强转化为第一检测信号，所述第一检测信号包含环境声音信号和振动信号，所述气体传感器还包括连接于所述基板且位于所述第一外壳外的环境检测组件和连接于所述基板的差分处理器，所述环境检测组件产生的第二检测信号包含环境声音信号和振动信号，所述差分处理器电连接于所述第一声传感器和所述环境检测组件，所述差分处理器用于根据所述第二检测信号将所述第一检测信号中的环境声音信号和振动信号抵消。
优选地，所述环境检测组件包括固定于所述基板并与所述基板围合形成第二腔室的第二外壳、以及连接于所述基板的第二红外发射器和第二声传感器，所述第二外壳开设第二通气孔，所述差分处理器电连接于所述第二声传感器，所述第一红外发射器和所述第二红外发射器发射波长相同、相位差为180°的红外光。
优选地，所述第一外壳和所述第二外壳一体化设置形成壳体，或者所述第一外壳和所述第二外壳间隔设置。
优选地，所述第一腔室靠近所述第二腔室的一侧的内壁和所述第二腔室靠近所述第一腔室的一侧的内壁均涂敷有隔音层。
优选地，所述第一腔室的内壁和所述第二腔室的内壁均涂敷有反射膜，所述反射膜用于反射红外光。
优选地，所述第一腔室的结构和所述第二腔室的结构相同，所述第一通气孔的大小和所述第二通气孔的大小相同，所述第一声传感器和所述第一红外发射器在所述第一腔室内的排布与所述第二声传感器和所述第二红外发射器在所述第二腔室内的排布相同。
优选地，所述第一通气孔开设于所述第一外壳远离所述基板的一侧，且所述第一通气孔和所述第一声传感器相对设置；所述第二通气孔开设于所述第二外壳远离所述基板的一侧，且所述第二通气孔和所述第二声传感器相对设置。
优选地，所述第一外壳固定有覆盖所述第一通气孔的第一阻尼网，所述第二外壳固定有覆盖所述第二通气孔的第二阻尼网，所述第一阻尼网和所述第二阻尼网为同一种阻尼网。
优选地，所述环境检测组件还包括连接于所述基板的第二声传感器，所述差分处理器电连接于所述第二声传感器，所述第二声传感器暴露于环境中。
优选地，所述第一声传感器和所述第二声传感器在所述基板上平行设置，所述第一声传感器和所述第二声传感器为同一种声传感器。
本实用新型的有益效果在于：通过在基板上设置环境检测组件，而环境检测组件可以检测环境中的声音和振动并转换成第二检测信号，使得差分处理器可以根据第二检测信号将第一检测信号中的环境声音信号和振动信号抵消，可以消除外界环境中的噪声和振动的强烈干扰，从而得到准确的待测气体浓度数据，提升气体传感器的检测气体浓度的精准性。
【附图说明】
图1为本实用新型实施例第一实施方式中一种气体传感器的整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例第一实施方式中一种气体传感器的俯视图；
图3为图2中A－A向的剖视图；
图4为本实用新型实施例第一实施方式中一种气体传感器的左视图；
图5为图4中B－B向的剖视图；
图6为本实用新型实施例第二实施方式中一种气体传感器的某一方向的剖视图；
图7为本实用新型实施例中一种气体传感器的信号流程示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
请参阅图1至图7，在本实施例中，一种气体传感器，包括基板1、固定于基板1并与基板1围合形成第一腔室32的第一外壳21、以及连接于基板1的第一红外发射器35和第一声传感器31，第一声传感器31和第一红外发射器35均收容于第一腔室32内，第一外壳21开设第一通气孔33，第一声传感器31用于将第一腔室32内的压强转化为第一检测信号，第一检测信号包含环境声音信号和振动信号，气体传感器还包括连接于基板1且位于第一外壳21外的环境检测组件4和连接于基板1的差分处理器，环境检测组件4产生的第二检测信号包含环境声音信号和振动信号，差分处理器电连接于第一声传感器31和环境检测组件4，差分处理器用于根据第二检测信号将第一检测信号中的环境声音信号和振动信号抵消。
本实施中的气体传感器为差分式PAS(PhotoAcoustic Spectroscopy光声光谱法)气体传感器，可以理解的，通过在基板1上设置环境检测组件4，而环境检测组件4可以检测环境中的声音和振动并转换成第二检测信号，使得差分处理器可以根据第二检测信号将第一检测信号中的环境声音信号和振动信号抵消，可以消除外界环境中的噪声和振动的强烈干扰，从而得到准确的待测气体浓度数据，提升气体传感器的检测气体浓度的精准性。
请参阅图3和图5，在本实施例的第一实施方式中，环境检测组件4包括固定于基板1并与基板1围合形成第二腔室43的第二外壳22、以及连接于基板1的第二红外发射器41和第二声传感器42，第二外壳22开设第二通气孔44，差分处理器电连接于第二声传感器42，第一红外发射器35和第二红外发射器41发射波长相同、相位差为180°的红外光；第一声传感器31和第二声传感器42相互平行，第一声传感器31和第二声传感器42为同一种声传感器。具体的，第一外壳21和第二外壳22均可以为矩形壳，对应的第一腔室32和第二腔室43为矩形腔室，第一通气孔33和第二通气孔44可以为矩形孔，差分处理器可以为差分放大器，第一声传感器31和第二声传感器42均可以为麦克风，使得气体传感器的结构简单，方便成型。第一红外发射器35和第二红外发射器41发射波长相同、相位差为180°的红外光，使得在第一腔室32内和第二腔室43内产生相位差为180°的波；第一声传感器31和第二声传感器42平行放置，第一声传感器31和第二声传感器42为同一种声传感器，使得第一声传感器31和第二声传感器42受外界振动干扰所产生的振动信号的相位相同；待测气体从第一通气孔33进入第一腔室32内，从第二通气孔44进入第二腔室43内，并产生同向信号。
