[发明专利]用于颗粒探测的激光传感器

说明书

本发明描述了一种使用用于颗粒密度探测的自混合干涉的激光传感器或激光传感器模块(100)、一种颗粒密度探测的相关方法以及一种对应的计算机程序产品。本发明还涉及包括这样的激光传感器或激光传感器模块的设备。本发明的基本思想是借助于自混合干涉信号来探测颗粒并且确定对应的颗粒密度。另外，与所述颗粒的速度矢量的至少一个速度分量有关的至少第一参数被确定，以便在探测体积与所述颗粒之间存在相对移动的情况下对所述颗粒密度进行校正。这样的相对移动例如可以与运输所述颗粒的流体的速度(例如，风速)有关。此外，能够基于所述自混合干涉信号来确定所述颗粒的速度的至少一个速度分量。

技术领域

本发明涉及一种使用用于颗粒密度探测的自混合干涉的激光传感器或激光传感器模块、一种颗粒密度探测的相关方法以及一种对应的计算机程序产品。本发明还涉及一种包括这样的激光传感器或激光传感器模块的设备。

背景技术

CN 102564909 A公开了一种用于大气颗粒物的激光自混合多物理参数测量方法和激光自混合多物理参数测量设备。所述激光自混合多物理参数测量设备包括微片激光器、准直透镜、分束器、会聚透镜、光探测器、放大器、数据采集卡和谱分析器。所描述的方法和设备是复杂并且昂贵的。

SUDOL S等人：“Quick and easy measurement of particle size of Brownianparticles and planktons in water using a self-mixing laser”，OPTICS EXPRESS，val.14、第3期、2006年2月6日(2006-02-06)、第1044-1054页、XP002753399，DO1:10.1364/OE.14.001044公开了一种用于快速并且容易地测量悬浮的小颗粒的大小的方法。该方法使用利用具有极其高光学灵敏度的激光二极管泵送的薄切片LiNdP4O12激光器的自混合激光器多普勒测量。Brownian运动中的颗粒的平均大小由起因于运动的调制的自混合激光的测量功率谱的Lorentz拟合来确定。

US 2015/077735 A1公开了一种用于确定风速的设备，其包括在共面的不同方向上发射射束并且使得每个发射方向对应于垂直发射方向的至少两个激光源。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于颗粒密度探测的经改进的激光传感器模块。

根据第一方面，提出了一种用于流体中的颗粒密度探测的激光传感器模块。所述激光传感器模块包括至少一个第一激光器、至少一个第一探测器、至少一个电驱动器以及至少一个评估器。所述第一激光器适于响应于由所述至少一个电驱动器提供的信号而发射第一激光。所述至少一个第一探测器适于确定所述第一激光器的第一激光腔内的光波的第一自混合干涉信号。所述第一自混合干涉信号是由重新进入所述第一激光腔的第一反射激光引起的。所述第一反射激光是被所述流体中接收所述第一激光的至少部分的颗粒反射的。所述评估器适于确定与所述颗粒相对于所述激光传感器模块的第一速度分量有关的至少一个第一参数。所述第一速度分量代表所述流体的流动的速度。所述第一参数是基于在预定时间段内确定的所述第一自混合干涉信号来确定的。所述评估器适于基于所述第一自混合干涉信号来确定颗粒密度。所述评估器适于借助于所述第一参数对所述颗粒密度进行校正。

所述第一激光器优选可以适于发射具有红外谱范围中的高于750nm、最优选在波长谱的780nm与1300nm之间的波长的激光。

所述第一激光器可以是半导体激光器，作为侧发射器或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

所述电驱动器适于提供适于探测颗粒的任何驱动方案或电流调制以及与所述第一速度分量有关的所述第一参数。这样的驱动方案或电流调制的范例例如是恒定电流、三角形电流或矩形电流。