[發明專利]雙波長源氣體檢測器

在審

• 申請號: 201710260728.1
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107328722A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: T.M.馬塔;M.維勒特;B.弗里茨
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 孫鵬,張濤

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年4月21日在美國專利局中提交的且題為“DUAL WAVELENGTH SOURCE GAS DETECTOR”的美國臨時申請序列號62/325,848和2016年7月5日提交的且題為“DUAL WAVELENGTH SOURCE GAS DETECTOR”的美國專利申請序列號15/202,324的優先權，這兩個申請在此都通過引用被并入，好像被全部再現一樣。

技術領域

本公開涉及用于雙波長源氣體傳感器的方法、設備、系統和計算機可讀介質。

背景技術

在電池充電之間的延長的儀器運行時間在許多氣體檢測器應用中是高度期望的。因為典型的4-氣體儀器的功率消耗由易燃氣體檢測通道支配，所以這個功率消耗和電池壽命可能是重要的問題。

用于易燃檢測（催化性的和光學的）的兩個被接受的方法在傳統上遭受高功率消耗。并且因此，當前電池容量或它們的形狀因子（form factor）對于一些氣體檢測操作可能是不可接受的限制。

在例如微熱板襯底的領域中的發展已將載體催化傳感器（pellistor）功率從~200mW壓低到~20mW，但在沒有對設備的響應時間的不可接受的影響的情況下，進一步的重大減小是不可能的。基于電燈泡的光學系統給出最大的帶內功率級，具有對檢測性能的結果產生的優點。這樣的系統已將功率從~250下降到~50mW，但相信不能進一步明顯減小。

大部分微機電系統（MEMS）熱源不提供特別有利的功率/速度組合。因此注意力已轉向在3微米到5微米區域中的新一代發光二極管（LED）源。這些設備可在更快得多的頻率下操作并輸出接近或超過基于電燈泡的光學系統的帶內光學輸出的功率，但是具有在mW區域或以下中的平均功率消耗。

此外，朝著更小、更細（slimmer）的便攜式儀器的趨勢要求更低的傳感器輪廓（profile），而不是更傳統的圓柱形工業標準4-系列類型。對可用光路-長度的附隨的限制更多地將重點放在檢測系統的穩定性和性能上。因此，提供減小對傳感器輸出的非氣體效應的影響的參考的能力具有增長的重要性。

附圖說明

圖1是符合本公開的用于雙波長源氣體傳感器的系統的示例。

圖2是符合本公開的用于雙波長源氣體傳感器的系統的示例。

圖3是符合本公開的用于雙波長源氣體傳感器的系統的示例。

圖4是符合本公開的一個或多個實施例的用于雙波長源氣體傳感器的計算設備的圖的示例。

具體實施方式

在本文描述了用于雙波長源氣體傳感器的設備、方法、系統和計算機可讀介質。一個或多個實施例包括氣體傳感器，其包括：經由光路（optical path）來傳輸第一波長和第二波長的雙波長源，其中氣體通過光路而存在；經由光路來接收第一波長和第二波長的檢測器（例如光學檢測器、IR檢測器等）；以及耦合到檢測器以確定第一波長和第二波長的信號強度的計算設備。如在本文使用的，信號強度可以是在每個波長帶處通過樣本氣體從測量的傳輸強度級計算的樣本氣體種類（species）密度級。如在本文使用的，第一波長和第二波長可表示從源發射的一系列波長。

本公開的雙波長源氣體傳感器描述用于光學氣體傳感器的魯棒的參考系統，其與具有低功率消耗和小物理尺寸的特性兼容，同時不引起不可接受的成本。

第二源波長可用作參考方案的部分，以制造不需要校準或可能需要較少的校準且抵制零和跨度中漂移的光學氣體傳感器。通常，這些波長帶由色散或更普遍地非色散元件（例如窄帶干擾濾波器）從寬帶源（例如黑體發射器）的寬頻譜發射內選擇。照慣例，將選擇一個頻帶或波長（例如充當樣本波長）來與目標氣體的有利頻譜吸收區域重疊，而其它頻帶或波長（例如充當參考波長）將在沒有來自目標種類（target species）或已知干擾物的相關吸收的最接近的可用區域中。這樣，系統旨在補償不是由于目標種類引起的任何效應，并且因此提供魯棒的、可靠的測量。

為了使這個目的被充分滿足，在每個通道中的光應理想地橫穿（traverse）相同的光路。然而，如果對每個通道需要單獨的波長選擇元件或如果對每個頻帶需要單獨的在空間上分開的檢測器，則這個要求可能明顯被妥協。單寬帶檢測器可用于克服這些缺點中的一些，但然后每個波長發射必須單個地被控制。這不能使用單寬帶源來實現，除非使用更復雜的裝置（例如快門、分束器或其它移動零件），但是由于其它原因，這些裝置是不合乎需要的。