一种气体传感器设备,该气体传感器设备被配置成测量预定的感兴趣的气体并且包括外壳,该外壳包括半导体基板并限定第一腔、透光的第二闭合腔和第三腔。第二腔介于第一腔和第三腔之间。第一腔包括用于接收被测气体的入口端口、用于排出被测气体的出口端口。第一腔还包括光源和测量传感器。第二腔被配置成作为包括密封地设置在第二腔中的一定体积的感兴趣的气体的气体滤光器,并且第三腔包括设置在其中的参考测量传感器。
背景技术
在气体传感器领域,特别是所谓的非分光红外(nondispersive infrared,NDIR)气体传感器领域,已知提供包括用于接收要分析的目标气体的入口和用于排出要分析的气体的出口的腔室,该腔室用作要由目标气体吸收的光的光路。在腔室的一端处提供光源,并在腔室的相对端处提供一对电磁辐射检测器,由此提供信号“臂(arm)”和参考臂。关于二氧化碳,例如,由腔室中的气体吸收的红外电磁辐射量与气体的浓度成比例。因此,随着浓度增加,由信号臂的检测器输出的信号减小。参考臂用于补偿光源随时间和/或温度的漂移,并且在使用时应该提供在腔室中的气体浓度发生改变时不发生改变的输出。这可以通过在参考检测器前面放置带通滤光器来实现,该带通滤光器仅允许不被目标气体吸收的电磁辐射的波长通过到参考检测器。可以通过在吸收检测器前面提供带通滤光器以仅允许被目标气体吸收的电磁辐射的波长通过到吸收检测器来实现信号臂。测量到的实际信号是信号臂与参考臂之间的差分信号。
创建带通滤光器的典型方法是使用干涉滤光器,干涉滤光器通常由厚度被非常好地控制且折射率不同的多个介电材料薄层组成。然而,创建厚度被非常好地控制的多个介电材料薄层是麻烦且昂贵的过程。而且,此类滤光器的性能随着接收到的电磁辐射的入射角变化,这意味着当采用具有宽的角谱的光源时,系统性能被严重降级。
另一种气体传感器是所谓的气体滤光相关(Gas Filter Correlation,GFC)光谱仪,其替代于由多个介电材料薄层形成的滤光器,采用包括两个或更多个气体腔室的旋转滤光轮,一个气体腔室填充有惰性气体并且其他气体腔室填充有目标气体或多个目标气体。将滤光轮放置在光源和样品腔室之间的光路中。在该光路中提供测量检测器,使得样品腔室被设置在滤光轮和测量检测器之间。GFC光谱仪的生产成本高昂,并且像上文描述的NDIR传感器一样相对较大。
实现思路