具有改進的信號處理的光聲檢測器的製作方法

2023-07-31 17:04:46 4

專利名稱：具有改進的信號處理的光聲檢測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於檢測樣品在樣品混合物中的濃度的光聲檢測器，所述光聲檢測器包括光源，其用於產生光束，以便激發所述樣 品的分子；光調製器，其用於調製所述光束，以便在所述樣品混合物 中產生壓力變化，所述壓力變化的幅度是所述濃度的量度；檢測器元 件，其用於把所述壓力變化轉換成檢測器電流；以及處理部分，其用 於對所述檢測器電流進行處理，以便生成表示所述濃度的輸出信號。
背景技術：
上述光聲檢測器可以從美國專利申請US 2005/0117155中獲知。所 述專利申請描述了 一種光聲示蹤氣體檢測器，其利用石英音叉來檢測 壓力變化。利用幅度或波長調製來執行光調製。在通過前置放大器進 行放大之後，由鎖定放大器將檢測器信號與參考信號進行混合，以便 獲取輸出信號。用於所述鎖定放大器的參考信號是從用於調製所述光 束的信號中取得的。通過使用石英音叉來檢測壓力變化允許實現相對 緊湊的光聲示蹤氣體檢測器。光聲示蹤氣體檢測器的一種應用是呼吸測試。呼吸測試是醫療技 術的一個非常有前景的領域。呼吸測試是非侵入性的，並且具有用戶 容易使用和成本低的優點。呼吸測試的主要實例有哮喘監控、酒精呼 吸測試以及檢測胃病和急性器官排異。最初的臨床試驗表明了在乳癌 和肺癌的前期篩檢中的可能應用。這些不穩定的生物標誌的典型濃度 在十億分率(ppb)的範圍內。氧化一氮(NO)是人類呼吸中的一種 公知的示蹤氣體，在哮喘患者中可以發現NO的濃度升高。當前只能 使用基於化學發光或者光學吸收光譜法的昂貴而且體積巨大的設備來 測量ppb濃度的呼出NO水平。因此緊湊的低成本NO傳感器就成為 一種令人感興趣的設備，其可以被用來診斷及監控呼吸道炎症，並且 可以被用在醫生辦公室內以及用於在家中進行藥物治療控制。根據US 2005/0117155的光聲示蹤氣體檢測器的一個問題在於，在 示蹤氣體檢測期間的檢測器電流常常非常小，並且很容易被電子噪聲4所左右，從而限制了低濃度下的示蹤氣體檢測。 發明內容本發明的一個目的是提供一種根據開頭段落的光聲檢測器，所述 檢測器具有比現有技術檢測器更低的檢測極限。根據本發明的第一方面，實現所述目的是因為所述處理部分包括 用於對所述檢測器電流進行積分的積分放大器，所述積分放大器通過 保持開關耦合到所述檢測器元件；以及用於生成保持信號5"『woiz)的定 時電路，該信號用於操作所述保持開關以便在所述檢測器電流的周期 的預定間隔期間把所述積分放大器耦合到所述檢測器元件。由所述檢測器元件提供的檢測器電流在由所述光源於所述樣品混 合物中引發的壓力變化的共振頻率下振蕩。通過操作所述積分放大器 中的所述保持開關，導致僅僅對所述檢測器電流的周期期間的預定間 隔進行採樣。所述固定間隔被選擇成短於整個周期，這是因為所述振 蕩的檢測器電流的正部分會補償其負部分，結果所述檢測器電流在整 個周期內的積分值與所述壓力變化的幅度無關。在整個周期內對所述 檢測器電流進行積分不會提供關於所述樣品在樣品混合物中的濃度的 信息。通過僅僅積分所述信號的一個較短的預定間隔，所述補償將不 會發生，並且更高的幅度將導致更高的積分值。每一個所獲得的信號 樣本都是所述樣品的濃度的量度。通過把對應於所述檢測器電流的多 個周期的所獲得的信號樣本相加，所述輸出信號的增益得到提高，並 且可以檢測更低的樣品濃度。優選地，所述定時電路被設置成通過把所述保持信號5Tf^o^生成 為周期性信號來重複地操作所述保持開關，其中該周期性信號的頻率 等於所述檢測器電流的頻率並且具有50%的佔空比。