本申請涉及一種氣體傳感器、一種包含氣體傳感器的裝置、一種用于測量二氧化碳水平的裝置以及一種其上編碼有指令以由裝置執(zhí)行來測量二氧化碳水平的有形且非暫時機(jī)器可讀存儲介質(zhì)。

本申請涉及交叉敏感減輕的諧振co2感測。本文所公開的各種例示性實施例一般涉及co2感測。

背景技術(shù)：

電子傳感器可以許多方式來監(jiān)測空氣質(zhì)量或氣體成份；氣體混合物的若干物理性質(zhì)將隨著成份的變化而變化。例如，傳感器可基于使用熱金屬絲檢測氣體混合物的熱導(dǎo)率和測量該金屬絲到外界的熱耗散。

具體而言，co2感測可以許多方式工作。兩種當(dāng)前的方法包括：基于材料的方法，其中一種材料吸收co2，結(jié)果電容的變化，并且又其中金屬絲溫度通過測量電阻來讀取——被加熱的自由懸掛金屬絲周圍的空氣混合物的變化導(dǎo)致介質(zhì)的熱導(dǎo)率的變化，由此導(dǎo)致熱金屬絲的冷卻。另一種方法為co2的諧振感測，通常，此方法要求進(jìn)行諧振的mems元件上的功能材料，以檢測導(dǎo)致頻率變化的物質(zhì)變化。

本專利申請的一個目的是提供一種氣體傳感器、一種包含氣體傳感器的裝置、一種用于測量二氧化碳水平的裝置以及一種其上編碼有指令以由裝置執(zhí)行來以高準(zhǔn)確度測量二氧化碳水平的有形且非暫時機(jī)器可讀存儲介質(zhì)。

所述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中描述了進(jìn)一步的實施例。

在一個實施例中，一種裝置可通過對氣體混合物的平均摩爾質(zhì)量敏感而利用頻率的精確感測的可用性，其中摩爾質(zhì)量反映在裝置的諧振頻率中。然而，對于任何氣體傳感器，響應(yīng)將隨多重影響而變化，例如，氣體壓力、溫度和/或相對濕度。摩爾質(zhì)量傳感器還將補(bǔ)償交叉敏感。許多方法要求氣體處于相對于傳感器的特定狀態(tài)，例如，低真空或小空間。對檢測器內(nèi)的氣體流動的控制可能較為困難。在較高壓力下和較大空間內(nèi)(在微米范圍內(nèi))，分子在撞擊傳感器表面之前將彼此碰撞。

在理想條件下，例如，在實驗室或其它受控條件下，存在若干方式來測量氣體混合物的co2含量。然而，在實地，條件很少為理想的。例如，摩爾質(zhì)量影響空氣中的粒子(碰撞的分子)的平均速度。而這又將影響粒子對其所遇到的壁(例如，傳感器)的碰撞或撞擊。該動態(tài)效應(yīng)可表示為氣膜剛度，以及氣膜阻尼常數(shù)。質(zhì)量因子或q因子，諧振系統(tǒng)的相對帶寬的測量結(jié)果影響了系統(tǒng)能夠檢測氣體所在的范圍——以為了能夠測量較小頻移，針對于具有足夠高的q較為重要。

例如，在運(yùn)行于真空中的裝置中，使用q＝40000的諧振器能夠以高分辨率來確定諧振頻率(在頻移檢測中為次ppm準(zhǔn)確度)。然而，當(dāng)周圍環(huán)境從真空變?yōu)槌Ｒ?guī)空氣時，q顯著下降。在空氣中，相同的諧振器可展示q＝3900。通過此諧振器，1ppm-等級的頻率檢測是可能的。然而，壓力傳感器膜使用不同類型的諧振器(彎曲模式而不是塊模式)，并且僅在真空中使用密封膜達(dá)到適當(dāng)?shù)膓等級。由于大量的原因，要求真空或其它特定環(huán)境變量以達(dá)到適當(dāng)?shù)膓等級對于真實世界條件中的使用可能是不切實際的，這不僅因為可能必須檢測露天的變化條件。

一種開口結(jié)構(gòu)具有依賴于氣體壓力的諧振頻率。然而，由于空氣中的阻尼損耗(由于空氣粘度)，環(huán)境壓力下的q等級可約為200。即在q＝200下，頻率分辨率允許對諧振頻率中的20ppm的相對位移的檢測。然而，這意味著在周圍環(huán)境條件下，200ppm粒子的co2變化將導(dǎo)致12ppm的頻率變化，其已接近當(dāng)前裝置的此檢測極限。在氧和氮為主要成份下，對任何其它氣體的濃度變化的影響意味著摩爾質(zhì)量中僅希望出現(xiàn)較小的變化。希望能夠檢測大約數(shù)十ppms(10sofppms)的頻移，即，僅在co2濃度將對頻率產(chǎn)生影響的時候。數(shù)十ppms為縮寫，其意為頻移處于大約幾十的量級，例如30、40、50等ppm。

考慮到對基于頻率的co2感測的當(dāng)前期望，呈現(xiàn)了對各種例示性實施例的簡要概述。在下文的

技術(shù)實現(xiàn)要素：
中可進(jìn)行一些簡化和刪節(jié)，其意欲突出和介紹各種例示性實施例的一些方面，但是非意欲限制本發(fā)明的范圍。稍后的章節(jié)中將給出對優(yōu)選例示性實施例的詳細(xì)描述，其能夠使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員作出和使用本發(fā)明性概念。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的多個例示性實施例涉及關(guān)于膜周圍的空氣中的co2分子的量的振蕩膜的頻移。頻移可與空氣中的溫度，壓力和濕度波動成比例。在一些實施例中，諧振co2傳感器可作為用于溫度、濕度和壓力的傳感器組合的外接附件。本文所公開的各種例示性實施例大體上涉及一種克服對相對濕度的交叉敏感的方法。

多個例示性實施例涉及一種用于測量二氧化碳(co2)水平的裝置，包括：第一振蕩器組，其包括用于測量空氣壓力的第一傳感器，其中所述第一傳感器包括第一密封膜，其中所述第一密封膜覆蓋密封的第一腔體；第二振蕩器組，其包括用于測量第二未密封振蕩膜的諧振頻率的第二傳感器，其中所述第二未密封膜覆蓋與所述第二傳感器外部的空氣接觸的第二腔體；混合器，其接受從所述第一振蕩器組輸出的第一頻率測量結(jié)果和從所述第二振蕩器組輸出的第二頻率測量結(jié)果作為輸入，并輸出第一頻率測量結(jié)果和第二頻率測量結(jié)果的差值；以及電路，其接受所述差值作為輸入并輸出二氧化碳測量結(jié)果。

