【導讀】光聲效應(photoacoustic effect)在19世紀被發(fā)現,它可以將光轉換成聲音。當物質(zhì)受到周期性強度調制的光照射時(shí),產(chǎn)生聲信號的現象。用光照射某種媒質(zhì)時(shí),由于媒質(zhì)對光的吸收會(huì )使其內部的溫度改變從而引起媒質(zhì)內某些區域結構和體積變化;當采用脈沖光源或調制光源時(shí),媒質(zhì)溫度的升降會(huì )引起媒質(zhì)的體積漲縮,因而可以向外輻射聲波。這種現象稱(chēng)為光聲效應。
光聲效應(photoacoustic effect)在19世紀被發(fā)現,它可以將光轉換成聲音。當物質(zhì)受到周期性強度調制的光照射時(shí),產(chǎn)生聲信號的現象。用光照射某種媒質(zhì)時(shí),由于媒質(zhì)對光的吸收會(huì )使其內部的溫度改變從而引起媒質(zhì)內某些區域結構和體積變化;當采用脈沖光源或調制光源時(shí),媒質(zhì)溫度的升降會(huì )引起媒質(zhì)的體積漲縮,因而可以向外輻射聲波。這種現象稱(chēng)為光聲效應。
光聲效應被應用于非分散性紅外吸收光譜(NDIR Non-Dispersive InfraRed)等設備中,NDIR是第一個(gè)利用這種效應檢測氣體的商用設備。NDIR是一種基于氣體吸收理論的方法。紅外光源發(fā)出的紅外輻射經(jīng)過(guò)一定濃度待測的氣體吸收之后,與氣體濃度成正比的光譜強度會(huì )發(fā)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。
調制光強度會(huì )產(chǎn)生周期性的壓力變化,這種變化可通過(guò)像麥克風(fēng)這樣的聲音檢測設備來(lái)測量的。比較光聲效應不同實(shí)現方式的標準包括選擇性、靈敏度和尺寸。
隨著(zhù)當今人們對建筑效率的不斷提高,空氣流動(dòng)性也隨之降低??赡軙?huì )導致氧氣減少以及二氧化碳(CO2)濃度的累積。通過(guò)檢測有害氣體水平可以預防健康問(wèn)題?;诠饴暪庾V(PAS),英飛凌公司開(kāi)發(fā)了XENSIV PAS環(huán)境傳感器,就用于檢測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(gè)高靈敏度的MEMS麥克風(fēng)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(xué)濾波器、用于信號和算法處理的微控制器以及驅動(dòng)紅外源的MOSFET芯片。
傳感器中的IM69D130 MEMS麥克風(fēng)以69dB(a)的信噪比(SNR)檢測CO2分子產(chǎn)生的壓力變化。
除了智能家居和樓宇自動(dòng)化應用,如按需控制的通風(fēng)系統、空氣凈化器和恒溫器,PAS傳感器具有體積小、成本低等特點(diǎn),適用于車(chē)內空氣質(zhì)量監測。
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