優選地，所述檢測器電流與所述保持信號S『開OiZ)同相或者反相。通過採樣所述檢測器電流的每一個周期的50%,僅僅對所述檢測器電 流的正部分或者僅僅對所述檢測器電流的負部分進行積分。通過僅僅 把來自所述振蕩器元件的信號的多個周期的正部分相加，可以大大改 進所述檢測器的增益和信噪比，從而得到一種更加靈敏的光聲檢測器。 當所述檢測器電流與所述保持信號SWhold不完全同相或反相時，所述 檢測器的增益減小。優選地，所述檢測器元件是振蕩器元件，並且所述光調製器被設 置成在所述振蕩器元件的共振頻率下調製所述光束。由於其帶寬較小，這種振蕩器元件對於環境噪聲沒有那麼敏感。 來自這種振蕩器的檢測器電流是高度正弦的，從而使其非常適用於下 面描述的處理方案。在所述光聲檢測器的另一個實施例中，所述定時電路被設置成通過把所述保持信號生成為周期性信號來重複地操作所述保持 開關，其中該周期性信號的頻率等於所述檢測器電流的頻率的三分之 一併且具有50%的佔空比。在本實施例中，對於每三個周期積分所述檢測器電流一次，並且 在其間對所述檢測器電流進行積分的固定間隔包括兩個正部分和一個負部分(反之也可)。其中一個正部分補償所述負部分，第二個正部 分則對輸出信號有貢獻。此外，在本實施例中，所述檢測器電流與所述保持信號S『^ i/)優選地同相或反相。本實施例還消除了上面描述的實施例的缺陷，在上面描述的實施 例中，所述保持信號5"『^^z)的頻率等於所述檢測器電流的頻率，並且 其具有50°/。的佔空比。當把上面描述的該實施例與振蕩器元件組合使 用來檢測所述壓力變化時，其表現出下面的缺陷所述保持開關的開 關頻率與所述檢測器信號的共振頻率相同。當所述保持開關(其通常 是FET)進行開關時，有某個小電流在所述振蕩器元件的共振頻率下 流經該開關，結果，所述振蕩器受到一點激勵，從而導致在輸出信號 中出現偏移量。因此，即使沒有雷射和樣品分子，在輸出中也會出現偏移量。當所述保持信號S『^^/)的開關頻率等於所述檢測器電流的頻率的三分之一時，所述保持開關不在所述振蕩器元件的共振頻率下操作，因此所述振蕩器元件再不會在開關S『及Oi2)時共振。結果，所述開關動作不會影響所述檢測器電流。在另一個實施例中，通過以下措施來實現類似的效果把所述保 持信號S『及^Z)生成為周期性信號，其中該周期性信號的頻率等於所述 檢測器電流的頻率的一半，並且具有75。/。的佔空比。本實施例的附加優點在於，取得樣本所需要的時間要短於前一個 實施例中的情況。這樣就導致具有相同信噪比的更快檢測，或者導致 同樣快的檢測具有更好的被設置成執行以下操作通過分別生成第一和第二輸出信號來取得第 一和笫二測量，被用於所述第二測量的所述保持信號5TFwoiz)相移超過 所述檢測器電流的周期的一半；以及從所述第一和第二輸出信號的絕 對值計算平均輸出信號。
在本實施例中，由所述保持開關的開關動作所導致的偏移量被平 均掉。所述第一測量給出正結果，所述第二測量給出負結果，但是這 兩個測量都帶有相同的偏移量。
在另一個實施例中，所述保持開關通過緩衝級耦合到所述振蕩器 元件。所述緩衝級導致一些額外的增益。所述緩衝級還導致偏移量抵 消，這是因為在所述檢測器元件與所述保持開關之間不再有直接耦合。
在一個優選實施例中，所述處理部分還包括選擇開關，其用於 把來自所述積分放大器的積分後的電壓拷貝到所述輸出信號，以及復 位開關，其用於復位所述積分放大器，並且其中所述定時電路被設置 成生成用於操作所述選擇開關的選擇信號S『犯^cr以及用於相繼地操 作所述復位開關的復位信號5"『朋犯r，並且其中所述定時電路還被設置 成生成所述保持信號X『開wz),其頻率至少是所述復位信號S^ ww的 頻率的兩倍。
