利用光聲效應的MEMS氣體傳感器模塊
發布時間:2020-11-04 責任編輯:lina
【導讀】光聲效應(photoacoustic effect)在19shijibeifaxian,takeyijiangguangzhuanhuanchengshengyin。dangwuzhishoudaozhouqixingqiangdutiaozhideguangzhaosheshi,chanshengshengxinhaodexianxiang。yongguangzhaoshemouzhongmeizhishi,youyumeizhiduiguangdexishouhuishiqineibudewendugaibiancongeryinqimeizhineimouxiequyujiegouhetijibianhua;當采用脈衝光源或調製光源時,媒質溫度的升降會引起媒質的體積漲縮,因而可以向外輻射聲波。這種現象稱為光聲效應。
光聲效應(photoacoustic effect)在19shijibeifaxian,takeyijiangguangzhuanhuanchengshengyin。dangwuzhishoudaozhouqixingqiangdutiaozhideguangzhaosheshi,chanshengshengxinhaodexianxiang。yongguangzhaoshemouzhongmeizhishi,youyumeizhiduiguangdexishouhuishiqineibudewendugaibiancongeryinqimeizhineimouxiequyujiegouhetijibianhua;當采用脈衝光源或調製光源時,媒質溫度的升降會引起媒質的體積漲縮,因而可以向外輻射聲波。這種現象稱為光聲效應。
光聲效應被應用於非分散性紅外吸收光譜(NDIR Non-Dispersive InfraRed)等設備中,NDIR是第一個利用這種效應檢測氣體的商用設備。NDIR是(shi)一(yi)種(zhong)基(ji)於(yu)氣(qi)體(ti)吸(xi)收(shou)理(li)論(lun)的(de)方(fang)法(fa)。紅(hong)外(wai)光(guang)源(yuan)發(fa)出(chu)的(de)紅(hong)外(wai)輻(fu)射(she)經(jing)過(guo)一(yi)定(ding)濃(nong)度(du)待(dai)測(ce)的(de)氣(qi)體(ti)吸(xi)收(shou)之(zhi)後(hou),與(yu)氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)光(guang)譜(pu)強(qiang)度(du)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),因(yin)此(ci)求(qiu)出(chu)光(guang)譜(pu)光(guang)強(qiang)的(de)變(bian)化(hua)量(liang)就(jiu)可(ke)以(yi)反(fan)演(yan)出(chu)待(dai)測(ce)氣(qi)體(ti)的(de)濃(nong)度(du)。
調(tiao)製(zhi)光(guang)強(qiang)度(du)會(hui)產(chan)生(sheng)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)壓(ya)力(li)變(bian)化(hua),這(zhe)種(zhong)變(bian)化(hua)可(ke)通(tong)過(guo)像(xiang)麥(mai)克(ke)風(feng)這(zhe)樣(yang)的(de)聲(sheng)音(yin)檢(jian)測(ce)設(she)備(bei)來(lai)測(ce)量(liang)的(de)。比(bi)較(jiao)光(guang)聲(sheng)效(xiao)應(ying)不(bu)同(tong)實(shi)現(xian)方(fang)式(shi)的(de)標(biao)準(zhun)包(bao)括(kuo)選(xuan)擇(ze)性(xing)、靈敏度和尺寸。
隨著當今人們對建築效率的不斷提高,空氣流動性也隨之降低。可能會導致氧氣減少以及二氧化碳(CO2)濃度的累積。通過檢測有害氣體水平可以預防健康問題。基於光聲光譜(PAS),英飛淩公司開發了XENSIV PAS環境傳感器,就用於檢測CO2濃度。微型化傳感器克服了現有的尺寸、成本和性能挑戰。

使用一個高靈敏度的MEMS麥克風作為探測器和集成印刷電路板(PCB)的設計比商用的CO2傳感器減少了75%以上的空間需求。PCB上的集成(在14 x 13.8 x 7.5 mm²模塊中)了包括PAS傳感器和探測器、紅外光源和光學濾波器、用於信號和算法處理的微控製器以及驅動紅外源的MOSFET芯片。
傳感器中的IM69D130 MEMS麥克風以69dB(a)的信噪比(SNR)檢測CO2分子產生的壓力變化。
除了智能家居和樓宇自動化應用,如按需控製的通風係統、空氣淨化器和恒溫器,PAS傳感器具有體積小、成本低等特點,適用於車內空氣質量監測。
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