在各種替代實施例中，所述第一膜和所述第二膜在尺寸、形狀和制造過程上相同。

在各種實施例中，測得所述第一膜和所述第二膜為200x200μm²。

所述第一傳感器的第一膜和所述第二傳感器的第二膜可為矩形。

可替代地，所述第一膜和所述第二膜具有介于50μm到1000μm間距的邊長?？商娲?，所述第一膜和所述第二膜具有介于100μm至300μm間距的邊長。

所述第一膜的不同邊的邊長可不同。所述第二膜的不同邊的邊長可不同。

所述第一膜的邊長可不同于或等于所述第二膜的邊長。

可替代地，所述第一和/或第二膜可為圓形。

在替代實施例中，所述第一密封膜為氣密密封并且在壓力梯度下偏斜。

在一些替代實施例中，在壓力梯度下的偏斜包括在膜內(nèi)部和膜外部之間的壓力差下偏斜。

在一些替代實施例中，所述第二振蕩器組進(jìn)一步包括第一上電極和第二下電極。

所述第二傳感器可包括第一上電極和第二下電極。

多個例示性實施例涉及一種用于測量二氧化碳(co2)水平的裝置，其包括：用于測量空氣壓力的第一傳感器，其中所述第一傳感器包括密封膜，其中所述密封膜覆蓋密封的第一腔體；用于測量未密封振蕩膜的諧振頻率的第二傳感器，其中所述第二傳感器包括加熱器，其中所述未密封膜覆蓋與所述第二傳感器外部的空氣接觸的第二腔體，并且其中所述加熱器與所述第二腔體的內(nèi)表面接觸；混合器，其接受從所述第一傳感器輸出的第一頻率測量結(jié)果和從所述第二傳感器輸出的第二頻率測量結(jié)果作為輸入，并輸出第一頻率測量結(jié)果和第二頻率測量結(jié)果的差值；以及電路，其接受所述差值作為輸入并輸出二氧化碳測量結(jié)果。

在各種替代實施例中，所述第一膜和所述第二膜在尺寸、形狀和制造過程上相同。

在各種實施例中，測得所述第一膜和所述第二膜為200x200μm²。

在替代實施例中，所述第一密封膜為氣密密封并且在壓力梯度下偏斜。

在一些替代實施例中，所述第二振蕩器組進(jìn)一步包括第一上電極和第二下電極。所述第二傳感器可包括第一上電極和第二下電極。

多個例示性實施例涉及一種其上編碼有由裝置執(zhí)行以用于測量二氧化碳(co2)水平的指令的有形且非暫時機(jī)器可讀存儲介質(zhì)，其中所述有形且非暫時機(jī)器可讀存儲介質(zhì)包括使用第一傳感器獲取第一空氣壓力測量結(jié)果的指令，其中所述第一傳感器包括：密封膜；用于使用第二傳感器獲取空氣測量結(jié)果的第二諧振頻率的指令。其中所述第二傳感器包括：未密封振蕩膜，其中所述未密封膜覆蓋與所述第二傳感器外部的空氣接觸的腔體；用于計算第一頻率測量結(jié)果和第二頻率測量結(jié)果的差值的指令；以及用于基于所述差值計算二氧化碳測量結(jié)果的指令。

所述指令可以在線執(zhí)行。

替代實施例包括：用于剛好在使用所述第二傳感器測量空氣的諧振頻率之前對所述第二腔體進(jìn)行加熱的指令；以及，用于讀取所述第一膜的溫度的指令。

在一些實施例中，用于使用第二傳感器獲取空氣測量結(jié)果的第二諧振頻率的指令進(jìn)一步包括用于啟動所述裝置的上電極的靜電機(jī)械驅(qū)動的指令。

在其它實施例中，上電極的靜電機(jī)械驅(qū)動進(jìn)一步包含在所述裝置的兩個電極上施加dc加ac電壓。

本發(fā)明的多個例示性實施例涉及一種測量二氧化碳(co2)水平的方法，其包括：使用第一傳感器獲取第一空氣壓力測量結(jié)果，其中所述第一傳感器包括密封膜；使用第二傳感器獲取空氣測量結(jié)果的第二諧振頻率，其中所述第二傳感器包括未密封振蕩膜，其中所述未密封膜覆蓋與所述第二傳感器外部的空氣接觸的腔體；計算第一頻率測量結(jié)果和第二頻率測量結(jié)果的差值；以及，基于所述差值計算二氧化碳測量結(jié)果。

各種例示性方法進(jìn)一步包括：剛好在使用所述第二傳感器測量空氣的諧振頻率之前，對所述第二腔體進(jìn)行加熱；以及，讀取所述第一膜的溫度。

在多個替代實施例中，所述使用第二傳感器獲取空氣測量結(jié)果的第二諧振頻率的步驟進(jìn)一步包括對上電極的靜電機(jī)械驅(qū)動。

所述方法是在線并連續(xù)執(zhí)行。所述步驟周期性地重復(fù)。

在多個例示性實施例中，上電極的靜電機(jī)械驅(qū)動進(jìn)一步包括在兩個電極上施加dc加ac電壓。

所述第一傳感器可作為壓力傳感器來實現(xiàn)。所述第二傳感器可作為氣體傳感器來實現(xiàn)。

在一個實施例中，一種氣體傳感器包括腔體。所述氣體傳感器被配置成感測所述腔體內(nèi)的氣體混合物的摩爾質(zhì)量、密度和粘度中的至少一個。

因此，所述氣體傳感器可檢測所述腔體內(nèi)的氣體混合物的物理或機(jī)械量或物理或機(jī)械性質(zhì)。因此，所述氣體傳感器不含被設(shè)計用于吸收待測量氣體的吸收層。有利地，可避免有時由吸收層的變化的性質(zhì)所導(dǎo)致的氣體傳感器的偏離。針對氣體測量，氣體傳感器使用機(jī)械和/或物理原理，而非化學(xué)原理。由氣體傳感器確定的氣體混合物的摩爾質(zhì)量、粘度和密度為腔體內(nèi)的氣體混合物所包含的每種氣體的函數(shù)。

