pcb感測器 利用光聲效應的MEMS氣體感測器模組

2021-10-11 18:18:12 字數 880 閱讀 1226

光聲效應(photoacoustic effect)在19世紀被發現,它可以將光轉換成聲音。當物質受到週期性強度調製的光照射時,產生聲訊號的現象。用光照射某種媒質時,由於媒質對光的吸收會使其內部的溫度改變從而引起媒質內某些區域結構和體積變化;當採用脈衝光源或調製光源時,媒質溫度的公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)等裝置中,ndir是第乙個利用這種效應檢測氣體的商用裝置。ndir是一種基於氣體吸收理論的方法。紅外光源發出的紅外輻射經過一定濃度待測的氣體吸收之後,與氣體濃度成正比的光譜強度會發生變化,因此求出光譜光強的變化量就可以反演出待測氣體的濃度。

調製光強度會產生週期性的壓力變化,這種變化可通過像麥克風這樣的聲音檢測裝置來測量的。比較光聲效應不同實現方式的標準包括選擇性、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),英飛凌公司開發了xensiv pas環境感測器,就用於檢測co2濃度。微型化感測器克服了現有的尺寸、成本和效能挑戰。

使用乙個高靈敏度的mems麥克風作為探測器和整合印刷電路板(pcb)的設計比商用的co2感測器減少了75%以上的空間需求。pcb上的整合(在14 x 13.8 x 7.5 mm²模組中)了包括pas感測器和探測器、紅外光源和光學濾波器、用於訊號和演算法處理的微控制器以及驅動紅外源的mosfet晶元。

感測器中的im69d130 mems麥克風以69db(a)的訊雜比(snr)檢測co2分子產生的壓力變化。

除了智慧型家居和樓宇自動化應用,如按需控制的通風系統、空氣淨化器和恆溫器,pas感測器具有體積小、成本低等特點,適用於車內空氣質素監測。

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