可以理解的，红外发射器以一定的频率(例如30Hz)发出特定波长的红外光，该波长红外光被待测气体强烈吸收，转化成热量，在腔室内产生交变压强信号，从而可以被声传感器接收，声传感器将交变压强信号转化为电信号并传输至差分处理器，差分处理器对接收的第二检测信号和第一检测信号进行处理，使得同相的环境声和振动被抵消，从而可以消除基于光声光谱法的气体传感器容易受到外界噪声和振动干扰的缺陷。而且，气体中的待测气体浓度越高，则产生的低频信号越强，根据声传感器输出的信号强度，可计算出待测气体浓度。
请参阅图3和图5，在本实施方式中，第一外壳21和第二外壳22一体化设置形成壳体2，第一腔室32靠近第二腔室43的一侧的内壁和第二腔室43靠近第一腔室32的一侧的内壁均涂敷有隔音层。具体的，第一外壳21和第二外壳22可以为一体式壳体2，壳体2设有空腔，空腔的底部固定有可以将空腔分割成不连通的第一腔室32和第二腔室43的隔板，分隔板对应于第一腔室32和第二腔室43的板面涂敷有隔音层，避免第一腔室32和第二腔室43中的其中一个腔室产生的声音穿过分隔板对另一个腔室产生干扰，进一步提升气体浓度测量的精准性。在其他实施例中，第一外壳21和第二外壳22间隔设置，利用第一外壳21和第二外壳22之间的间隙，避免第一腔室32和第二腔室43之间产生的声音相互干扰。
请参阅图3和图5，较佳地，第一腔室32的内壁和第二腔室43的内壁均涂敷有反射膜，第一红外发射器35和第二红外发射器41发射的红外光传输至反射膜并被反射膜反射，利用反射膜可以使红外发射器发射的红外光在腔室内进行多次反射，从而使得红外光与待测气体充分接触，有利于待测气体吸收红外光；第一腔室32的结构和第二腔室43的结构相同，第一通气孔33的大小和第二通气孔44的大小相同，可以保证待测气体流入腔室内的速度较为一致和待测气体的浓度相同，提升该气体传感器的测量精准性。
请参阅图3和图5，在本实施方式中，第一通气孔33开设于第一外壳21远离基板1的一侧，且第一通气孔33和第一声传感器31相对设置；第二通气孔44开设于第二外壳22远离基板1的一侧，且第二通气孔44和第二声传感器42相对设置。具体的，第二声传感器42设于第二腔室43的一侧，第二红外发射器41设于第二腔室43的另一侧，既使得第二红外发射器41发射的红外光不易通过第二通气孔44照射至第二腔室43外，也能保证在待测气体填充部分第二腔室43后，待测气体再吸收第二红外发射器41发射的红外光，有利于保证气体传感器的检测能力。
请参阅图3和图5，在本实施方式中，第一外壳21固定有覆盖第一通气孔33的第一阻尼网34，第二外壳22固定有覆盖第二通气孔44的第二阻尼网45，第一阻尼网34和第二阻尼网45为同一种阻尼网。具体的，第一阻尼网34和第二阻尼网45均可以为阻水透气滤膜，可以防止其他杂物(例如水和固态颗粒物)进入腔室，确保只有待测气体进入，从而干扰气体传感器的检测效果；第一阻尼网34和第二阻尼网45为同一种阻尼网，保证进入第一腔室32和第二腔室43内的待测气体保持一致性，降低第一阻尼网34和第二阻尼网45之间可能存在的差异，从而保持差分测量的一致性。
请参阅图6，在本实施例的第二实施方式中，环境检测组件4还包括连接于基板1的第二声传感器42，差分处理器电连接于第二声传感器42，第二声传感器42暴露于环境中。具体的，第一声传感器31和第二声传感器42均可以为麦克风，第一声传感器31和第二声传感器42相互平行，第一声传感器31和第二声传感器42为同一种声传感器，第一声传感器31传输至差分处理器的第一检测信号包括环境声音信号、振动信号和待测气体浓度信号，第二声传感器42传输至差分处理器的第二检测信号包括环境声音信号和振动信号，差分处理器通过对第一检测信号和第二检测信号进行处理，使得环境声音信号和振动信号被消除，消除外界环境中噪声和振动的干扰，从而使得该气体传感器可以测量出精准的待测气体浓度。
应当理解，相比于第一实施方式中设置两个腔室，第二实施方式的尺寸和成本更低；同时，第二实施方式的第二声传感器42也可以作为普通麦克风使用，提供该气体传感器的所需的声音信号。第一实施方式中的第一检测信号和第二检测信号均包括环境声音信号、振动信号以及待测气体浓度信号，且两个红外发射器发射的红外光波长相同、相位差为180°，经过差分处理器的计算会输出强度增加一倍的信号，使得通过第一实施方式得到的待测气体浓度是实际待测气体浓度的一倍。第二实施方式中的第一检测信号包括环境声音信号、振动信号以及待测气体浓度信号，第二检测信号仅包括环境声音信号和振动信号，使得通过第二实施方式得到的待测气体浓度与实际待测气体浓度相同。
