用于產(chǎn)生頻率參考的裝置及系統(tǒng)以及用于產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生頻率參考的裝置及系統(tǒng)及一種用于產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的方法。本發(fā)明揭示一種用于產(chǎn)生頻率參考的裝置，其包含耦合到集成池(102)以基于由所述集成池中的聲學(xué)檢測(cè)器(206)檢測(cè)的射頻RF產(chǎn)生的壓力波來(lái)產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的頻率參考產(chǎn)生單元(104)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于產(chǎn)生頻率參考的裝置及系統(tǒng)以及用于產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及使用石英增強(qiáng)的光聲頻譜檢測(cè)及鎖定氣體的吸收頻譜。

【背景技術(shù)】
[0002]可出于各種原因(例如所涉及的頻率或所測(cè)量的材料)而使用許多形式的可用頻譜分析。針對(duì)每一形式的頻譜，可存在多種實(shí)施方法。舉例來(lái)說(shuō)，可使用光源或X射線(xiàn)源作為用于測(cè)量氣體的頻譜的能量而執(zhí)行氣體傳輸頻譜。用以執(zhí)行頻譜氣體分析的另一方法可涉及使用兩種機(jī)制-氣體的光學(xué)激發(fā)及由經(jīng)激發(fā)氣體形成的壓力波的測(cè)量的石英增強(qiáng)的光聲頻譜(QEPAS)。壓力波的形成及檢測(cè)可與氣體的特性吸收線(xiàn)一致。QEPAS可用于測(cè)量已知?dú)怏w樣本的濃度或其可用于確定未知?dú)怏w樣本的組合物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種用于產(chǎn)生頻率參考的裝置包含耦合到集成池以基于由所述集成池中的聲學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)的射頻(RF)產(chǎn)生的壓力波來(lái)產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的頻率參考產(chǎn)生單元。
[0004]一種用于產(chǎn)生頻率參考的系統(tǒng)包含:聲學(xué)檢測(cè)器，其含納于集成池中，所述集成池進(jìn)一步含有氣體；RF產(chǎn)生與調(diào)制單元，其耦合到RF發(fā)射器以產(chǎn)生并調(diào)制RF信號(hào)；所述RF發(fā)射器，其用以將所述RF信號(hào)發(fā)射到所述集成池中，且所述RF信號(hào)導(dǎo)致所述氣體中的狀態(tài)改變，所述狀態(tài)改變致使所述聲學(xué)檢測(cè)器振動(dòng)。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括耦合到所述聲學(xué)檢測(cè)器以檢測(cè)所述聲學(xué)檢測(cè)器的所述振動(dòng)的改變的接收器。
[0005]—種用于產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的方法包含:在含納于集成池中的聲學(xué)檢測(cè)器處發(fā)射RF信號(hào)，所述集成池進(jìn)一步含有氣體；由所述聲學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)通過(guò)由于所述RF信號(hào)的吸收引起的所述氣體的激發(fā)而產(chǎn)生的壓力波；及基于激發(fā)所述氣體的所述RF信號(hào)的頻率產(chǎn)生頻率參考信號(hào)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]針對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，現(xiàn)在將參考所附圖式，其中:
[0007]圖1展示根據(jù)各種實(shí)施例的頻率參考產(chǎn)生器的框圖；
[0008]圖2展示根據(jù)各種實(shí)施例的頻率參考產(chǎn)生器的另一實(shí)例的框圖；及
[0009]圖3展示根據(jù)各種實(shí)施例的用于產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的方法的流程圖。
