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原文传递流体传感器以及提供该流体传感器的方法

专利名称：	流体传感器以及提供该流体传感器的方法
摘要：	本公开涉及流体传感器和提供流体传感器的方法。流体传感器包括壳体和布置在壳体中的热发射器，其被配置成在测量间隔期间以第一功率水平将第一热辐射发射到具有测量气体的壳体的检测容积中并且在位于测量间隔之外的中间间隔期间，以降低的第一功率水平发射或不发射第一热辐射；还包括布置在检测容积中的测量元件，其被配置为在测量间隔期间接收基于第一热辐射的辐射信号；还包括布置在壳体中的第二热发射器，其被配置为在中间间隔期间，以第二功率水平将第二热辐射发射到检测容积中，使得在包括测量间隔和中间间隔的连续时间段期间，相对于基于第一功率水平和第二功率水平之和的检测容积中的热辐射的总功率水平，热辐射的热振动最多为±50％。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	德国;DE
申请人：	英飞凌科技股份有限公司
发明人：	C·格拉策;A·德厄;D·图姆波德
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910348504.5
公开号：	CN110411949A
代理机构：	北京市金杜律师事务所
代理人：	郑立柱
分类号：	G01N21/17(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	德国诺伊比贝尔格
主权项：	1.一种流体传感器(10；20；40)，包括: 壳体(12；121，122)；第一热发射器(14；52b)，被布置在所述壳体(12；121，122)中，所述第一热发射器被配置为：在测量间隔(361，362)期间，以第一功率水平(L4)将第一热辐射(18)发射到所述壳体(12；121，122)的检测容积(24)中，所述检测容积具有测量气体(26)；并且在中间间隔(381，382)期间，以降低的第一功率水平(L1)发射所述第一热辐射(18)、或不发射所述第一热辐射，其中所述中间间隔布置在所述测量间隔(361，362)之外；测量元件(28)，被布置在所述检测容积(24)中，所述测量元件被配置为，在所述测量间隔(361，362)期间，接收基于所述第一热辐射(18)的辐射信号(32；82)；第二热发射器(16；52a)，被布置在所述壳体(12；121，122)中，所述第二热发射器被构造为，在所述中间间隔(381，382)内，以第二功率水平(L3)将第二热辐射(22)发射到所述检测容积(24)中，使得在包括所述测量间隔(361，362)和所述中间间隔(381，382)的连续时间段期间，相对于所述检测容积(24)中的所述热辐射的总功率水平(42)，所述热辐射的热振动至多为±50％，所述总功率水平基于所述第一功率水平和所述第二功率水平(L3)之和。 2.根据权利要求1所述的流体传感器，所述流体传感器被配置为在所述中间间隔(381，382)期间停用所述第一热发射器(14；52b)。 3.根据权利要求1或2所述的流体传感器，还包括驱动装置(46)，被构造为驱动所述第一热发射器(14；52b)，使得所述第一热发射器在所述测量间隔(361，362)期间，以所述第一功率水平(L4)发射所述第一热辐射(18)，并且在所述中间间隔(381，382)期间，以降低的第一功率水平(L1)发射所述第一热辐射、或并不发射所述第一热辐射；其中，所述驱动装置(46)还被构造为，驱动所述第二热发射器(16；52a)，使得所述第二热发射器(16；52a)在所述中间间隔(381，382)期间，发射所述第二热辐射(22)，并且在所述测量间隔(361，362)期间，以降低的第二功率水平(L2)发射所述第二热辐射、或不发射所述第二热辐射。 4.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中，所述第一热发射器被配置为，在按时间分别由中间间隔(381，382)分隔的多个测量间隔中，发射所述第一热辐射(18)。 5.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中，所述辐射信号(32；82)是第一辐射信号(32；82)，并且其中所述测量元件(28)被配置为，基于所述第一辐射信号(32；82)提供第一测量信号，并且在所述中间间隔(381，382)期间，接收基于所述第二热辐射(22)的第二辐射信号，并且基于所述第二辐射信号提供第二测量信号。 6.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中，所述测量元件(28)被构造为，基于所述辐射信号(32；82)检测所述测量气体(26)的激励，其中所述激励基于所述第一热辐射(18)，其中所述流体传感器具有光学滤波器(76)，所述光学滤波器被布置在所述第一热发射器(14；52b)和所述检测容积(24)之间；其中所述光学滤波器(76)具有第一通带，并且被配置为过滤所述第一热辐射(18)，以获得经过滤的第一热辐射(18')；其中，所述流体传感器具有测量波长抑制元件(78)，所述测量波长抑制元件被布置在所述第二热发射器(16；52a)和所述检测容积(24)之间，并且被配置为至少部分地抑制所述第一通带中的所述第二热辐射(22)。 7.