所述氣體傳感器可用于檢測氣體混合物的摩爾質(zhì)量、密度和粘度中的至少一個，例如，用于過程監(jiān)視或質(zhì)量控制，例如監(jiān)視工業(yè)氣體混合物、天然氣、民用氣、合成氣、壓縮空氣和/或醫(yī)療應(yīng)用中所用的氣體混合物。通過確定氣體混合物的摩爾質(zhì)量，還可確定相對分子質(zhì)量(也稱為相對摩爾質(zhì)量或分子重量)。可確定氣體混合物的純度。

氣體混合物可由剛好一種具有該摩爾質(zhì)量的氣體組成。若氣體混合物由至少兩種氣體組成，則通過所述氣體傳感器確定平均摩爾質(zhì)量。然而，“摩爾質(zhì)量”也用于本專利申請中的“平均摩爾質(zhì)量”。

在一個實施例中，氣體混合物中的大多數(shù)氣體的濃度在特定應(yīng)用中是已知的或是近似已知的。在所述應(yīng)用中，在氣體混合物中僅一種氣體或少數(shù)氣體的濃度可能不是已知的并且可能是可變的。所述氣體傳感器可設(shè)計用于基于腔體內(nèi)的氣體混合物的摩爾質(zhì)量、粘度或密度的確定來確定一種氣體的濃度。所述氣體可為二氧化碳、濕氣或另一種氣體。

在一個實施例中，所述氣體傳感器包括振蕩膜。所述振蕩膜被制作成未密封振蕩膜。所述未密封振蕩膜覆蓋所述腔體。所述腔體與氣體傳感器外部的氣體混合物接觸，例如與氣體傳感器外部的空氣接觸。

在一個實施例中，所述未密封振蕩膜的第一表面與氣體傳感器外部的氣體混合物接觸。所述未密封振蕩膜包括至少一個間隙、開口、孔或孔徑。膜的第二表面，并且因此的腔體，與氣體傳感器外部的氣體混合物接觸。所述腔體內(nèi)的氣體混合物可與氣體傳感器外部的氣體混合物相同。

所述未密封振蕩膜執(zhí)行取決于腔體內(nèi)的氣體混合物的摩爾質(zhì)量和/或密度和/或粘度的振蕩。氣體混合物的機(jī)械/物理性質(zhì)，例如摩爾質(zhì)量、密度和粘度，影響了未密封振蕩膜的振蕩。其可影響由氣體傳感器測量的振蕩的振幅、相位、諧振頻率和質(zhì)量因子中的至少一個。

在一個實施例中，所述氣體傳感器測量所述未密封振蕩膜的諧振頻率。所述氣體傳感器的諧振頻率用于確定所測量氣體的摩爾質(zhì)量和/或粘度和/或密度。有利地，能夠以高準(zhǔn)確度確定諧振頻率。

在一個實施例中，所述氣體傳感器使用在所述腔體內(nèi)俘獲的氣體混合物的擠壓膜效應(yīng)。所述腔體作為淺腔來實現(xiàn)。所述腔體的高度較小。在一個實施例中，高度小于5μm。可替代地，高度小于2μm。可替代地，高度小于0.5μm。高度的較小值導(dǎo)致腔體內(nèi)的氣體混合物的擠壓。配置所述腔體使得腔體內(nèi)的氣體混合物表現(xiàn)為類似擠壓膜。高度可被稱作腔體的指定間隙。

在一個實施例中，所述氣體傳感器包括上電極和下電極。所述腔體布置在上電極和下電極之間。所述氣體傳感器被配置成提供上電極的靜電機(jī)械驅(qū)動。上電極布置在未密封振蕩膜中。在上電極和下電極之間ac和/或dc電壓。當(dāng)在上電極和下電極之間施加非零電壓時，朝著下電極吸引上電極。僅在下電極和上電極之間具有0v電壓的情況下，上電極和下電極才非彼此吸引。

在一個實施例中，施加在上電極和下電極之間的交流電壓或電流的頻率不斷變化，直到電壓或電流的頻率等于所述未密封振蕩膜的諧振頻率為止。在諧振頻率的情況下，對于低于或高于諧振頻率的頻率，未密封振蕩膜的振蕩的振幅更高。

在一個實施例中，所述氣體傳感器包括加熱器。加熱器靠近或與所述腔體接觸。加熱器可由未密封振蕩膜包含。加熱器可位于所述腔體的底側(cè)上。可替代地，加熱器可位于所述腔體的與所述未密封振蕩膜相對的一側(cè)。

在一個實施例中，使用所述加熱器來循環(huán)溫度。因此，腔體內(nèi)的氣體混合物的溫度通過加熱器進(jìn)行循環(huán)。對提供給加熱器的電力進(jìn)行調(diào)節(jié)以循環(huán)溫度。所述腔體的容積內(nèi)的氣體混合物的壓力近似恒定并且與溫度無關(guān)。因此，通過對腔體內(nèi)的氣體混合物的溫度進(jìn)行循環(huán)，氣體混合物中的氣體分子或原子的數(shù)量以及因此的每種氣體的濃度發(fā)生變化。氣體混合物中的氣體分子或原子的數(shù)量和不同氣體的濃度與絕對溫度的倒數(shù)1/t成比例。因此，通過溫度的循環(huán)而改變氣體混合物的摩爾質(zhì)量和/或密度和/或粘度?？稍谳^低溫度下測量諧振頻率的第一值，而在較高溫度下測量諧振頻率的第二值?？墒褂门c恒定溫度下的諧振頻率的測量結(jié)果相比的第一和第二值來確定與氣體混合物相關(guān)的更多信息。

在一個實施例中，一種裝置包括所述氣體傳感器和壓力傳感器。所述壓力傳感器位于所述氣體傳感器附近。

所述裝置可設(shè)計用于確定所述氣體混合物的摩爾質(zhì)量、密度和粘度中的至少一個?？商娲鼗蝾~外地，所述裝置可設(shè)計用于使用氣體傳感器提供的信息和壓力傳感器提供的信息來確定一種氣體的濃度。氣體混合物的摩爾質(zhì)量、密度和粘度不僅取決于氣體混合物中不同氣體的相對濃度，還取決于腔體內(nèi)的壓力。壓力傳感器提供壓力傳感器信號，其為氣體傳感器外部的氣體混合物的壓力的函數(shù)。由于氣體傳感器包括未密封振蕩膜，所以腔體內(nèi)的壓力等于氣體傳感器外部的壓力。因此，壓力傳感器信號為腔體內(nèi)的氣體混合物的壓力的函數(shù)。通過除了氣體傳感器所提供的氣體傳感器信號之外還使用壓力傳感器信號(例如未密封振蕩膜的諧振頻率等)，能夠減小壓力對氣體濃度的確定的影響。