[0010]符號(hào)及命名法
[0011]遍及以下說(shuō)明及權(quán)利要求書(shū)使用特定術(shù)語(yǔ)來(lái)指特定系統(tǒng)組件。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，公司可以不同名稱(chēng)提及一組件。本文件不打算區(qū)分在名稱(chēng)但非功能上不同的組件。在以下論述中及在權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“包含(including) ”及“包括(comprising)”是以開(kāi)放式方式使用的，且因此應(yīng)解釋為意指“包含但不限于…”。此外，術(shù)語(yǔ)“耦合(couple或couples) ”打算意指間接或直接連接。因此，如果第一裝置耦合到第二裝置，那么所述連接可通過(guò)直接連接或通過(guò)經(jīng)由其它裝置及連接的間接連接。

【具體實(shí)施方式】
[0012]以下論述針對(duì)于本發(fā)明的各種實(shí)施例。雖然這些實(shí)施例中的一或多者可為優(yōu)選的，但所揭示的實(shí)施例不應(yīng)被解釋為或以其它方式用作限制包含權(quán)利要求書(shū)的本發(fā)明的范圍。另外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，以下說(shuō)明具有廣泛應(yīng)用，且對(duì)任一實(shí)施例的論述僅意欲為所述實(shí)施例的示范性的，且不打算暗示包含權(quán)利要求書(shū)的本發(fā)明的范圍限于所述實(shí)施例。
[0013]石英增強(qiáng)的光聲頻譜(QEPAS)涉及使用光學(xué)能量來(lái)激發(fā)材料(舉例來(lái)說(shuō)，氣體)中的分子吸收狀態(tài)以測(cè)量所述材料的傳輸/吸收頻譜。分子吸收狀態(tài)可對(duì)應(yīng)于在材料的頻譜中測(cè)量的吸收線(xiàn)。經(jīng)激發(fā)狀態(tài)可呈各種形式(舉例來(lái)說(shuō)，分子圍繞軸的旋轉(zhuǎn)或分子內(nèi)的原子的振動(dòng))且可取決于氣體分子的結(jié)構(gòu)。經(jīng)激發(fā)狀態(tài)還可為能量相依的，其取決于激發(fā)能量的頻率或波長(zhǎng)而轉(zhuǎn)化。舉例來(lái)說(shuō)，光學(xué)激發(fā)可與氣體分子的振動(dòng)狀態(tài)一致且在較高能量/頻率下發(fā)生。旋轉(zhuǎn)狀態(tài)可在較低能量/頻率下發(fā)生。添加到氣體分子的能量可接著由于所誘發(fā)分子振動(dòng)而形成氣體內(nèi)的壓力波。所述壓力波可接著由聲學(xué)檢測(cè)器(例如換能器、調(diào)諧音叉或懸臂)檢測(cè)。
[0014]光學(xué)能量可由一或若干激光器產(chǎn)生且可使其掃掠通過(guò)一頻率范圍。通過(guò)使激發(fā)能量掃掠通過(guò)一頻率范圍，可在所述范圍內(nèi)對(duì)材料執(zhí)行頻譜分析。氣體在所述范圍中的任何特性吸收線(xiàn)可通過(guò)QEPAS方法來(lái)測(cè)量?；赒EPAS的頻譜系統(tǒng)可為無(wú)源的(聲學(xué)檢測(cè)器可檢測(cè)壓力波)或有源的(聲學(xué)檢測(cè)器由系統(tǒng)電刺激且可檢測(cè)由于壓力波引起的振動(dòng)頻率的改變)。
[0015]除光學(xué)激發(fā)之外，經(jīng)修改QEPAS系統(tǒng)還可采用射頻(RF)信號(hào)來(lái)刺激(舉例來(lái)說(shuō))氣體分子的激發(fā)。經(jīng)修改QEPAS系統(tǒng)可實(shí)施如同光學(xué)激發(fā)的相同檢測(cè)方案中的許多檢測(cè)方案。基于RF的QEPAS由于激發(fā)束的較低頻率及能量而可替代振動(dòng)機(jī)制誘發(fā)氣體中的旋轉(zhuǎn)機(jī)制。對(duì)旋轉(zhuǎn)激發(fā)的一個(gè)益處為所誘發(fā)壓力波的強(qiáng)度可強(qiáng)于由光學(xué)激發(fā)狀態(tài)誘發(fā)的壓力波。較強(qiáng)壓力波又可接著被更容易地檢測(cè)。另外，RF的使用非常適于多個(gè)或單個(gè)硅集成電路(IC)芯片中的實(shí)施方案。IC產(chǎn)生的RF信號(hào)的使用可允許完整的基于QEPAS的頻譜儀縮小為單個(gè)印刷電路板可安裝的裝置。除執(zhí)行頻譜分析之外，此裝置還可用于產(chǎn)生可比常規(guī)晶體振蕩器更準(zhǔn)確的頻率參考信號(hào)(很像電子器件中所使用的時(shí)鐘信號(hào))。
