使用带通滤波器测量发射体的温度的气体传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种传感器，所述传感器具有滤波装置、布置在所述滤波装置下游的检测装置和连接到检测装置的估算装置，滤波装置具有至少一个第一滤波器、被构造成允许第一预定波段(可疑波段)通过的带通滤波器的可疑物滤波器、至少一个第二滤波器、被构造成允许(一个或多个)第二预定波段((一个或多个)参考波段)通过的带通滤波器的(一个或多个)基准滤波器，其中检测装置具有与所述滤波器中的至少一个相关联的至少一个检测器。传感器使用带通滤波器测量发射源的温度。传感器有利地可以在IR波段中使用，并且可以有利地用于检测CO2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种传感器，所述传感器具有滤波装置、布置在所述滤波装置下游的检测装置和连接到检测装置的估算装置，滤波装置具有至少一个第一滤波器、被构造成允许第一预定波段(可疑波段(suspect band))通过的带通滤波器的可疑物滤波器(suspect filter)、至少一个第二滤波器、被构造成允许(一个或多个)第二预定波段((一个或多个)参考波段)通过的带通滤波器的(一个或多个)基准滤波器，其中检测装置具有与所述滤波器中的至少一个相关联的至少一个检测器。传感器使用带通滤波器测量发射源的温度。传感器有利地可以在IR波段中使用，并且可以有利地用于检测CO2。
技术介绍
例如由US 5,081,998A已知被构造成为气体传感器的这种传感器。IR辐射源设置在该传感器中，所述IR辐射源通过滤波装置作用在总共四个检测器上。滤波装置具有两个滤波器，所述滤波器具有不同的通过特性。第一滤波器具有用于IR辐射的被CO2吸收的通带。该滤波器因此还被称作为“CO2滤波器”。布置在下游的检测器为指定的CO2检测器。另一个滤波器具有不同于所述第一滤波器的用于确定参考量的通带。布置在基准滤波器下游的检测器被称作为基准检测器。在IR源与两个滤波器之间布置有第三滤波器，所述第三滤波器被称作为自然密度滤波器(natural density filter)并与第一滤波器的一半和第二滤波器的一半重叠。因此，两个CO2检测器中的一个和基准检测器中的一个仅接收具有通过自然密度滤波器和CO2滤波器或基准滤波器的IR辐射。在估算装置中形成两个CO2检测器的输出信号的差值和两个基准检测器的差值。两个差值然后彼此相除。例如，这种CO2传感器需要例如用于确定病人呼吸中的CO2，以便能够在麻醉期间更好地监控病人。这种传感器的缺点在于该传感器具有相对较高的功率要求，并且另一个缺点在于所需的检测器的数量。由US 5,081,998A已知的装置需要辐射源，所述辐射源在长期使用的任何情况下都不适于电池供电的应用。此外，这种IR源通常需要一定的加热时间，使得在需要时在没有进行一定程度的事先准备的情况下不能总是可以执行测量。本专利技术要解决的问题是简化引入US 2008/0283753中所述的传感器中的IR传感器，其中第一滤波器的通带布置在第二滤波器的通带内，并且估算装置形成检测器的信号的差值并对于检测器的信号标准化所述差值。该结构使得可以估算相当多的IR辐射。IR辐射因此不会被分成两个单独的范围，且每一个检测器仅检测一个范围。相反，一个检测器检测具有预设频谱范围的IR辐射，其中所述预设频谱范围还包括例如正在被确定的气体(这里为CO2)的吸收频谱。另一个检测器从其子范围检测IR频谱，其中所述IR频谱不包括正在被确定的气体的吸收频谱。传感器的灵敏度因此被显著增加，也就是说对于IR辐射到传感器的供应来说仅存在相对较低的要求。因为形成了检测器的输出信号之间的差值，因此消除了诸如本底噪声或类似信号的干扰信号。对于检测器的输出信号标准化该差值能够对IR辐射的强度的波动进行补偿。还可以使用具有相应更多数量的滤波器的多于两个的传感器，各个通带范围因此重叠。利用这种传感器还可以获得例如关于温度、室内运动、室内人数等的其它信息。因为可以检测相当多的辐射，因此可以降低功率消耗，使得也可以由电池供应所需的电力。这进而根据本地安装和用途给出了更多的自由度。传感器可以无线发送其信号。第一滤波器的通带优选地大于第二滤波器的通带。因此，除包括允许通过第二滤波器的频谱范围之外，第一滤波器还包括其中IR辐射被吸收的频谱范围。