在一個實施例中，一種半導(dǎo)體主體包括所述氣體傳感器。所述氣體傳感器被制作在所述半導(dǎo)體主體的表面。所述半導(dǎo)體主體可由硅制成。所述氣體傳感器可為硅傳感器。

所述半導(dǎo)體主體還可包括壓力傳感器。所述壓力傳感器可被制作在所述氣體傳感器制作在其上的所述半導(dǎo)體主體的相同表面。

可替代地，又一一半導(dǎo)體主體可包含壓力傳感器。所述又一半導(dǎo)體主體可由硅制成。所述氣體傳感器和所述壓力傳感器可被制作在不同的半導(dǎo)體主體上。

顯而易見，以此方式，多個例示性實施例可實現(xiàn)co2感測。

附圖說明

為了更好地理解各種例示性實施例，參考了附圖，其中：

圖1提供了示出關(guān)于分子在撞擊另一個分子前所行進(jìn)的預(yù)期路程的粘性層流和自由分子流之間的區(qū)別的圖示；

圖2a示出對空氣打開的例示性氣體傳感器；

圖2b示出例示性密封空氣壓力傳感器；

圖2c示出又一例示性氣體傳感器；

圖2d示出又一例示性壓力傳感器；

圖3示出用于例示性開放式和封閉式傳感器的諧振頻率測量結(jié)果；

圖4示出開放式和封閉式裝置的阻尼對壓力之間的關(guān)系；以及

圖5示出用于將兩個傳感器的測量結(jié)果進(jìn)行組合的例示性系統(tǒng)或裝置；

圖6a和6b為示出空氣的主要成份的兩個例示性表；

圖6c和6d為示出作為相對濕度和溫度的函數(shù)的空氣中的含水量的依賴性的例示性表。

具體實施方式

鑒于上文所述，希望實現(xiàn)一種測量空氣中的co2含量的裝置，其可不依賴于任何特定壓力、溫度或濕度。僅檢測氣體混合物的摩爾質(zhì)量的變化。具體地說，希望創(chuàng)建一種將期望信號從其它環(huán)境參數(shù)分離的方法。

對任何氣體傳感器而言，測量結(jié)果將由于多重影響而變化，例如，氣體壓力、溫度和相對濕度。這些交叉敏感可被減輕以實現(xiàn)大約200ppm的環(huán)境空氣中的co2的ppm水平波動的檢測。

現(xiàn)參照附圖，其中類似的數(shù)字表示類似的組件或步驟，并且其中公開了多個例示性實施例的較寬方面。

圖1示出關(guān)于分子在撞擊另一個分子前所行進(jìn)的預(yù)期路程的粘性層流和自由分子流之間的區(qū)別。當(dāng)氣體處于自由分子流狀態(tài)時，分子的平均自由程大于氣體周圍的密封的最大容積尺寸。一個預(yù)期結(jié)果是分子碰撞壁，而不是彼此碰撞。這種狀態(tài)對應(yīng)于低真空和/或氣體被封入其中的壁之間的較小距離。在常規(guī)空氣壓力下，氣體以粘性(層)流的狀態(tài)而動作。

在較高壓力下(圖1的最左區(qū)域，110)，分子在撞擊壁或例如傳感器表面等其它表面之前將彼此碰撞。處略計算，如圖1中所示出，在假定的1000mbar的標(biāo)準(zhǔn)海平面壓力下，自由程為約100nm。

在例如以檢測器的微結(jié)構(gòu)分離壁的微米范圍的自由程內(nèi)，希望高達(dá)約～20mbar以上等級的分子流。應(yīng)注意，在約1μm的間隙中，分子將不會無撞擊地從一個表面行進(jìn)到另一個表面，而是將僅經(jīng)歷少量的碰撞。因此，對于約1μm的間隙，對分子平均速度的測量結(jié)果可足夠精確到有價值。盡管在環(huán)境空氣條件下間隙高度可減小到分子的平均自由程長度(即，～100nm)，但此可對制造過程控制造成進(jìn)一步的限制。

圖2a示出對空氣打開的例示性氣體傳感器200，其中膜210通過膜210中的間隙212與空氣接觸，因此不會由于外部施加的空氣壓力而偏斜。氣體傳感器200也稱為第二傳感器。

圖2b示出例示性密封空氣壓力傳感器250，其中膜252氣密密封并且在膜內(nèi)部(密封腔體258內(nèi))和膜外部之間的壓力差下偏斜。壓力傳感器200也稱為第一傳感器。在圖2b的例示性密封壓力傳感器布置中，包含上電極254和下電極256的電容器的電容為上電極254的偏斜的函數(shù)，其繼而為內(nèi)部和外部之間的壓力差的函數(shù)，其中上電極254可包含鎢(w)，下電極256可包含鋁(al)。

然而，為了檢測例如co2等環(huán)境氣體，圖2a所示的開放式結(jié)構(gòu)必須使得在環(huán)境分子穿過傳感器結(jié)構(gòu)的間隙212之后能夠?qū)ζ溥M(jìn)行檢測，使得微腔體214與環(huán)境空氣接觸。在這種布置中，能夠通過上電極216的靜電機(jī)械驅(qū)動來探查并測量微腔體214中的空氣薄膜的動態(tài)特征。靜電機(jī)械驅(qū)動可通過在兩個電極216、218上施加dc加ac電壓來實現(xiàn)。