[0016]本文中揭示一種使用經(jīng)修改QEPAS技術(shù)來(lái)產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的系統(tǒng)、裝置及方法。經(jīng)修改QEPAS技術(shù)可使用射頻(RF)能量來(lái)激發(fā)氣體在所述氣體的吸收線(xiàn)處或周?chē)姆肿?。?jīng)激發(fā)氣體可產(chǎn)生可由聲學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)的壓力波，所述壓力波又在聲學(xué)檢測(cè)器的諧振頻率下產(chǎn)生電信號(hào)。那些信號(hào)可接著經(jīng)分析以確定吸收線(xiàn)的頻率，所述頻率可接著用作頻率參考信號(hào)。
[0017]圖1展示根據(jù)如本文中所論述的各種實(shí)施例的頻率參考產(chǎn)生器100的框圖。頻率參考產(chǎn)生器100包括集成池102及頻率參考產(chǎn)生單元104。集成池102可含有氣體及聲學(xué)檢測(cè)器。所述聲學(xué)檢測(cè)器可為(舉例來(lái)說(shuō))換能器、懸臂或調(diào)諧音叉，且可耦合到頻率參考產(chǎn)生單元104。所述氣體可為展現(xiàn)電磁(EM)頻譜的毫米、雷達(dá)及太赫茲(THz)范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)吸收機(jī)制的任一氣體。旋轉(zhuǎn)吸收機(jī)制可對(duì)應(yīng)于材料傳輸頻譜中的吸收線(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，水展示處于183.31GHz的強(qiáng)吸收線(xiàn)，其可對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)激發(fā)機(jī)制。
[0018]頻率參考產(chǎn)生單元104可基于含納于集成池102中的氣體的吸收線(xiàn)產(chǎn)生頻率參考信號(hào)。頻率參考信號(hào)的產(chǎn)生可包含產(chǎn)生并調(diào)制發(fā)射到集成池102中的RF信號(hào)的頻率參考產(chǎn)生單元104。頻率參考產(chǎn)生單元104可使用頻率調(diào)制(FM)、頻移鍵控(FSK)或兩者的組合調(diào)制RF信號(hào)?？墒筊F信號(hào)掃掠通過(guò)一頻率范圍以檢測(cè)氣體的吸收線(xiàn)。一旦已檢測(cè)到氣體的吸收線(xiàn)，頻率參考產(chǎn)生單元104便可產(chǎn)生反饋信號(hào)以控制產(chǎn)生RF信號(hào)的頻率因此以鎖定并跟蹤氣體的吸收線(xiàn)?？蓮陌l(fā)射RF信號(hào)的頻率確定的吸收線(xiàn)的中心頻率可用作頻率參考信號(hào)，例如fosc。
[0019]圖2展示根據(jù)如本文中所論述的各種實(shí)施例的頻率參考產(chǎn)生器100的另一實(shí)例的框圖。頻率產(chǎn)生器100包括集成池102及頻率參考產(chǎn)生單元104。集成池102包括聲學(xué)檢測(cè)器206及氣體，例如水蒸氣。聲學(xué)檢測(cè)器206可為換能器、懸臂或調(diào)諧音叉(列舉幾個(gè)實(shí)例)且可用于檢測(cè)由于氣體的經(jīng)激發(fā)狀態(tài)引起的集成池102中的壓力改變。集成池102中的氣體可展現(xiàn)處于在EM頻譜的毫米、雷達(dá)及THz頻率中的各種頻率的特性吸收線(xiàn)。這些頻率范圍內(nèi)的吸收線(xiàn)可對(duì)應(yīng)于氣體中的分子的旋轉(zhuǎn)激發(fā)狀態(tài)。
[0020]頻率參考產(chǎn)生單元104可進(jìn)一步包括RF產(chǎn)生與調(diào)制單元202、RF發(fā)射器204、接收器208及反饋控制件210。RF產(chǎn)生與調(diào)制單元202可產(chǎn)生并調(diào)制由RF發(fā)射器204發(fā)射到集成池102中的RF信號(hào)?？勺畛跏筊F信號(hào)掃掠通過(guò)一頻率范圍，因此檢測(cè)氣體的吸收線(xiàn)。吸收線(xiàn)可由于環(huán)境因素(即，集成池102的溫度及壓力)而并不總是處于同一頻率。因此，可由RF產(chǎn)生與調(diào)制單元202首先掃掠通過(guò)所關(guān)注的吸收線(xiàn)周?chē)念l率范圍以找出吸收線(xiàn)。為了幫助氣體的吸收線(xiàn)的檢測(cè)及最終跟蹤，可在發(fā)射RF信號(hào)時(shí)采用調(diào)制方案，例如FM或FSK。如果使用FM，那么可使RF信號(hào)掃掠通過(guò)吸收線(xiàn)周?chē)念l率范圍但以可對(duì)應(yīng)于聲學(xué)檢測(cè)器的諧振頻率的頻率調(diào)制所述展現(xiàn)。
