[发明专利]光辐射传感器系统

说明书

技术领域

总的来说，本发明涉及一种光辐射传感器系统。

背景技术

光辐射传感器已为人所知并且在许多场合中得到广泛使用。光辐射传感器的主要应用之一是在紫外线辐射液体消毒系统的领域中。

用紫外光照射水将通过水中的微生物的失活(inactivation)对水进行消毒是为人所知的，假设辐照度和曝光持续时间处于最小“用量”级(经常以微瓦·秒每平方厘米计)之上。诸如那些商业上可从特洛伊技术公司(Trojan Technologies Inc.)的商品名称为特洛伊UV Max、特洛伊UV Swift和UV8000的商品中获得的紫外线水消毒单元，使用这种原理对人类消耗的水进行消毒。通常，将要被消毒的水经过充满紫外线辐射的加压不锈钢缸。

诸如商业上可从特洛伊技术公司的商品名称为UV3000和UV4000的商品中获得的大规模的城市废水处理设备，使用相同的原理对废水进行消毒。通常，这些处理系统的实际应用涉及到将处理模块或系统浸没于当废水流经灯时废水在其中暴露于辐射的明渠(openchannel)中。为了进一步讨论利用紫外线辐射的液体消毒系统，参见以下任意一篇专利：

美国专利4,482,809[Maarschalkerweerd]

美国专利4,872,980[Maarschalkerweerd]，

美国专利5,006,244[Maarschalkerweerd]，

美国专利5,418,370[Maarschalkerweerd]，

美国专利5,539,210[Maarschalkerweerd]，

美国专利5,590,390(参考36,896)[Maarschalkerweerd]，

美国专利7,045,102[Fraser等]，和

美国专利申请11/078,706[From等]。

在许多申请中，希望监控在处理期间水中的紫外线辐射的水平。以这种方式，在连续或半连续的基础上，可以估计紫外线辐射的水平，并且因此估计消毒处理的总体效果和效率。这样获得的信息可以被用于控制灯输出达到期望水平。

通过在远离运行的灯的方位和特定位置靠近运行的灯配置一个或多个传感器装置来监控紫外线辐射水平在本领域中是已知的。这些传感器装置可以是对通过在输出引线上产生可重复的信号电平(例如，以伏特或安培为单位)而响应于特殊辐射波长或辐射波长的范围的冲击(impingement)的光电二极管、光敏电阻器或其它装置。

在大部分商用紫外线水消毒系统中，单个最大的运行成本涉及到对紫外线辐射灯供电的电的成本。在液体的透射率时常变化的情况下，非常期望有方便的手段，通过该手段可以为在给定的时间对正在被系统处理的液体(或正在被进行其它调查的液体)测量液体透射率。实际上，液体透射率的测量是美国E.P.A.对于城市饮水系统的要求。如果发现液体透射率相对较高，则可以通过减少灯的输出来减少灯的能量消耗。以这种方式，可以显著地节省能量成本。

由于单独的强度测量不足以描述整个辐射场——即不能区分灯老化的线性效应和来自透射率的指数效应的故障，所以期望测量液体的透射率。此外，由于不是所有液体都采用相同的路径，所以用量传送(dose delivery)是整个辐射场的函数。

第一代光辐射传感器，通过设计或者定位，通常仅感应一个灯的输出，典型地就是邻近传感器的灯。如果期望感应多个灯的辐射输出，则可以对每个灯都使用光辐射传感器。这种方法的问题在于由于不能保证传感器是完全相同的，所以多个传感器的使用会引入不确定性。具体而言，传感器材料的难以预测的变化能够导致传感器发送的信号的难以预测的变化，从而导致可能将错误的信息传达给系统的用户。

这种第一代光辐射传感器的另一个问题是无法确定在单个传感器的视场(field ofview)内运行的灯的阵列中的单个灯的灯输出。

这种第一代传感器的又一个问题是，如果正被处理的液体的U.V.透射率未知，则将要求两个传感器来测定传送到该液体的用量——即一个传感器测量灯强度并且另一个传感器测量U.V.透射率。