在微米范圍，低壓力下的分子的行為可等于較高壓力下的分子的行為，因為從自由分子流到黏性流的轉(zhuǎn)變可能不可見。因此，在較小規(guī)模下，無需采用真空下的測量結(jié)果以實現(xiàn)適當(dāng)?shù)臏y量結(jié)果。圖3示出用于例示性200x200μm²的開放式和封閉式傳感器210、250的諧振頻率測量，如圖2a和2b所示，其中測得微腔體214、258的高度為0.6μm。用于沿線310的圖2a的開放式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)示出上電極216或膜210的諧振頻率的測量結(jié)果為空氣壓力的函數(shù)。因為氣體傳感器200的膜210在間隙212處開放，所以腔體214內(nèi)的壓力與氣體傳感器200外部的環(huán)境壓力相同，圖3中示出其處于1到1400mbar以上范圍內(nèi)的可變水平。膜210作為未密封振蕩膜來實現(xiàn)。

圖2c示出氣體傳感器200的例示性實施例，其為圖2a所示的氣體傳感器的進(jìn)一步發(fā)展。氣體傳感器200包括腔體214(還可被稱為“微腔體”)和未密封振蕩膜210。未密封振蕩膜210包括上電極216。氣體傳感器200還包括下電極218。腔體214由未密封振蕩膜210和下電極218封閉。未密封振蕩膜210包括間隙212，其還可被稱為"端口"、"孔徑"、"孔"或"開口"。可替代地，未密封振蕩膜210包括超過一個的間隙/端口/孔徑/孔/開口。氣體混合物能夠通過至少一個間隙212從氣體傳感器200的外部流向腔體214。

上電極216可使用三個金屬化薄膜220、221、222來實現(xiàn)。第一薄膜220靠近腔體214。第一薄膜220可為粘附層。上電極216的第二薄膜221可作為主金屬化層來實現(xiàn)，例如，由鎢或鋁制成。上電極216的第三薄膜222可作為防反射涂層來實現(xiàn)。未密封振蕩膜210包括隔膜離層223，其覆蓋上電極216。在上電極216和膜隔離層223中實現(xiàn)間隙212。

氣體傳感器200包括底部隔離層224，其布置在下電極218和腔體214之間。底部隔離層224將下電極218與上電極216隔離。底部隔離層222被設(shè)計為介電蝕刻阻擋層。在蝕刻犧牲層以用于制作腔體214期間，蝕刻劑在底部隔離層224處停止。下電極218可由導(dǎo)電層225制作，例如，由鋁。

氣體傳感器200包括第一導(dǎo)線226，其可使用導(dǎo)電層225來制作。第一導(dǎo)線226通過第一通孔227耦合到上電極216。額外地，氣體傳感器200包括第二導(dǎo)線228，其由導(dǎo)電層225制作。第二導(dǎo)線228通過第二通孔229耦合到上電極216。

額外地，氣體傳感器200包括鈍化層230，其上布置下電極218。第一和第二導(dǎo)線226、228還布置在鈍化層230上。額外地，氣體傳感器200包括金屬化堆棧231，其還可被稱為cmos后端。金屬化堆棧231包括至少一個金屬化層232。氣體傳感器200包括屏蔽結(jié)構(gòu)233，其可使用第一金屬化層232來制作。屏蔽結(jié)構(gòu)233在下電極218的下方實現(xiàn)。屏蔽結(jié)構(gòu)223通過鈍化層225與下電極218分離。

下電極218通過通孔236耦合到第一金屬化層232所包含的導(dǎo)線。對應(yīng)地，第一導(dǎo)線226通過通孔237耦合到第一金屬化層232所包含的導(dǎo)線。金屬化堆棧231可包含至少第二和第三金屬化層234、235。第一金屬化層232通過額外的通孔耦合到第二和第三金屬化層234、235。

氣體傳感器200還可包括一氧化碳傳感器240。一氧化碳傳感器240在第一金屬化層232的內(nèi)部實現(xiàn)。膜隔離層223、底部隔離層224和鈍化層225包括開口，使得氣體能夠流到或擴(kuò)散到一氧化碳傳感器240。可替代地，氣體傳感器200不含一氧化碳傳感器240。

此外，氣體傳感器200包括半導(dǎo)體基板241。金屬化堆棧231布置在半導(dǎo)體基板241上。半導(dǎo)體基板241可由硅制成。半導(dǎo)體基板241和金屬化堆棧231可包含電路，如圖5中詳細(xì)示出。所述電路可為一個cmos電路或多個cmos電路。所述電路耦合到氣體傳感器200的上電極和下電極216、218。

半導(dǎo)體主體242包括氣體傳感器200。氣體傳感器200作為硅傳感器來實現(xiàn)。氣體傳感器200是基于微電-機(jī)械-系統(tǒng)技術(shù)來制作。因此，氣體傳感器200為微電-機(jī)械傳感器，縮寫為mems傳感器。腔體214是通過犧牲層的蝕刻來實現(xiàn)。因此，氣體傳感器200是使用表面微加工技術(shù)來制作。通過犧牲層的厚度來確定腔體214的高度。腔體214的高度可小于5μm?？商娲?，腔體214的高度可小于2μm或0.5μm。由于腔體214的較低高度，當(dāng)上電極216向下電極218移動時，腔體214內(nèi)部的氣體混合物表現(xiàn)得像擠壓膜。

未密封振蕩膜210執(zhí)行機(jī)械振蕩，其為機(jī)械振動。膜210的中部的運(yùn)動垂直于膜210的表面。通過向氣體傳感器200的上電極216提供電信號，例如交流電壓或電流，導(dǎo)致未密封振蕩膜210的振動。未密封振蕩膜210可在腔體214的氣體混合物中生成縱波，例如聲波。

氣體傳感器200可額外地包括溫度傳感器(未示出)，用于測量腔體214附近的溫度。

氣體傳感器200可包括加熱器。加熱器可作為電阻加熱器來實現(xiàn)。加熱器還可作為金屬電阻器來實現(xiàn)。加熱器可為未密封振蕩膜210的一部分。加熱器可由上電極216來實現(xiàn)。上電極216被接觸兩次，即被第一導(dǎo)線226和第一通孔227以及被第二導(dǎo)線228和第二通孔229接觸。因此，可通過第一和第二導(dǎo)線226、228向上電極216提供電流以進(jìn)行加熱。電流可通過由半導(dǎo)體基板214和金屬化堆棧231實現(xiàn)的電路來生成。有利地，加熱器通過所述腔體與金屬化堆棧231和半導(dǎo)體基板240隔離。因此，對腔體222內(nèi)的氣體混合物的加熱僅要求少量的功率。