[0021]如果使用FSK調(diào)制方案，那么RF產(chǎn)生與調(diào)制單元202可產(chǎn)生分離固定頻率范圍的兩個(gè)RF信號(hào)或音調(diào)。兩個(gè)音調(diào)之間的分離可使得兩個(gè)音調(diào)在吸收線(xiàn)的半寬度、半最大值點(diǎn)處與氣體的吸收線(xiàn)相交。通過(guò)相應(yīng)地分離兩個(gè)音調(diào)，兩個(gè)音調(diào)可在最大斜率點(diǎn)處與吸收線(xiàn)相交。使用最大斜率點(diǎn)可賦予頻率參考產(chǎn)生單元104對(duì)鎖定并跟蹤氣體的吸收線(xiàn)的最穩(wěn)健控制。可以50%工作循環(huán)交替發(fā)射兩個(gè)音調(diào)。
[0022]如上文所論述，RF能量可由氣體吸收。氣體分子可接著開(kāi)始經(jīng)歷旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。所誘發(fā)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)可接著產(chǎn)生氣體中的壓力波，所述壓力波可由聲學(xué)檢測(cè)器206(例如懸臂或調(diào)諧音叉)檢測(cè)。由于氣體的吸收線(xiàn)具有比奇異函數(shù)大的某一寬度，因此壓力波的強(qiáng)度可在RF信號(hào)的頻率移動(dòng)跨越吸收線(xiàn)的頻率時(shí)變化。壓力波強(qiáng)度可處于吸收線(xiàn)的中心頻率處的最大值。
[0023]如果在對(duì)應(yīng)于聲學(xué)檢測(cè)器206的諧振頻率的頻率下產(chǎn)生壓力波，那么聲學(xué)檢測(cè)器206可開(kāi)始在所述頻率下振動(dòng)。由于壓電效應(yīng)，聲學(xué)檢測(cè)器206可接著由于所誘發(fā)振動(dòng)而產(chǎn)生電脈沖。此外，聲學(xué)檢測(cè)器206可耦合到接收器208。
[0024]RF發(fā)射器204及聲學(xué)檢測(cè)器206可彼此緊密接近。另外，RF發(fā)射器204可能不包含經(jīng)設(shè)計(jì)天線(xiàn)。如此，RF信號(hào)可從與RF發(fā)射器204相關(guān)聯(lián)的固有偶極子輻射。在不使用經(jīng)設(shè)計(jì)天線(xiàn)的情況下，RF信號(hào)可以在偶極子處起始并集中的單波瓣樣式從RF發(fā)射器204向外傳播。通過(guò)將聲學(xué)檢測(cè)器206置于與偶極子緊密接近處，RF發(fā)射器204將顯現(xiàn)為聲學(xué)檢測(cè)器206的點(diǎn)源，此可取消對(duì)RF束整形及引導(dǎo)的需要?；蛘撸?jīng)設(shè)計(jì)天線(xiàn)可與RF發(fā)射器204包含在一起以整形并引導(dǎo)RF束朝向聲學(xué)檢測(cè)器206。如果RF發(fā)射器204與聲學(xué)檢測(cè)器206并不彼此緊密接近，那么可實(shí)施整形并引導(dǎo)RF束。RF發(fā)射器與聲學(xué)檢測(cè)器206之間的分離距離可足以允許聲學(xué)檢測(cè)器206移動(dòng)且在不與RF發(fā)射器204接觸的情況下振動(dòng)。另外，所述分離距離可為頻率相依的，其可涉及聲學(xué)檢測(cè)器206移動(dòng)的位移量。
[0025]接收器208可分析從聲學(xué)檢測(cè)器206接收的信號(hào)以確定何時(shí)已檢測(cè)到氣體的吸收線(xiàn)。由于聲學(xué)檢測(cè)器206可僅在氣體正吸收RF能量(意味著發(fā)射RF信號(hào)的頻率正由氣體吸收)時(shí)產(chǎn)生信號(hào)，因此分析器將需要確定何時(shí)已檢測(cè)到吸收線(xiàn)的中心頻率。當(dāng)使用FM調(diào)制時(shí)，接收器208可使用峰值檢測(cè)方法分析所接收信號(hào)。峰值檢測(cè)方法可在RF激發(fā)能量通過(guò)吸收線(xiàn)的中心頻率時(shí)分析所接收信號(hào)的強(qiáng)度。對(duì)應(yīng)于最大吸收的中心頻率可產(chǎn)生聲學(xué)檢測(cè)器206中的最強(qiáng)響應(yīng)。當(dāng)RF激發(fā)能量移動(dòng)經(jīng)過(guò)吸收線(xiàn)的中心頻率時(shí)，所接收信號(hào)的強(qiáng)度可減小。接著，可使用處于吸收線(xiàn)的中心頻率周?chē)母鞣NRF激發(fā)能量的所接收信號(hào)強(qiáng)度來(lái)確定發(fā)生吸收線(xiàn)的中心頻率的頻率。還可使用與不同激發(fā)能量相關(guān)聯(lián)的各種信號(hào)強(qiáng)度作為反饋。