在本實施例中，把至少兩個(但是優選地更多)的連續樣本的積 分後的檢測器電流相加。為了得到更高的信噪比，在把電容器電荷拷 貝到輸出信號並且復位所述電容器以便開始新的測量之前收集更多的 樣本。
在所述光聲檢測器的一個優選實施例中，所述處理部分還包括後 處理單元，其具有比較器，其用於把來自所述積分放大器的積分後 的電壓與預定值進行比較；復位脈衝發生器，其用於在所述積分後的 電壓達到所述預定值時提供復位脈衝5"『朋犯r，以便閉合復位開關並且 復位所述積分放大器；以及定時器，其用於在所述積分後的電壓達到 所述預定值時確定用來達到所述預定值的總採樣時間。
對於較小的檢測器電流需要更大的增益來獲得足夠高的信噪比， 從而導致更長的積分時間。但是對於較大的檢測器電流則只需要較小 的增益，從而導致積分時間更短。通過自適應地計算所述總採樣時間， 可以把信噪比保持得足夠高，並且可以把積分時間保持得儘可能短。
通過參照下面描述的實施例，本發明的上述和其他方面將變得顯而易見。


在附圖中
圖l示意性地示出了現有技術的光聲示蹤氣體檢測器；
圖2示意性地示出了根據本發明的光聲示蹤氣體檢測器；
圖3示出了說明根據圖2的光聲示蹤氣體檢測器的操作的信號集
合；
圖4示出了說明根據圖2的光聲示蹤氣體檢測器的另一個實施例 的操作的信號集合；
圖5示意性地示出了根據本發明的光聲示蹤氣體檢測器的一個優 選實施例；
圖6a示出了被包括在圖5的實施例中的後處理單元的一種示例性 設置；以及
圖6b示出了說明圖5中所示的實施例的操作的信號集合。
具體實施例方式
圖1示意性地示出了現有技術的光聲檢測器。在下文中描述的光 聲示蹤氣體檢測器檢測示蹤氣體在氣體混合物中的濃度，但是本發明 也可以被應用來檢測其他樣品混合物中的組織、流體或固體樣品。所 述示蹤氣體檢測器100使用雷射二極體100作為光源。所述雷射的波 長被選擇成使其可以激發所述示蹤氣體的分子。可替換地，也可以使 用其他類型的雷射源或其他光源，只要其能夠產生具有足夠高的能量 來激發所述示蹤氣體分子的光束。雷射驅動器102為所述雷射二極體 IOI提供驅動信號。在本實施例中，所述雷射驅動器102還充當用於調 制所述光束的調製器。所述雷射驅動器102包括用於提供DC信號的 DC源121和用於提供AC信號的AC源122。在加法器123中組合所 述DC信號與所述AC信號，並且隨後將其提供到所述雷射二極體101 。 結果，所述光束的強度遵循正弦模式隨著時間改變。所述雷射束的更 高強度導致所述示蹤氣體中的更多分子被激發，從而導致所述氣體混 合物的更高溫度。所述驅動信號的更大幅度導致更大的溫度波動。所 述示蹤氣體的更高濃度也導致更大的溫度波動。所述溫度波動導致所述氣體混合物中的壓力變化或者聲波。通過檢測器元件來檢測所述壓
力變化，比如麥克風或者振蕩器元件103。如果所述雷射在振蕩器元件 103的共振頻率下被調製，則所述聲波會激發所述振蕩器103。優選地， 所述振蕩器元件103是晶體振蕩器，比如石英音叉。石英音叉具有高 靈敏度，並且在高頻下操作。此外，由於石英音叉被大規模用於例如 製造數字手錶，因此其並不很昂貴。
還可以通過操縱具有連續強度的光束來實現對所述光束的強度的 調製。例如已經知道使用機械調製盤從連續波光束生成強度調製的光 束。
在一個替換實施例中，所述光束的強度是恆定的，並且對所述激 光的波長進行調製。本實施例利用了這樣的效應只有處在特定波長 範圍內的光才適於激發所述示蹤氣體分子。對于波長調製，利用所述 振蕩器103的共振頻率的一半來調製所述雷射。所述振蕩器103隨後 開始在其共振頻率下共振(波長調製使頻率加倍)。
