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19世(shi)紀(ji)被(bei)發(fa)現(xian),它(ta)可(ke)以(yi)將(jiang)光(guang)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)聲(sheng)音(yin)。當(dang)物(wu)質(zhi)受(shou)到(dao)周(zhou)期(qi)性(xing)強(qiang)度(du)調(tiao)製(zhi)的(de)光(guang)照(zhao)射(she)時(shi),產(chan)生(sheng)聲(sheng)信(xin)號(hao)的(de)現(xian)象(xiang)。用(yong)光(guang)照(zhao)射(she)某(mou)種(zhong)媒(mei)質(zhi)時(shi),由(you)於(yu)媒(mei)質(zhi)對(dui)光(guang)的(de)吸(xi)收(shou)會(hui)使(shi)其(qi)內(nei)部(bu)的(de)溫(wen)度(du)改(gai)變(bian)從(cong)而(er)引(yin)起(qi)媒(mei)質(zhi)內(nei)某(mou)些(xie)區(qu)域(yu)結(jie)構(gou)和(he)體(ti)積(ji)變(bian)化(hua);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19世(shi)紀(ji)被(bei)發(fa)現(xian),它(ta)可(ke)以(yi)將(jiang)光(guang)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)聲(sheng)音(yin)。當(dang)物(wu)質(zhi)受(shou)到(dao)周(zhou)期(qi)性(xing)強(qiang)度(du)調(tiao)製(zhi)的(de)光(guang)照(zhao)射(she)時(shi),產(chan)生(sheng)聲(sheng)信(xin)號(hao)的(de)現(xian)象(xiang)。用(yong)光(guang)照(zhao)射(she)某(mou)種(zhong)媒(mei)質(zhi)時(shi),由(you)於(yu)媒(mei)質(zhi)對(dui)光(guang)的(de)吸(xi)收(shou)會(hui)使(shi)其(qi)內(nei)部(bu)的(de)溫(wen)度(du)改(gai)變(bian)從(cong)而(er)引(yin)起(qi)媒(mei)質(zhi)內(nei)某(mou)些(xie)區(qu)域(yu)結(jie)構(gou)和(he)體(ti)積(ji)變(bian)化(hua);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。NDIRshiyizhongjiyuqitixishoulilundefangfa。hongwaiguangyuanfachudehongwaifushejingguoyidingnongdudaicedeqitixishouzhihou,yuqitinongduchengzhengbideguangpuqiangduhuifashengbianhua,yinciqiuchuguangpuguangqiangdebianhualiangjiukeyifanyanchudaiceqitidenongdu。
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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