[0026]當(dāng)使用FSK調(diào)制時(shí)，接收器208可將與兩個(gè)音調(diào)相關(guān)聯(lián)的所接收信號(hào)的強(qiáng)度彼此進(jìn)行比較。當(dāng)兩個(gè)音調(diào)的所接收信號(hào)強(qiáng)度相等時(shí)，兩個(gè)音調(diào)可騎跨吸收線(xiàn)的中心頻率，使得兩個(gè)音調(diào)之間的中點(diǎn)頻率與吸收線(xiàn)的中心頻率對(duì)應(yīng)。當(dāng)滿(mǎn)足此條件時(shí),可能檢測(cè)到吸收線(xiàn)。與兩個(gè)音調(diào)相關(guān)聯(lián)的所接收信號(hào)的強(qiáng)度之間的相對(duì)差還可由反饋控制單元210用于驅(qū)動(dòng)RF產(chǎn)生與調(diào)制單元202。
[0027]反饋控制單元210可耦合到接收器208且可產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)RF產(chǎn)生與調(diào)制單元202產(chǎn)生并發(fā)射的頻率的反饋控制信號(hào)。針對(duì)FM調(diào)制，反饋控制單元210可使用處于吸收線(xiàn)的中心頻率周?chē)念l率的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)調(diào)整將RF激發(fā)能量發(fā)射到集成池102中的一或若干頻率。在所接收信號(hào)強(qiáng)度波動(dòng)時(shí)，信號(hào)之間的差可產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)RF產(chǎn)生與調(diào)制單元202的控制信號(hào)。
[0028]當(dāng)使用FSK調(diào)制時(shí)，反饋控制單元210可使用對(duì)應(yīng)于兩個(gè)音調(diào)的所接收信號(hào)的強(qiáng)度的相對(duì)差來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)。與兩個(gè)音調(diào)相關(guān)聯(lián)的所接收信號(hào)強(qiáng)度的差可產(chǎn)生確定應(yīng)將兩個(gè)音調(diào)的頻率調(diào)整多少及在何種方向(較高或較低頻率)上進(jìn)行調(diào)整的控制信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，如果音調(diào)2處于比音調(diào)I高的頻率，那么控制信號(hào)可為與音調(diào)2相關(guān)聯(lián)的所接收信號(hào)強(qiáng)度減去與音調(diào)I相關(guān)聯(lián)的所接收信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)與音調(diào)I相關(guān)聯(lián)的信號(hào)比與音調(diào)2相關(guān)聯(lián)的信號(hào)強(qiáng)時(shí)，所述差可為負(fù)的，此暗示應(yīng)將頻率調(diào)整而更低。當(dāng)音調(diào)2比音調(diào)I強(qiáng)時(shí)，接著可發(fā)生相反情況。
[0029]一旦已檢測(cè)到并鎖定到中心頻率，接著頻率參考產(chǎn)生器100便可輸出處于等于吸收線(xiàn)的中心頻率的頻率的頻率的頻率參考信號(hào)。此外，由于反饋控制單元210，頻率參考信號(hào)可為不變的。通過(guò)使用在EM頻譜的毫米、雷達(dá)及太赫茲區(qū)域中的RF頻率，可在一或多個(gè)集成電路(IC)中的硅上制造頻率參考產(chǎn)生單元104的各種組件。集成池102可經(jīng)構(gòu)造使得其可安裝到形成頻率參考產(chǎn)生單元104的一或多個(gè)1C，從而形成印刷電路板(PCB)可安裝的裝置。