振蕩的晶體振蕩器103生成較小的振蕩檢測器電流/。,c，其頻率等 於所述振蕩器103的共振頻率，並且其幅度與所述示蹤氣體濃度成比 例。信號處理單元106對該檢測器電流/o^;進行處理，以^更提供表示 所述示蹤氣體濃度的輸出信號C/ot/r。現有技術的處理單元包括前置放 大器104和鎖定檢測器105。所述前置放大器104放大該電流/oyc。鎖 定檢測負責生成實際的輸出。所述鎖定檢測器105將所述經過放大的 信號與參考信號進行混合，其中所述參考信號與所述經過放大的信號
具有相同的相位。所述參考信號是從所述AC雷射信號中導出的。觸發 器107和移相器108被用來把所述參考信號提供到混頻器113。所述混 頻器113將所述參考信號與所述經過放大的信號進行混合。對所述混 頻器輸出進行低通濾波，從而使得DC輸出t/ot/r代表所檢測到的示蹤 氣體濃度。
圖2示意性地示出了根據本發明的光聲示蹤氣體檢測器200。根據 本發明，用積分放大器來替換所述前置放大器104和所述鎖定檢測器 105，其中所述積分放大器具有一種特殊的開關算法來執行所述前置放
大以及生成所述輸出信號f/0f/r。實際的混合是在積分器中進行的，因 此不再需要外部鎖定檢測。同樣為所述雷射二極體101提供AC和DC 電流。由光引發的壓力變化激勵所述振蕩器103，並且所述積分放大器
9放大所述檢測器電流/oyC。圖2中示出的積分器包括運算放大器110 和電容器111，其中把所述運算放大器110的輸出端與該運算放大器
110的負輸入端互連。所述積分器具有3個要被控制的開關。 一個保持 開關被用來把所述振蕩器電流JWc存儲到電容器111中。該開關需要 與/oyc同相。 一個復位開關在需要時復位所述積分器，以及一個選擇 開關把積分後的輸出值{/ 拷貝到輸出端。觸發器107與移相電路108 一起被用來得到用於所述保持開關的開關信號51『^^2)，其與/wc同相。 定時發生器塊109 (其通常是一小片數字邏輯)從AC雷射頻率生成所 述開關信號。所述定時發生器塊109不時地(例如每秒10次或100次) 生成選擇信號S『化^cr，並且所述積分後的信號f7/ivr被拷貝到輸出端。 在此之後，復位信號S『朋犯r緊接著復位所述電容器111。因此，所述 增益還取決於復位頻率。圖3示出了說明根據圖2的光聲示蹤氣體檢 測器200的操作的信號集合。在圖3中示出了下面的信號
/^c:其是來自所述振蕩器103的信號。該信號的頻率與所述幅度 調製的AC調製頻率的頻率相同，或者在使用波長調製時，該信號的頻 率是所述波長調製的AC調製頻率的兩倍。/^c的幅度與所述示蹤氣體 的濃度成比例。圖3示出了所述示蹤氣體濃度的一次增大。在,-O處， 所述示蹤氣體濃度和所述檢測器電流/^c大致加倍。
S『及ow:其是控制所述保持開關的保持信號S『卯iz)。當S『^iz)
為高時，所述開關被閉合。當S『開OiZ)為低時，所述開關打開。/^c與
5"『卯iz)的比較表明，只有所述檢測器電流/^c的負部分被饋送到所述 電容器lll。當/^c為正時，所述保持開關打開，並且所述電容器lll
不對/^c進行積分。在本例中，S『朋2:z)的頻率與/osc的頻率相同，並 且其具有50%的佔空比。
當所述保持開關閉合併且所述檢測器電 被饋送到所
述電容器111中時，所述運算放大器110的輸出端處的電壓f/,at增大。
當所述保持開關閉合時，C/,wr保持恆定。