在替代實施例中(未示出)，加熱器被制作在膜隔離層223的頂部。加熱器通過導(dǎo)電層225中額外的通孔和結(jié)構(gòu)而耦合到所述電路。

可替代地，加熱器可在下電極218的下方實現(xiàn)，或者可使用下電極218作為加熱器。

圖2d示出壓力傳感器250的例示性實施例，其為圖2b所示實施例的進(jìn)一步發(fā)展。壓力傳感器250被制作在半導(dǎo)體基板241上，其上還實現(xiàn)有氣體傳感器200。因此，一個半導(dǎo)體主體242包括氣體傳感器200以及壓力傳感器250。因此，壓力傳感器250的層對應(yīng)于氣體傳感器200的層。壓力傳感器250包括密封膜252。密封膜252包括壓力傳感器250的上電極254。如圖2c所解釋，上電極254包括第一、第二和第三金屬化薄膜220至222。此外，密封膜252包括膜隔離層223。密封膜252不含間隙、開口、孔或孔徑。因此，壓力傳感器250外部的氣體混合物不能擴(kuò)散或流入壓力傳感器250的腔體258中。密封膜252由于壓力傳感器250外部的氣體混合物的壓力與壓力傳感器250的腔體258內(nèi)的氣體混合物或真空之間的壓力差而偏斜。上電極254通過通孔227耦合到壓力傳感器250的第一導(dǎo)線226。

額外地，壓力傳感器250包括下電極256。此外，壓力傳感器250包括底部隔離層224。壓力傳感器250的下電極256通過通孔236耦合到第一金屬化層232的導(dǎo)線。下電極256和第一導(dǎo)線226能夠通過導(dǎo)電層225來實現(xiàn)。壓力傳感器250是使用與氣體傳感器200相同的半導(dǎo)體基板241來制作。第一導(dǎo)線226通過通孔237耦合到金屬化層232的導(dǎo)線。金屬化堆棧231布置在半導(dǎo)體基板241和鈍化層230之間。

壓力傳感器250包括屏蔽結(jié)構(gòu)233，其可使用第一金屬化層232來制作。屏蔽結(jié)構(gòu)233在下電極256的下方實現(xiàn)。屏蔽結(jié)構(gòu)223通過鈍化層225與下電極256分離。

壓力傳感器250還可包括又一一氧化碳傳感器243。

將壓力傳感器250生成的壓力傳感器信號與由氣體傳感器200提供的氣體傳感器信號，例如氣體傳感器200的諧振頻率，進(jìn)行組合。壓力傳感器作為電容性壓力傳感器來實現(xiàn)。壓力傳感器250的電容值取決于壓力傳感器250外部的氣體混合物與腔體258內(nèi)的氣體混合物或真空之間的壓力差。因此，能夠使用電路(例如電容對電壓轉(zhuǎn)換器)來生成壓力傳感器信號，其可為數(shù)字或模擬信號。

可替代地，可使用例如圖5所示的振蕩電路來生成壓力傳感器信號。因此，可向壓力傳感器250的上電極254提供交替信號，例如電流或電壓。檢測密封膜252的諧振頻率作為壓力傳感器信號。因此，用于操作氣體傳感器200的電路可類似于或相同于用于操作壓力傳感器250的電路。

在替代的未示出的實施例中，使用又一半導(dǎo)體基板來制作壓力傳感器250。因此，可使用不同的mems技術(shù)制造壓力傳感器250和氣體傳感器200。壓力傳感器250和氣體傳感器200布置在公共基板上的附近位置，例如印刷電路板、陶瓷或外殼。

如圖3可見，與由開放式氣體傳感器200測量的其下方的空氣腔交互作用的膜的諧振頻率取決于氣體壓力，使得：

并且

其中kfilm等于氣膜剛度，keff等于機(jī)械剛度，meff等于有效質(zhì)量；并且k_film包括取決于氣體種類的常數(shù)c、正前面積a、壓力p和電極間距d。電極間距d等于腔體214的高度。在圖3的壓力范圍內(nèi)，頻率的平方根性質(zhì)是不可見的。頻率-壓力線的斜率與氣體混合物的摩爾質(zhì)量成比例。因此，可假定氣體傳感器2006的測量結(jié)果處于約1000mbar的額定常規(guī)空氣壓力，接著與真實壓力的測量結(jié)果進(jìn)行組合——當(dāng)平均壓力已知時，可使用氣體傳感器200的絕對諧振頻率f2來確定所測量氣體的摩爾質(zhì)量。

下一步計算指示出，為了看出200ppmco2的變化，待檢測的頻率變化應(yīng)該是什么。氣膜剛度和氣膜阻尼系數(shù)可確定為不同氣體的壓力的函數(shù)，例如氦(m＝4)、氮(m＝28)和六氟乙烷(m＝138)。擠壓膜阻尼也是氣體種類的函數(shù)，但是氣膜剛度，并且因此的kfilm-對-p比率與m成比例。實際上，其與√m成比例，意為當(dāng)在極低壓力下，例如，介于0和1mbar之間時，氦、氮和六氟乙烷的kfilm-對-p比率的曲線的相對斜率2、5.3和12。

常規(guī)空氣的主要成份為氧、氮、二氧化碳、氫、氬、氖、氦、氪和氙(水蒸汽，尤其處于濕氣的形式，也是環(huán)境空氣的成份，但是稍后將進(jìn)行討論)。下表(圖6a中的表1)示出主要成份的平均摩爾質(zhì)量的變化，共計指示的總摩爾質(zhì)量(28.971)，及其摩爾分布；由于舍入，列出了百萬分之一百萬加2(應(yīng)注意，假定此混合物中co2為303ppm)。

在氧和氮為主要成份下，任何其它氣體的濃度變化的影響意味著僅小變化在摩爾質(zhì)量中產(chǎn)生。例如，如表1所示co2為303ppm之處，摩爾質(zhì)量m＝28.971。圖6b中的表2示出co2水平的變化，同時保持粒子的總數(shù)恒定。

如所示，co2濃度從303ppm到500ppm的變化，差值為197ppm，而同時假設(shè)由所有其它氣體進(jìn)行的比例調(diào)節(jié)，導(dǎo)致新的摩爾質(zhì)量。此為對待檢測質(zhì)量變化的最壞情況估計，因為實際上更可能的情況時o2將通過呼吸換得co2，并且n2將保持不被影響，導(dǎo)致了稍微更顯著的摩爾質(zhì)量的變化。在表2所示的例示性情況下，相對變化為0.011％或110ppm，并且新摩爾質(zhì)量m＝28.974。盡管此為微小的差別，但是在明確地相同壓力水平下的變化前后作出的測量結(jié)果將導(dǎo)致頻率的顯著變化。