[0030]圖3展示根據(jù)如本文中所論述的各種實(shí)施例的用于產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的方法300的流程圖。方法300可由上文所論述的裝置及系統(tǒng)實(shí)施以產(chǎn)生頻率參考信號(hào)，例如圖1的f0SCO方法300在步驟302處以在含納于集成池中的聲學(xué)檢測(cè)器處發(fā)射RF信號(hào)開(kāi)始，所述集成池進(jìn)一步含有氣體。所述RF信號(hào)可在由RF發(fā)射器204發(fā)射到集成池102中之前由RF產(chǎn)生與調(diào)制單元202產(chǎn)生并調(diào)制。另外或替代地，可使RF信號(hào)掃掠通過(guò)一頻率范圍，其中可遇到含納于集成池102中的氣體的吸收線(xiàn)。
[0031]方法300在步驟304處以由聲學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)通過(guò)由于RF信號(hào)的吸收引起的氣體的激發(fā)而產(chǎn)生的壓力波繼續(xù)。所述壓力波可由于氣體的分子吸收RF信號(hào)的能量而形成。由氣體吸收能量可致使氣體以旋轉(zhuǎn)方式振動(dòng)。此意味著，氣體的吸收線(xiàn)可與同氣體相關(guān)聯(lián)的激發(fā)機(jī)制(即，旋轉(zhuǎn)激發(fā))一致，此將誘發(fā)氣體的吸收分子的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)分子可接著產(chǎn)生可由聲學(xué)檢測(cè)器(例如懸臂或調(diào)諧音叉)檢測(cè)的壓力波。所述壓力波可致使聲學(xué)檢測(cè)器在其諧振頻率下振動(dòng)。聲學(xué)檢測(cè)器可由于其振動(dòng)而產(chǎn)生電脈沖或信號(hào)。
[0032]方法300在步驟306處以基于激發(fā)氣體的RF信號(hào)的頻率產(chǎn)生頻率參考信號(hào)結(jié)束。由聲學(xué)檢測(cè)器206檢測(cè)的壓力波可經(jīng)分析以確定何時(shí)已檢測(cè)到氣體吸收線(xiàn)的中心頻率。一旦已檢測(cè)到中心頻率，頻率參考產(chǎn)生器100便可使用吸收線(xiàn)的中心頻率作為頻率參考。
[0033]頻率參考產(chǎn)生器100還可用于已知及未知?dú)怏w樣本的頻譜分析。通過(guò)并入用于移除氣體樣本及將氣體樣本導(dǎo)入到集成池102中的機(jī)構(gòu)，頻率參考產(chǎn)生器102可用于分析各種氣體樣本并產(chǎn)生上文所論述的頻率范圍的傳輸頻譜。相同方法300可經(jīng)實(shí)施以確定所測(cè)量樣本中的氣體的吸收線(xiàn)及濃度。
[0034]另外，頻率參考產(chǎn)生器還可通過(guò)測(cè)量吸收線(xiàn)的中心頻率的移動(dòng)而用作溫度與壓力傳感器。吸收線(xiàn)的頻率的改變可與壓力及溫度的不同組合相關(guān)。
[0035]以上論述意欲說(shuō)明本發(fā)明的原理及各種實(shí)施例。一旦完全了解以上揭示內(nèi)容，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員便將顯而易見(jiàn)眾多變化及修改。打算所附權(quán)利要求書(shū)解釋為囊括所有此類(lèi)變化及修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于產(chǎn)生頻率參考的裝置，其包括: 頻率參考產(chǎn)生單元，其耦合到集成池以基于由所述集成池中的聲學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)的射頻RF產(chǎn)生的壓力波來(lái)產(chǎn)生頻率參考信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述集成池含有氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述頻率參考產(chǎn)生單元進(jìn)一步包括耦合到RF發(fā)射器的RF產(chǎn)生與調(diào)制組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中借助頻移鍵控方案調(diào)制RF信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