S『犯z^t:所述選擇信號SJ^M五cr不時地(每秒10次或100次) 為高，並且由採樣保持電路112對所述電壓i/,wr進行採樣。
S『^犯r:在對t/,at進行採樣之後，復位信號S『朋犯r緊接著使得 復位開關閉合，並且所述積分器被復位。此後，所述積分器再次開始 對所述檢測器電流/^c進行積分，並且繼續這樣做直到下一次復位為止。高復位頻率導致高採樣率，但是導致相對較低的增益。低復位頻 率導致較低的採樣率和較高的增益。因此，所述增益還取決於所述復 位頻率。
f/ow:所述採樣保持電路提供輸出信號f/ow。如圖3中所示，所 述示蹤氣體濃度在/=0處增大(&w的幅度增大)，並且所述輸出信號/ow在笫一次取得新樣本時(5Tf^^cr為高)改變。
參照圖3示出的實施例的缺點在於，所述保持開關的開關頻率與 所述晶體振蕩器的共振頻率相同。當所述保持開關(通常是FET)進 行開關時，有某個小電流在所述晶體振蕩器的共振頻率下流經該開關。 結果，所述振蕩器受到一點激勵，從而導致在t/cwr中出現偏移量。因 此，即使沒有雷射和示蹤氣體，在輸出中也會出現偏移量。在參照圖4 說明的實施例中不會出現這一缺點。圖4示出了說明根據圖2的光聲 示蹤氣體檢測器200的另一個實施例的操作的信號集合。在本例中， S『i/wz)的頻率是/ayc的頻率的三分之一，並且其佔空比為50%。在本 實施例中，對於每三個周期積分所述檢測器電流一次，並且在其間對 所述檢測器電流進行積分的固定間隔包括兩個負部分和一個正部分。
第一個負部分補償所述正部分，第二個負部分則對輸出信號C/ot/r有貢 獻。由於不在所述晶體振蕩器的共振頻率下操作所述保持開關，因此
所述開關動作不會影響所述檢測器電流/oy c 。
通過以下措施來實現類似的效果生成所述保持信號5"^roiz)，使 得該信號的頻率等於所述檢測器電流/^c的頻率的一半，並且使其具 有75%的佔空比。本實施例的附加優點在於，取得樣本所需要的時間 要短於前一個實施例中的情況。這樣就導致具有相同信噪比的更快檢 測，或者導致同樣快的檢測具有更好的信噪比。
在原理上，對應於S『^w:z)的所有小於100%的佔空比都允許對所 述檢測器電流JWc進行積分。但是只有在積分時間非常長的情況下， 例如1%或99。/。的佔空比才將導致增益提高。此外，對於5TTff^z)的頻 率可以選擇許多不同的值。在所有實施例中，重要的是選擇S『卵ii)的 頻率和佔空比與S『^i五cr和X『^促r的頻率的適當組合。上面描述了 一些適當組合的實例。可替換地，S『^w^的頻率例如可以是所述光調 制的頻率的99%,從而得到低頻混合信號。如果在適當的頻率下對該 低頻混合信號進行採樣的話，則該低頻混合信號也可以被用作對應於所述樣品濃度的量度。
在另一個實施例中，所述處理部分被設置成執行以下操作生成 第一和第二輸出信號，其中被用於獲得所述第二輸出信號的所述保持
信號SWhold關於所述檢測器電流相移180°;以及從所述第一和笫二 輸出信號的絕對值計算平均輸出信號。在本實施例中，由所述保持開 關的開關動作以及所述晶體振蕩器引起的激勵所導致的偏移量被平均 掉。所述第一測量給出正結果，所述第二測量給出負結果，但是這兩 個測量都帶有相同的偏移量。
在另一個實施例中，所述保持開關通過緩衝級耦合到所述晶體振 蕩器。所述緩衝級導致一些額外的增益，並且防止由來自所述保持開 關的電流激發所述檢測器。所述緩衝級的增益被保持得足夠小，從而 使得所述緩衝級的噪聲電流保持遠低於所述檢測器的噪聲電流。
