[发明专利]结合有相变材料的分析设备外罩

说明书

优先权文件的交叉引用

本申请要求2008年12月31日申请的共同待决的美国专利申请第12/347,368号根据美国法典第35章第119条(e)款(35U.S.C.§119(e))的优先权。据此要求上述申请日的优先权，上述申请的公开的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本文所描述的主题涉及可用于分析设备的外罩，所述分析设备包括但不限于气体分析器，例如基于可调谐二极管激光光谱的气体分析器。

背景技术

气体分析器，例如运用可调谐二极管激光光谱的气体分析器，通常需要在热沉或热电致冷器(TEC)上安装激光源，以获得并保持选定的痕量气体分析所需的激光发射频率。通常使用热敏电阻和电子反馈控制环将激光器温度稳定在所需的精度水平。但是，环境温度条件，特别是变化的环境温度条件，可能会影响激光器温度的稳定。在某些情况下，变化的温度条件可能会超出控制电路在所需水平保持激光器温度和频率的能力。如果无法实现稳定，则激光器可能会偏离其预先设置的频率，从而产生无法接受的测量误差。

目前可用的基于TDL的气体分析器通常使用连接到加热器的绝缘外罩，以将外罩温度保持在高于通常所遇到的环境条件的相对恒定的值。这些被加热的外罩可能需要很大的能耗。另外，如果气体分析器被安装在可能会暴露于危险和/或易燃化合物的场所，则由于需要使用危险场所许可的加热器和恒温器，会增加额外的成本。在农村的安装中，供电可能受到限制，提供200瓦或更高瓦来运行加热器外罩装置可能是成问题的。越来越多地将基于TDL的气体分析器用于天然气管道。这种管道通常延伸很长的距离，在这段距离中，便于获得的交流电源是受限的或者是不存在的。可以采用太阳能电池板或者热电发电机。但是，在可接受的成本水平下通过这些发电源来提供高于50W的功率可能是非常困难的。

发明内容

在一个方面中，一种设备包括：具有能够抵御和适应工作环境的外壳的外罩、设置在所述外壳内的一个或多个气体分析器元件以及设置在所述外壳内的某一质量的相变材料。所述相变材料具有相变温度，所述相变材料在相变温度从第一相转变到第二相，同时吸收或释放潜热能ΔH_L。该相变温度处于所述一个或多个气体分析器元件的期望工作温度范围内。所述相变材料的质量M由下式给出：

M≥FTΔHL---(1)]]>

其中F_T为在所述外罩外的环境温度超过所述相变温度的工作日的周期中从所述工作环境流入所述外罩的预期净热能通量。

在一个相关方面中，提供一种方法，包括接收气体分析器的样品室中的气体样品，使激光源所产生的光通过所述样品室中的气体样品并入射到探测器上，量化所述探测器接收到的光的强度，以及基于所述强度计算所述气体样品中的至少一种目标分析物的浓度。通过操作包括能够抵御和适应工作环境的外壳的外罩内的光源将所述激光源的温度控制在工作温度范围内。所述外壳内还容纳某一质量的相变材料，所述相变材料具有相变温度，所述相变材料在所述相变温度从第一相转变到第二相，同时吸收或释放潜热能ΔH_L。该相变温度处于所述工作温度范围内。所述相变材料的质量M由式1给出。

在另一相关方面中，提供一种方法，包括选择具有相变温度的相变材料，所述相变材料在所述相变温度从第一相转变到第二相，同时吸收或释放潜热能ΔH_L。所述相变温度处于一个或多个气体分析器元件的工作温度范围内。该方法还包括使用式1来计算为将所述一个或多个气体分析器元件保持在工作温度范围内所需要的相变材料的必要质量M，装配所述外罩以使所述外罩包括在内层和外层之间具有空隙体积的外罩内层和外罩外层，以及将所述相变材料转移到外罩结构的内层和外层之间的空隙体积中。