述聲學(xué)檢測(cè)器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述經(jīng)檢測(cè)壓力波的電信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述頻率參考產(chǎn)生單元進(jìn)一步包括用以分析檢測(cè)到所述壓力波的頻率的接收器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述頻率參考產(chǎn)生單元進(jìn)一步包括用以基于檢測(cè)到所述壓力波的所述頻率調(diào)整產(chǎn)生所述RF信號(hào)的頻率的反饋模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述聲學(xué)檢測(cè)器為懸臂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述聲學(xué)檢測(cè)器為調(diào)諧音叉。
10.一種用于產(chǎn)生頻率參考的系統(tǒng)，其包括: 聲學(xué)檢測(cè)器，其含納于集成池中，所述集成池進(jìn)一步含有氣體； 射頻RF產(chǎn)生與調(diào)制單元，其耦合到RF發(fā)射器以產(chǎn)生并調(diào)制RF信號(hào)； 所述RF發(fā)射器，其用以將所述RF信號(hào)發(fā)射到所述集成池中，其中所述RF信號(hào)導(dǎo)致所述氣體中的狀態(tài)改變，所述狀態(tài)改變致使所述聲學(xué)檢測(cè)器振動(dòng) '及 接收器，其耦合到所述聲學(xué)檢測(cè)器以檢測(cè)所述聲學(xué)檢測(cè)器的所述振動(dòng)的改變。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括用以基于所述聲學(xué)檢測(cè)器的振動(dòng)頻率的經(jīng)檢測(cè)改變調(diào)整發(fā)射所述RF信號(hào)的頻率的反饋模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述RF產(chǎn)生與調(diào)制單元借助頻率調(diào)制方案調(diào)制所述RF信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述RF產(chǎn)生與調(diào)制單元借助頻移鍵控方案調(diào)制所述RF信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中含納于所述集成池中的所述氣體為水蒸氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述聲學(xué)檢測(cè)器為換能器。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述聲學(xué)檢測(cè)器為懸臂。
17.一種用于產(chǎn)生頻率參考信號(hào)的方法，其包括: 在含納于集成池中的聲學(xué)檢測(cè)器處發(fā)射射頻RF信號(hào)，所述集成池進(jìn)一步含有氣體； 由所述聲學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)通過(guò)由于所述RF信號(hào)的吸收引起的所述氣體的激發(fā)而產(chǎn)生的壓力波；及 基于激發(fā)所述氣體的所述RF信號(hào)的頻率產(chǎn)生頻率參考信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括基于激發(fā)所述氣體的所述RF信號(hào)的所述頻率的反饋調(diào)整發(fā)射所述RF信號(hào)的頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括使所述RF信號(hào)掃掠通過(guò)一頻率范圍以定位發(fā)生所述氣體的所述激發(fā)的所述頻率。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括借助頻移鍵控方案調(diào)制所述RF信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01N29/036GK104251880SQ201410273372
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】賈安戈·特朗布利, 菲利普·米歇爾·納多 申請(qǐng)人:德州儀器公司