圖5示意性地示出了根據本發明的光聲示蹤氣體檢測器200的一 個優選實施例。在本實施例中，所述處理部分106包括後處理單元112， 其用於執行以下操作把來自所述電容器111的積分後的電壓f/,^與 預定值進行比較；在所述積分後的電壓達到所述預定值時確定用於達 到所述預定值的總採樣時間；以及輸出所述總採樣時間以作為輸出信 號。對於較小的檢測器電流需要更大的增益來獲得足夠高的信噪比， 從而需要更長的積分時間。但是對於較大的檢測器電流則只需要較小 的增益，從而所需要的積分時間更短。通過自適應地計算所述總採樣 時間，可以把信噪比保持得足夠高，並且可以把積分時間保持得盡可 能短。
圖6a示出了被包括在圖5的實施例中的後處理單元112的一種示 例性設置。所述後處理單元112包括比較器201，其用於把來自所述電 容器111的積分後的電壓fZ/wr與所述預定值f/coMP進行比較。當所述 積分後的電壓f/,wr達到所述預定值rc(w/p時，復位脈衝發生器202提 供脈衝5T^^w，以用於閉合復位開關並且對所述電容器111進行放電。 當所述示蹤氣體濃度更高時將更快到達所述預定值f/COMP，並且兩個復 位脈衝之間的時間將更短。因此"距復位的時間"表示所述示蹤氣體 濃度。
圖6b示出了說明圖5中所示的實施例的操作的信號集合。當f/,wr 達到rcow時，提供復位脈衝及『7 WW在所述振蕩器電流/ow:的幅
12度增大之後， 一旦C/,Arr第一次達到所述預定值rc0MP,採樣時間值&j/r 就發生改變。對應於所述採樣時間值^f/r的較小值與更高的示蹤氣體 濃度相關。對於較小的檢測器電流需要更大的增益來獲得足夠高的信 噪比，從而導致更長的積分時間。但是對於較大的檢測器電流則只需 要較小的增益，從而導致積分時間更短。通過自適應地計算所述總採 樣時間，可以把信噪比保持得足夠高，並且可以把積分時間保持得盡 可能短
應當注意到，上面提到的實施例說明而非限制本發明，在不偏離 所附權利要求書的範圍的情況下，本領域技術人員將能夠設計出許多 替換實施例。在權利要求書中，置於括號之間的任何附圖標記不應被 理解成限制該權利要求。"包括" 一詞不排除未在權利要求中闡述的 其他元件或步驟的存在。元件前面的"一個"不排除多個這種元件的 存在。本發明可以通過包括幾個不同元件的硬體來實現，或者可以通 過適當編程的計算機來實現。在枚舉幾個裝置的設備權利要求中，可 以用同一項硬體來具體實現這些裝置當中的幾項。在互不相同的從屬 權利要求中引述某些措施並不表示不能使用這些措施的組合來獲益。
權利要求
1、一種用於檢測樣品在樣品混合物中的濃度的光聲檢測器(200)，所述光聲檢測器(200)包括光源(101)，其用於產生光束，以便激發樣品的分子；光調製器(102)，其用於調製所述光束，以便在樣品混合物中產生壓力變化，所述壓力變化的幅度是所述濃度的量度；檢測器元件(103)，其用於把所述壓力變化轉換成檢測器電流；以及處理部分(106)，其用於對所述檢測器電流進行處理，以便生成代表所述濃度的輸出信號，其特徵在於，所述處理部分(106)包括用於對所述檢測器電流進行積分的積分放大器，所述積分放大器通過保持開關耦合到所述檢測器元件(103)；以及用於生成保持信號SWHOLD的定時電路，該信號用於操作所述保持開關以便在所述檢測器電流的周期的預定間隔期間把所述積分放大器耦合到所述檢測器元件(103)。
2、 根據權利要求l的光聲檢測器(200)，其中，所述定時電路被設置成通過把所述保持信號swhold生成為周期性信號來重複地操作所述保持開關，其中該周期性信號的頻率等於所述檢測器電流的頻率 並且具有50%的佔空比。
3、 根據權利要求1的光聲檢測器(200)，其中，所述檢測器元 件(103)是振蕩器元件，並且其中所述光調製器(102)被設置成在 所述振蕩器元件的共振頻率下調製所述光束。
