[发明专利]中红外二氧化碳传感器

权利要求书

1.一种用于监测流体中的CO₂的传感器，所述传感器包括：

内反射窗(4)，其被配置成用于接触所述流体；

中红外光源(1)，其被配置成将中红外辐射的光束(3)引导至所述窗中，以在所述窗与所述流体之间的界面处提供中红外辐射的所述光束(3)的衰减内反射；

三个窄带通滤波器的集合(5)，其被配置成过滤从所述窗接收的内反射的中红外辐射，其中：

所述三个窄带通滤波器的集合中的第一者包括水滤波器，并且被配置成优先透射对应于水的相应吸收峰的波长带内的中红外辐射；

所述三个窄带通滤波器中的第二者包括油滤波器，并且被配置成优先透射对应于油的相应吸收峰的波长带内的中红外辐射；并且

所述三个窄带通滤波器的集合中的第三者包括CO₂滤波器，并且被配置成优先透射对应于CO₂的相应吸收峰的波长带内的中红外辐射；

一个或多个红外检测器(6)，其被配置成检测透射通过三个窄带通滤波器的集合的经过滤的中红外辐射；以及

处理器布置(7)，其可操作地耦合至所述一个或多个红外检测器，并且被配置成测量所述检测到的透射通过所述三个窄带通滤波器的集合的中红外辐射的强度，并且由其确定所述流体中的CO₂的量，无论接触所述窗的所述流体是基于液体水的相、基于液体油的相或基于液体水和液体油的相的混合物还是气相。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述三个窄带通滤波器的集合优先透射对应于以下各项的相应波长带内的中红外辐射：对于水3330cm^-1吸收峰；对于油2900cm^-1吸收峰；以及对于CO₂ 2340cm^-1吸收峰。

3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中为确定所述流体中的CO₂的量，所述处理器布置由所测得的透射通过所述水和油滤波器的所述中红外辐射的强度计算所述流体的相位，并且接着由所述流体的所述相位和所测得的透射通过所述CO₂滤波器的所述中红外辐射的强度计算所述流体中的CO₂的量。

4.根据权利要求3所述的传感器，其中在所述流体中的CO₂的量的所述计算中，所述处理器布置使用所述流体的折射率，所述折射率是从所述流体的所述相位得到。

5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述三个窄带通滤波器的集合(5)中的每一者被配置成使得其波长透射带在约25至150℃范围内的所有温度下为基本上温度不变的。

6.根据权利要求5所述的传感器，其中所述窄带通滤波器中的每一者包括干涉滤波器，所述干涉滤波器具有衬底并且在所述衬底的每个相对侧具有交替的高折射率层和低折射率层。

7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其进一步包括：

参考窄带通滤波器(5’)，所述参考窄带通滤波器被配置成透射对应于所述流体的吸收光谱的参考部分的波长带内的中红外辐射，其中所述或另一红外检测器被配置成检测透射通过所述参考滤波器的经过滤的中红外辐射，并且其中所述处理器布置被配置成测量所检测到的透射通过所述参考滤波器的中红外辐射的参考强度并且在所述流体中的所述CO₂的量的所述确定中使用所述测得的参考强度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中将中红外辐射的所述光束脉冲。

9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述窗包括金刚石窗或蓝宝石窗中的一者。

10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其进一步包括：

加热器(8)，其被配置成加热所述窗并且清洁与所述流体接触的所述窗的表面。

11.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其进一步包括：

压力脉冲布置，其被配置成在所述窗处在所述流体中产生压力脉冲并且清洁与所述流体接触的所述窗的所述表面。

12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其定位于井下。

13.如前述权利要求中任一项所述的传感器用于确定流体中的CO₂的量的用途。