摩爾質(zhì)量的變化反映了氣膜的彈簧常數(shù)的變化，如下列方程式所反映：

此值可從頻率f下的氣體傳感器200的讀數(shù)導(dǎo)出，其中f＝√ω。例如，對于圖2a中的開放式傳感器200的配置中所示的240平方微米膜210，keff＝1.3*104[n/m]。在1bar下，氣膜具有kfilm＝3.6*103[n/m]。在有效質(zhì)量meff＝5.5*10-10[kg]下，此例示性裝置的諧振頻率fres＝omega/2pi＝874khz。若氣體混合物的摩爾質(zhì)量發(fā)生變化，kfilm-對-p比率將發(fā)生變化，并因此1bar下的氣膜剛度將不同。(參看，例如，matthijssuijlen,"model-baseddesignofmemsresonantpressuresensors",nxp2011,thesis.http://alexandria.tue.nl/extra2/716458.pdf,lastaccessedaugust14,2014；尤其圖4(實驗，其中氣膜剛度和氣膜阻尼系數(shù)被確定為壓力的函數(shù)，對于不同的氣體，測量結(jié)果僅高達(dá)1mbar，導(dǎo)致自由分子流的體系))。kfilm的比例變化為110ppm，因此上述示例的頻率將從874.000khz變?yōu)?74.010khz，12ppm的變化。

圖4示出開放式和密封裝置(例如傳感器200和250)的阻尼對壓力之間的關(guān)系。如上述，q因子影響系統(tǒng)或裝置能夠檢測氣體的范圍——為了能夠測量較小的頻移，具有足夠高的q較為重要，但是壓力傳感器膜僅在使用密封膜的真空中可達(dá)到適當(dāng)?shù)膓等級。如圖4所示，對于具有密封膜的壓力傳感器，q因子(示為阻尼因子1/q)受到外部壓力的影響，如線410所示，頻率但是作為壓力的函數(shù)幾乎不變，如圖3中的線312所示。因此，對于密封裝置，例如壓力傳感器250，不存在額外的彈簧常數(shù)。然而，由于腔體214中存在/俘獲的空氣的擠壓膜效應(yīng)，開放式裝置(例如氣體傳感器200)具有顯著較高的頻率和～200的較低q(如線412所示)。如圖4所示，對于開放式和封閉式裝置兩者，1/q為壓力的線性函數(shù)。1/q曲線410、412的斜率之間的差值與腔體內(nèi)所存在的空氣分子的額外阻尼效應(yīng)成比例。

空氣壓力、溫度和濕度均將改變可檢測的諧振頻率。為了檢測大約10ppm的頻移，僅當(dāng)co2濃度會影響頻率時，才應(yīng)減輕這些因子的影響。可對傳感器例如例示性氣體傳感器200進(jìn)行修改以減輕這些因子并實現(xiàn)相比測量不變的外部空氣時可能的頻移而言使測量更小的頻移成為可能的條件。

例如，若并入氣體傳感器200和壓力傳感器250中的膜210、252良好匹配，例如，除密封或未密封的差別外均相同，從而使自其獲得的測量結(jié)果處于近似相同的外部條件。在這種布置中，可以相對于開放式傳感器200的充當(dāng)絕對壓力傳感器250的密封膜252來補(bǔ)償開放膜210的諧振頻率的壓力效應(yīng)。

同樣，應(yīng)注意，溫度影響將對膜210和252具有相同的增量(delta)——差信號將更不依賴于溫度(t)。開放膜和密封膜210、252之間的剩余頻率fres的增量為確定開放膜210的fres變化的良好方式，因為溫度變化的影響將變小。由于腔體壓力極低這一事實(如圖3所示)，密封膜252的諧振頻率不是壓力的函數(shù)，所以fres的實際斜率(p)與腔體214內(nèi)部所存在的氣體的摩爾密度成成正比。為了檢測由于200ppm的氣體成份變化導(dǎo)致的摩爾密度變化，壓力測量結(jié)果中的誤差應(yīng)遠(yuǎn)小于200ppm。當(dāng)前已知電容性壓力傳感器能夠在1bar下實現(xiàn)2pa，或20ppm的相對準(zhǔn)確度。關(guān)于q因子的信息還可用于提取關(guān)于取決于壓力和分子質(zhì)量的阻尼的信息。

額外地，下文將關(guān)于濕氣影響和減輕來討論一種減輕可對co2檢測產(chǎn)生影響的濕氣和水分的方法。

因為交叉敏感(例如，空氣壓力、溫度和濕度)確定了傳感器的準(zhǔn)確度，所以允許將環(huán)境氣體的諧振頻率和壓力程度與顯著程度的準(zhǔn)確度進(jìn)行比較的系統(tǒng)或裝置要求同時獲取的來自開放式結(jié)構(gòu)傳感器200和密封膜傳感器250兩者的測量結(jié)果。

為了從壓力或溫度變化區(qū)分氣體-混合物-變化的影響，可檢測頻率的差值，如圖5所示，其中，系統(tǒng)或裝置將傳感器的測量結(jié)果進(jìn)行組合，例如，傳感器200和250。將兩個傳感器膜510和512并入兩個獨(dú)立的振蕩器回路520、522，也稱為兩個振蕩器組。將(壓力傳感器250的)合成頻率f1和(氣體或co2傳感器200的)合成頻率f2饋入混合器514，產(chǎn)生差頻fd。如表1和2以及圖3和4所示，恒定壓力下的差頻fd與co2的變化成比例。在由f1檢測的壓力水平進(jìn)行變化下，可由初始校準(zhǔn)程序生成存儲的查找表，以設(shè)定用于所定義的co2水平下的f2的值的參考點(diǎn)。

如上述，環(huán)境空氣含有水分子。水蒸汽占據(jù)空氣中的大量的分子。水的摩爾質(zhì)量為18，相比而言，co2為44。與在許多應(yīng)用中可能必需檢測的幾百ppm的co2相比，水蒸汽的水平趨于極大，例如，在用于在人們中毒之前向人們警告co2水平升高的co2檢測器中。例如，圖6c中的表3列出了室溫和～1bar壓力下的具有可變相對濕度的水的ppm。