4、 根據權利要求3的光聲檢測器(200)，其中，所述振蕩器元件 (103)是晶體振蕩器，比如石英音叉。
5、 根據權利要求1的光聲檢測器(200),其中，所述定時電路 被設置成通過把所述保持信號SWhou)生成為周期性信號來重複地操 作所述保持開關，其中該周期性信號的頻率等於所述檢測器電流的頻 率的三分之一併且具有50%的佔空比。
6、 根據權利要求1的光聲檢測器(200)，其中，所述定時電路 被設置成通過把所述保持信號SWhouj生成為周期性信號來重複地操作所述保持開關，其中該周期性信號的頻率等於所述檢測器電流的頻率的一半並且具有75°/。的佔空比。
7、 根據權利要求2、 5或6的光聲檢測器(200)，其中，所述處理 部分(106)被設置成執行以下操作通過分別生成第一和第二輸出信號來取得第一和第二測量，被用於所述第二測量的保持信號SWHOLD相移超過所述檢測器電流的周期的一半；以及從所述第一和第二輸出信號的絕對值計算平均輸出信號。
8、 根據權利要求l的光聲檢測器(200)，其中，所述保持開關通 過緩衝級耦合到所述檢測器元件(103)。
9、 根據權利要求1的光聲檢測器(200)，其中，所述處理部分(106) 還包括選擇開關和復位開關，所述選擇開關用於把來自所述積分放大 器的積分後的電壓拷貝到所述輸出信號，所述復位開關用於復位所述 積分放大器，並且其中，所述定時電路(109)被設置成生成用於操作所述選擇開關的選擇信號SWsELECT以及用於相繼地操作所述復位開關的復位信號SWRESET，並且其中所述定時電路(109)還被設置成生成所述保持信號SWhOLD，其頻率至少是所述復位信號SWRESET的頻率的兩倍。
10、 根據權利要求1的光聲檢測器(200)，其中，所述處理部分 (106)還包括後處理單元(112)，所述後處理單元具有比較器(201),其用於把來自所述積分放大器的積分後的電壓與 預定值進行比較；復位脈衝發生器(202)，其用於在所述積分後的電壓達到所述預 定值時提供復位脈衝SWreset,以便閉合復位開關並且復位所述積分 放大器(111);以及定時器(203),其用於在所述積分後的電壓達到所述預定值時確 定用來達到所述預定值的總採樣時間。
全文摘要
本發明涉及一種用於檢測樣品在樣品混合物中的濃度的光聲檢測器(200)。所述光聲檢測器(200)包括光源(101)，其用於產生光束，以便激發所述樣品的分子；以及光調製器(102)，其用於調製所述光束，以便在所述樣品混合物中產生壓力變化，其中所述壓力變化的幅度是所述濃度的量度。所述光聲檢測器(200)還包括檢測器元件(103)，其用於把所述壓力變化轉換成檢測器電流；以及處理部分(106)，其用於對所述檢測器電流進行處理，以便生成代表所述濃度的輸出信號。所述處理部分(106)包括用於對所述檢測器電流進行積分的積分放大器，其中所述積分放大器通過保持開關耦合到所述檢測器元件(103)；以及用於生成保持信號SWHOLD的定時電路，該信號用於操作所述保持開關以便在所述檢測器電流的周期的預定間隔期間把所述積分放大器耦合到所述檢測器元件(103)。
文檔編號G01N21/17GK101535795SQ200780041764
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月2日 優先權日2006年11月10日
發明者H·W·范克斯特倫, I·F·赫爾韋根 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司