根据权利要求6所述的流体传感器，其中所述辐射信号(32；82)是第一辐射信号(32；82)，其中所述光学滤波器(76)是第一光学滤波器，其中所述测量波长抑制元件(78)是具有第二通带的第二光学滤波器，使得基于所述第二热辐射(22)来获得经过滤的第二热辐射(22')，其中所述第一通带和所述第二通带是不相交的；其中，所述流体传感器被构造为，输出第一传感器信号，所述第一传感器信号基于所述第一辐射信号(32；82)，并且具有关于第一流体组分的信息；其中，所述流体传感器被构造为，输出第二传感器信号，所述第二传感器信号基于所述第二辐射信号，其中所述第二辐射信号基于在所述中间间隔(381，382)期间通过所述经过滤的第二热辐射(22)激励所述测量气体(26)，其中所述第二传感器信号具有关于第二流体组分的信息。 8.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中所述测量元件(28)被构造为，基于在所述测量间隔(361，362)期间接收的所述第一辐射信号(32；82)提供第一传感器信号，并且基于在所述中间间隔(381，382)期间接收的所述第二辐射信号提供第二传感器信号，所述第二辐射信号以所述测量气体(26)基于所述第二热辐射(22)的激励为基础，其中所述第一传感器信号和所述第二传感器信号具有关于所述测量气体(26)的不同组分的信息。 9.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中在所述测量间隔(361，362)期间，所述第一热辐射(18)主要有助于所述检测容积(24)中的工作温度；并且其中，在所述中间间隔(381，382)期间，所述第二热辐射(22)主要有助于所述工作温度，其中在所述流体传感器经过多个测量间隔和中间间隔(381，382)的工作期间，所述工作温度恒定地保持在±3℃的温度容差范围内。 10.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中所述第一热发射器(14；52b)和所述第二热发射器相对于所述测量元件(28)被对称地布置在所述壳体(12；121，122)中。 11.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中所述第一热发射器(14；52b)和所述第二热发射器相对于所述测量元件(28)关于对称轴线(74)被轴向对称地布置在所述壳体(12；121，122)中，其中所述对称轴线(74)延伸通过所述测量元件(28)。 12.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中所述第一功率水平(L4)和所述第二功率水平(L3)在10％的容差内相等。 13.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中所述第一热辐射(18)和所述第二热辐射(22)部分地由所述壳体(12；121，122)和/或所述检测容积(24)吸收并且有助于所述热振动。 14.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中所述测量元件(28)包括具有膜元件的MEMS麦克风；其中所述膜元件被设置为，基于所述辐射信号(32；82)而被偏转并且提供基于所述膜元件的所述偏转的测量信号(48)，其中所述辐射信号以所述测量气体(26)基于所述第一热辐射(18)的激励为基础。 15.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，被构造为热声流体传感器。 16.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中所述第一热发射器(14；52b)包括第一膜结构(56)和布置在所述第一膜结构处的第一电导体结构(58；581)，使得所述第一电导体结构(58；581)部分地覆盖所述第一膜结构(56)，其中所述第一电导体结构(58；581)被构造为，基于流过所述第一电导体结构(58；581)的电流来提供所述第一膜结构(56)的加热，并且因此产生所述第一热辐射(18)。 17.根据权利要求16所述的流体传感器，其中所述第二热发射器包括第二电导体结构(582)，所述第二电导体结构被布置成在所述第一膜结构(56)的膜基板(54)处与所述第一膜结构(56)相邻，其中所述第二电导体结构(582)被构造为，基于流过所述第二电导体结构(582)的电流产生所述第二热辐射(22)。 18.根据权利要求16或17所述的流体传感器，其中所述第二电导体结构(582)包围所述第一膜结构(581)。 19.根据权利要求1至16中任一项所述的流体传感器，其中所述第二热发射器(16；52a)包括第二膜结构和布置在所述第二膜结构处的第二电导体结构，使得所述第二电导体结构部分地覆盖所述第二膜结构，其中所述第二电导体结构被构造为，基于流过所述第二电导体结构的电流来提供所述第二膜结构的加热，并且因此产生所述第二热辐射(22)。 20.根据前述权利要求中任一项所述的流体传感器，其中所述第一热发射器(14；52b)和/或所述第二热发射器(16；52a)被构造为包括多个辐射元件。 21.一种提供流体传感器的方法，包括以下步骤：提供(710)壳体；在所述壳体中布置(720)第一热发射器，使得所述第一热发射器配置为：在测量间隔期间，以第一功率水平将所述第一热辐射发射到所述壳体的检测容积中，其中所述检测容积具有测量气体；并且在中间间隔期间，以降低的第一功率水平发射所述第一热辐射、或不发射所述第一热辐射，其中所述中间间隔布置在所述测量间隔之外；在所述检测容积中布置(730)测量元件，使得所述测量元件被配置为，在所述测量间隔期间，接收基于所述第一热辐射的辐射信号；在所述壳体中布置(740)第二热发射器，使得所述第二热发射器被构造为，在所述中间间隔内，以第二功率水平将所述第二热辐射发射到所述检测容积中，使得在包括所述测量间隔和所述中间间隔的连续时间段期间，相对于所述检测容积中的热辐射的总功率水平，所述热辐射的热振动至多为±50％，所述总功率水平基于所述第一功率水平和所述第二功率水平之和。
所属类别：	发明专利