以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种气体传感器，包括基板、固定于所述基板并与所述基板围合形成第一腔室的第一外壳、以及连接于所述基板的第一红外发射器和第一声传感器，所述第一声传感器和所述第一红外发射器均收容于所述第一腔室内，所述第一外壳开设第一通气孔，所述第一声传感器用于将所述第一腔室内的压强转化为第一检测信号，第一检测信号包含环境声音信号和振动信号，其特征在于，所述气体传感器还包括连接于所述基板且位于所述第一外壳外的环境检测组件和连接于所述基板的差分处理器，所述环境检测组件产生的第二检测信号包含环境声音信号和振动信号，所述差分处理器电连接于所述第一声传感器和所述环境检测组件，所述差分处理器用于根据所述第二检测信号将所述第一检测信号中的环境声音信号和振动信号抵消。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述环境检测组件包括固定于所述基板并与所述基板围合形成第二腔室的第二外壳、以及连接于所述基板的第二红外发射器和第二声传感器，所述第二外壳开设第二通气孔，所述差分处理器电连接于所述第二声传感器，所述第一红外发射器和所述第二红外发射器发射波长相同、相位差为180°的红外光。
3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述第一外壳和所述第二外壳一体化设置形成壳体，或者所述第一外壳和所述第二外壳间隔设置。
4.根据权利要求3所述的气体传感器，其特征在于，所述第一腔室靠近所述第二腔室的一侧的内壁和所述第二腔室靠近所述第一腔室的一侧的内壁均涂敷有隔音层。
5.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述第一腔室的内壁和所述第二腔室的内壁均涂敷有反射膜，所述反射膜用于反射红外光。
6.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述第一腔室的结构和所述第二腔室的结构相同，所述第一通气孔的大小和所述第二通气孔的大小相同，所述第一声传感器和所述第一红外发射器在所述第一腔室内的排布与所述第二声传感器和所述第二红外发射器在所述第二腔室内的排布相同。
7.根据权利要求6所述的气体传感器，其特征在于，所述第一通气孔开设于所述第一外壳远离所述基板的一侧，且所述第一通气孔和所述第一声传感器相对设置；所述第二通气孔开设于所述第二外壳远离所述基板的一侧，且所述第二通气孔和所述第二声传感器相对设置。
8.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述第一外壳固定有覆盖所述第一通气孔的第一阻尼网，所述第二外壳固定有覆盖所述第二通气孔的第二阻尼网，所述第一阻尼网和所述第二阻尼网为同一种阻尼网。
9.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述环境检测组件还包括连接于所述基板的第二声传感器，所述差分处理器电连接于所述第二声传感器，所述第二声传感器暴露于环境中。
10.根据权利要求2-9中任意一项所述的气体传感器，其特征在于，所述第一声传感器和所述第二声传感器在所述基板上平行设置，所述第一声传感器和所述第二声传感器为同一种声传感器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221018274.XU CN217688711U (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 一种气体传感器 |
| PCT/CN2022/093812 WO2023206663A1 (zh) | 2022-04-28 | 2022-05-19 | 一种气体传感器 |
| US18/095,003 US20230349816A1 (en) | 2022-04-28 | 2023-01-10 | Gas Sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221018274.XU CN217688711U (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 一种气体传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217688711U true CN217688711U (zh) | 2022-10-28 |
Family
ID=83736067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202221018274.XU Active CN217688711U (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 一种气体传感器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217688711U (zh) |
| WO (1) | WO2023206663A1 (zh) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5933245A (en) * | 1996-12-31 | 1999-08-03 | Honeywell Inc. | Photoacoustic device and process for multi-gas sensing |