含水量還是溫度的強(qiáng)函數(shù)。例如，在圖6d所示的表4中，僅溫度發(fā)生變化。

盡管ppm-對-rh％接近線性，但是ppm-對-溫度曲線示出指數(shù)特性。在極高的rh％水平下，對于室溫和1bar空氣壓力的條件，以ppm表示的含水量接近30000。若腔體214中的氣體混合物很好地包括所施加的溫度，可通過調(diào)節(jié)氣體傳感器200的溫度來調(diào)節(jié)空氣中水的ppm-水平。可將加熱器例如焦耳加熱器并入靠近或與腔體214接觸的氣體傳感器200的結(jié)構(gòu)中，從而恰好在測量諧振頻率前蒸發(fā)掉被吸收到膜210上的所有水分。

如上文所論述，氣體傳感器200感測淺腔214中的氣體混合物(即，空氣)的摩爾質(zhì)量。摩爾質(zhì)量被反映在諧振頻率中。頻率還取決于溫度、rh％和壓力，因此使用單獨(dú)傳感器來測量這些參數(shù)。為了去除水和溫度的組合交叉敏感，所述系統(tǒng)或裝置可使用一種調(diào)節(jié)方法，其中使用加熱器來循環(huán)溫度以及因此的含水量。應(yīng)注意，若不存在直接(例如，液體)水源，則非通過升高溫度來直接調(diào)節(jié)空氣中的絕對水濃度——然而，若水膜從腔體內(nèi)部的表面蒸發(fā)，則水蒸汽分子的濃度將增大。除了由于波動的水含量所導(dǎo)致的更大量級的摩爾質(zhì)量的誘發(fā)變化之外，傳感器的頻率由于其自身的溫度依賴性還將遵循溫度調(diào)節(jié)。然而，能夠使用傳感器200、250中的密封和開放膜的差頻來補(bǔ)償這些影響。溫度調(diào)節(jié)將導(dǎo)致絕對濕度水平發(fā)生變化，而co2的ppm-水平保持恒定。

如圖5所示，所述系統(tǒng)或裝置包括氣體傳感器200和壓力傳感器250。氣體傳感器200也可被稱為“第二傳感器”，壓力傳感器250也可被稱為“第一傳感器”。所述系統(tǒng)或裝置包括第一和第二振蕩器回路520、522。第一振蕩器回路520包括壓力傳感器250，而第二振蕩器回路522包括氣體傳感器200。額外地，第一振蕩器回路520包括第一放大器523。第二振蕩器回路522包括第二放大器524。第一和第二放大器523、524作為增益放大器來實現(xiàn)。

第一放大器523的輸出端連接到壓力傳感器250的一個端子。壓力傳感器250的另一個端子連接到第一放大器523的輸入端。壓力傳感器250的所述端子和其它端子可為壓力傳感器250的上電極和/或下電極254、256。第一放大器523的輸出端耦合到混合器514的第一輸入端。

第二放大器524的輸出端連接到氣體傳感器200的一個端子。氣體傳感器200的另一個端子連接到第二放大器524的輸入端。氣體傳感器200的所述端子和其它端子可為氣體傳感器200的上電極和/或下電極216、218。第二放大器524的輸出端耦合到混合器514的第二輸入端。

電路515可耦合到混合器514的輸出端并且計算氣體濃度。電路515可包含查找表。電路515可通過加熱器信號sh控制氣體傳感器200的加熱器。半導(dǎo)體主體242可包括第一和第二放大器523、524，混合器514、電路515、氣體傳感器200和壓力傳感器250。所述系統(tǒng)或裝置可檢測例如二氧化碳。若二氧化碳的濃度恒定或已知，則所述系統(tǒng)或裝置可檢測濕氣，這是因為水分子也是氣體，或另一種氣體。氣體傳感器200以及因此的所述系統(tǒng)或裝置實際上對其所暴露于的氣體混合物的摩爾質(zhì)量的變化較為敏感。

根據(jù)前文，多個例示性實施例提供對與氣體傳感器相關(guān)的交叉敏感的補(bǔ)償。具體地說，通過實現(xiàn)多傳感器封裝，包括加熱器，并且解決已知的影響。

從前文的描述可顯而易見，可在硬件和/或固件中實現(xiàn)本發(fā)明的各種例示性實施例。此外，可將各種例示性實施例作為存儲在機(jī)器可讀存儲介質(zhì)上的指令來實現(xiàn)，其中指令可由至少一個處理器來讀取并執(zhí)行以實現(xiàn)本文所詳細(xì)描述的操作。電路515可包含至少一個處理器。機(jī)器可讀存儲介質(zhì)可包括用于存儲以例如個人計算機(jī)或膝上型計算機(jī)，服務(wù)器或其它計算裝置等機(jī)器可讀的形式的信息的任何機(jī)構(gòu)。因此，機(jī)器可讀存儲介質(zhì)可包括只讀存儲器(rom)、隨機(jī)存取存儲器(ram)、磁盤存儲介質(zhì)、光學(xué)存儲介質(zhì)、閃速存儲器裝置以及類似的存儲介質(zhì)。所述指令和機(jī)構(gòu)可在線執(zhí)行。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本文的任意框圖表示體現(xiàn)本發(fā)明原理的示意性電路的概念視圖。類似地，將理解，任意流程圖、流程框圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、偽代碼等均表示大體上可以機(jī)器可讀介質(zhì)表示并由此能夠由計算機(jī)或處理器執(zhí)行的各種程序，不論這種計算機(jī)或處理器是否明確示出。

本專利申請中，壓力傳感器250連續(xù)地等同于第一傳感器250。額外地，在本專利申請中，氣體傳感器200連續(xù)地等同于第二傳感器200。

盡管特定參考了本發(fā)明的特定例示性方面詳細(xì)描述本發(fā)明的各種例示性實施例，但是應(yīng)理解，本發(fā)明可具有其它實施例，并且可在各種明顯方面對其細(xì)節(jié)進(jìn)行修改。如對本領(lǐng)域的技術(shù)人員已顯而易見，可作出各種變化和修改，而仍屬于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，上文的公開內(nèi)容、描述和附圖僅用于說明性目的，而非以任何方式對本發(fā)明進(jìn)行限制，本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求來界定。