两个滤波器优选地具有共有截止波长。这简化了估算。接着可以容易地形成检测器的输出信号之间的差值，而不需要另外的计算步骤。截止波长是限定(也就是说限制)通带的波长。所述截止波长被称作为“下波长”和“上波长”。无论是何种已知的情况，发射体的辐射量以及频谱分布具有与发射体的温度的相关性。这由公知的辐射的普朗克分布给出。假设给出发射体的温度，普朗克曲线则给出辐射与波长的相关性，其中普朗克曲线在某一波长处具有最大辐射，且该最大辐射值以及最大辐射的波长与温度相关。使用诸如类似于US 2008/0283753中所述的传感器系统的传感器系统中的天然源将使得滤波器的通带的能量(或换句话说，辐射强度密度)在波长波带上变化。这种天然源的温度通常不是已知的，并且甚至是不可控制的。这种结构能够补偿光源的辐射强度的变化，然而，该结构例如对于光源的温度变化是不稳固的。本专利技术的目的是通过引入估算源的温度的方法引入解决当前传感器的这些问题的方法和一种使用该解决方案的传感器。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是引入一种至少估算发射源的温度并利用该温度校正或调节传感器的测量值的方法。本专利技术通过引入具有不同的截止波长的可疑物滤波器和(一个或多个)基准滤波器来解决这些问题。“下波长”是滤波器允许辐射通过的最低波长，而“上波长”是滤波器切断辐射的通过的高于下波长的最高波长。(一个或多个)可疑物滤波器的允许波长范围在以下被称为“(一个或多个)可疑波段”，而(一个或多个)基准滤波器的允许波长以下被称为“(一个或多个)参考波段”。如所述，本专利技术中的可疑下波长不同于(一个或多个)参考下波长，而可疑上波长不同于(一个或多个)参考上波长。这样的优点在于可以通过将(一个或多个)参考波段分布成高于或低于可疑波段来补偿诸如入射辐射的强度的频谱分布的例如由所述源的温度波动产生的变化。在本专利技术的一个优选的实施例中，通过温度变化进行此分布，参考波段上的辐射强度(或强度密度或能量)的增加大致等于可疑波段上的辐射强度(或强度密度或能量)的增加。在一个可选的或另外的实施例中，辐射强度密度(或能量)在可疑波段上的平均值或平均数大致等于参考波段中的每一个上的辐射强度密度(或能量)的平均值或平均数。在一个可选的或另外的实施例中，可疑波段上的辐射强度密度(或能量)大致等于整个组合参考波段上的辐射强度密度(或能量)的平均值或平均数。(‘基准滤波系统波段’是所有基准滤波器的组合参考波段)。在另一个可选的或另外的实施例中，可疑波段上的辐射强度密度(或能量)大致等于参考波段中的每一个或所述参考波段中的一个的辐射强度密度(或能量)的平均值或平均数。在又一个可选的或另外的实施例中，辐射强度密度(或能量)对于参考波段中的每一个都大致相同。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.17 DK PA2009005081.一种传感器，所述传感器具有滤波装置、布置在所述滤波装置下
游的检测装置和连接到所述检测装置的估算装置，所述滤波装置包括第一
基准滤波器和第二基准滤波器，所述第一基准滤波器和所述第二基准滤波
器分别具有第一参考波段和第二参考波段，其特征在于：
所述第一参考波段和所述第二参考波段中测量的强度密度用于估算
辐射发射源的温度。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述传感器还具有可疑物
滤波器，所述可疑物滤波器使具有至少在可疑波段内的波长的辐射通过。
3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述第一基准滤波器和所
述第二基准滤波器构成参考系统，并且所述第一参考波段和所述第二参考
波段构成参考系统波段，其中所述参考系统波段分布在所述可疑波段的两
侧。
4.根据权利要求3所述的传感器，其中，所述可疑波段至少部分地
与所述参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：托米纳·施托尔贝格罗尔，延斯·莫勒·延森，阿伦·克里希纳，拉尔斯·蒙奇，雷恩·毕希纳，亨利克·格德·穆斯，
申请(专利权)人：丹佛斯IXA股份有限公司，
类型：发明
国别省市：