| CN100510713C (zh) * | 2007-02-01 | 2009-07-08 | 方剑德 | 智能型红外气体传感器 |
| CN102353645B (zh) * | 2011-07-16 | 2012-12-19 | 太原理工大学 | 一种基于ndir的智能红外气体传感器 |
| CN102735618B (zh) * | 2012-07-03 | 2014-06-25 | 北京航空航天大学 | 一种基于椭圆光声池的光声气体传感装置 |
| CN206649008U (zh) * | 2017-01-20 | 2017-11-17 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 基于差分式采集的气体浓度测量装置 |
| EP3786616A1 (de) * | 2019-08-29 | 2021-03-03 | Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. | Mems basierte photoakustische zelle |
| CN112730303A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-30 | Oppo广东移动通信有限公司 | 气体检测方法及装置、终端设备、存储介质 |
| CN112730264B (zh) * | 2020-12-24 | 2022-04-01 | 天津同阳科技发展有限公司 | 差分式mems气体传感器 |
| CN113075130A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-07-06 | 深圳市美思先端电子有限公司 | 光声学气体浓度检测装置及其控制方法 |
-
2022
- 2022-04-28 CN CN202221018274.XU patent/CN217688711U/zh active Active
- 2022-05-19 WO PCT/CN2022/093812 patent/WO2023206663A1/zh active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023206663A1 (zh) | 2023-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101837073B1 (ko) | 광음향 기체 센서를 위한 통합된 ｉｒ 소스 및 음향 검출기 | |
| US10451589B2 (en) | Acoustic wave detector | |
| US11089419B2 (en) | Microphone and method of testing a microphone | |
| CN108713133A (zh) | 声波共振压力与温度传感器 | |
| US11604171B2 (en) | Fluid sensor | |
| EP3798607B1 (en) | Photoacoustic gas sensor devices | |
| US11754492B2 (en) | Photoacoustic gas sensor device | |
| CN217688711U (zh) | 一种气体传感器 | |
| JP2022544962A (ja) | 圧力センサ | |
| US20230349816A1 (en) | Gas Sensor | |
| CN114441801B (zh) | 一种双光路结构的加速度传感器及噪底自标定系统及方法 | |
| JP2024518205A (ja) | ガスセンサ | |
| CN219996879U (zh) | 一种气体传感器 | |
| CN112730264B (zh) | 差分式mems气体传感器 | |
| CN219512095U (zh) | 一种气体传感器 | |
| CN218956486U (zh) | 一种气体传感器 | |
| CN110887806B (zh) | 基于超材料的无滤波片型红外热辐射气体浓度传感器 | |
| CN110426460B (zh) | 一种水声材料去耦特性参数的行波管测量装置与方法 | |
| JPH08271336A (ja) | 光音響分光測定装置 | |
| CN211553859U (zh) | 一种集成式尿素品质测量传感器 | |
| CN220063169U (zh) | 一种低成本的光纤水听器哑元探头 | |
| US11503412B2 (en) | Acoustic sensor and electrical circuits therefor | |
| CN114674748A (zh) | 一种基于光路优化的高集成光声气体传感器 | |
| CN219737269U (zh) | 一种红外气体测量传感器 | |
| CN217846054U (zh) | 气体检测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |