[发明专利]双波长源气体检测器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月21日在美国专利局中提交的且题为“DUAL WAVELENGTH SOURCE GAS DETECTOR”的美国临时申请序列号62/325,848和2016年7月5日提交的且题为“DUAL WAVELENGTH SOURCE GAS DETECTOR”的美国专利申请序列号15/202,324的优先权，这两个申请在此都通过引用被并入，好像被全部再现一样。

技术领域

本公开涉及用于双波长源气体传感器的方法、设备、系统和计算机可读介质。

背景技术

在电池充电之间的延长的仪器运行时间在许多气体检测器应用中是高度期望的。因为典型的4-气体仪器的功率消耗由易燃气体检测通道支配，所以这个功率消耗和电池寿命可能是重要的问题。

用于易燃检测（催化性的和光学的）的两个被接受的方法在传统上遭受高功率消耗。并且因此，当前电池容量或它们的形状因子（form factor）对于一些气体检测操作可能是不可接受的限制。

在例如微热板衬底的领域中的发展已将载体催化传感器（pellistor）功率从~200mW压低到~20mW，但在没有对设备的响应时间的不可接受的影响的情况下，进一步的重大减小是不可能的。基于电灯泡的光学系统给出最大的带内功率级，具有对检测性能的结果产生的优点。这样的系统已将功率从~250下降到~50mW，但相信不能进一步明显减小。

大部分微机电系统（MEMS）热源不提供特别有利的功率/速度组合。因此注意力已转向在3微米到5微米区域中的新一代发光二极管（LED）源。这些设备可在更快得多的频率下操作并输出接近或超过基于电灯泡的光学系统的带内光学输出的功率，但是具有在mW区域或以下中的平均功率消耗。

此外，朝着更小、更细（slimmer）的便携式仪器的趋势要求更低的传感器轮廓（profile），而不是更传统的圆柱形工业标准4-系列类型。对可用光路-长度的附随的限制更多地将重点放在检测系统的稳定性和性能上。因此，提供减小对传感器输出的非气体效应的影响的参考的能力具有增长的重要性。

附图说明

图1是符合本公开的用于双波长源气体传感器的系统的示例。

图2是符合本公开的用于双波长源气体传感器的系统的示例。

图3是符合本公开的用于双波长源气体传感器的系统的示例。

图4是符合本公开的一个或多个实施例的用于双波长源气体传感器的计算设备的图的示例。

具体实施方式

在本文描述了用于双波长源气体传感器的设备、方法、系统和计算机可读介质。一个或多个实施例包括气体传感器，其包括：经由光路（optical path）来传输第一波长和第二波长的双波长源，其中气体通过光路而存在；经由光路来接收第一波长和第二波长的检测器（例如光学检测器、IR检测器等）；以及耦合到检测器以确定第一波长和第二波长的信号强度的计算设备。如在本文使用的，信号强度可以是在每个波长带处通过样本气体从测量的传输强度级计算的样本气体种类（species）密度级。如在本文使用的，第一波长和第二波长可表示从源发射的一系列波长。

本公开的双波长源气体传感器描述用于光学气体传感器的鲁棒的参考系统，其与具有低功率消耗和小物理尺寸的特性兼容，同时不引起不可接受的成本。

第二源波长可用作参考方案的部分，以制造不需要校准或可能需要较少的校准且抵制零和跨度中漂移的光学气体传感器。通常，这些波长带由色散或更普遍地非色散元件（例如窄带干扰滤波器）从宽带源（例如黑体发射器）的宽频谱发射内选择。照惯例，将选择一个频带或波长（例如充当样本波长）来与目标气体的有利频谱吸收区域重叠，而其它频带或波长（例如充当参考波长）将在没有来自目标种类（target species）或已知干扰物的相关吸收的最接近的可用区域中。这样，系统旨在补偿不是由于目标种类引起的任何效应，并且因此提供鲁棒的、可靠的测量。

为了使这个目的被充分满足，在每个通道中的光应理想地横穿（traverse）相同的光路。然而，如果对每个通道需要单独的波长选择元件或如果对每个频带需要单独的在空间上分开的检测器，则这个要求可能明显被妥协。单宽带检测器可用于克服这些缺点中的一些，但然后每个波长发射必须单个地被控制。这不能使用单宽带源来实现，除非使用更复杂的装置（例如快门、分束器或其它移动零件），但是由于其它原因，这些装置是不合乎需要的。