[发明专利]电气测量线路、气体检测器及用于测量气体浓度的方法

权利要求书

1.气体检测器，包括：

-电气测量线路，所述电气测量线路包括：

-机电谐振器(1)；

-反馈电气支路(2)，具有连接至所述谐振器(1)的检测端子(1b)以用于从所述谐振器接收响应信号的输入部(2a)以及连接至所述谐振器的激励端子(1a)以用于向所述谐振器施加激励力(F_x)的输出部(2b)，使得所述谐振器和所述反馈电气支路形成以谐振频率(f_r)工作的振荡器(10)的至少一部分；

-频率测量设备(3)，连接至所述振荡器(10)以测量所述谐振频率(f_r)；以及

-测量支路(4)，具有连接至所述反馈电气支路(2)的输出部(2b)的输入部(4a)以及配置为根据存在于所述反馈电气支路(2)的输出部(2b)处的激励信号向外部设备(5)发送调制信号的调制输出部(4b)；

使得当所述外部设备(5)配置为向所述谐振器(1)施加除了由所述反馈电气支路(2)施加的激励力(F_x)之外的附加激励力(F_pa)时，则所述谐振频率(f_r)的通过所述频率测量设备(3)测量且由所述附加激励力造成的偏移量构成所述外部设备(5)的参数的测量值，

所述气体检测器还包括：

-可调制激光器，构成所述外部设备(5)，且所述测量支路(4)的调制输出部(4b)连接至所述可调制激光器的调制输入部，以及其中，所述可调制激光器定向成使得将具有与所述可调制激光器的波长对应的吸收线且将接收从所述可调制激光器发出的辐射束(FX)的气体产生声波且所述声波在所述谐振器(1)上引起所述附加激励力(F_pa)，

使得通过所述谐振频率(fr)的偏移量测量的参数是具有在所述可调制激光器的波长处的吸收线的所述气体的浓度；

所述气体检测器的特征在于，所述电气测量线路的所述测量支路(4)包括可调移相器(41)，所述可调移相器(41)布置在所述测量支路的输入部(4a)和调制输出部(4b)之间，使得由所述外部设备(5)施加至所述谐振器(1)的附加激励力(F_pa)的相移能够被调谐，从而使得所述附加激励力相对于由所述反馈电气支路(2)施加的激励力(F_x)处于相位正交。

2.根据权利要求1所述的气体检测器，其中，所述电气测量线路的所述谐振器(1)为振荡石英元件类型，或者为振荡硅元件类型。

3.根据权利要求1所述的气体检测器，其中，所述电气测量线路的所述反馈电气支路(2)包括串联组合的放大器(21)和移相器(22)，或者包括锁相回路组件。

4.根据权利要求1所述的气体检测器，其中，除了能够通过所述可调移相器(41)调谐相移之外，所述电气测量线路的所述测量支路(4)还配置为可逆地施加180°的附加相移，使得构成所述外部设备(5)的参数的测量值的、所述谐振频率(f_r)的偏移量等于分别在具有和不具有等于180°的所述附加相移的情况下针对所述谐振频率(f_r)测量的两个值之间的差值的一半。

5.根据权利要求1所述的气体检测器，所述电气测量线路还包括：

-参考机电谐振器；以及

-另一反馈电气支路，具有连接至所述参考谐振器的检测端子以用于从所述参考谐振器接收响应信号的输入部以及连接至所述参考谐振器的激励端子以用于向所述参考谐振器施加另一激励力的输出部，使得所述参考谐振器和所述另一反馈电气支路形成参考振荡器(10_ref)，所述参考振荡器(10_ref)独立于连接至所述测量支路(4)的振荡器(10)以称作参考频率(f_ref)的另一谐振频率工作；

以及所述电气测量线路还配置为与连接至所述测量支路(4)的振荡器(10)的谐振频率(f_r)分开地测量所述参考频率(f_ref)，使得构成所述外部设备(5)的参数的测量值的、所述谐振频率(f_r)的偏移量对应于所述参考频率与针对连接至所述测量支路的振荡器测量的谐振频率(f_r)之间的差值。