双检测器气体检测系统技术方案

本发明专利技术题为“双检测器气体检测系统”。本发明专利技术提供的设备和相关方法涉及气体检测设备，该气体检测设备包括主光学元件，该主光学元件被配置为：(1)（在从光生成元件发射的光的第一部分已与目标介质相互作用之后）经由第二光学元件将光的第一部分引导至初级检测器，以及(2)经由第三光学元件将从光生成元件发射的光的第二部分引导至参考检测器。在各种示例中，主光学元件可为反射器，诸如反射镜。光生成元件可例如为一个或多个红、绿、蓝(RGB)发光二极管(LED)。光学系可例如具有单一/整体模制的透明丙烯酸类树脂构造和内部反射表面。气体检测设备可使由光生成元件和初级检测器/参考检测器所使用的光学路径标准化，从而有利地提供可靠的操作。的操作。的操作。

【技术实现步骤摘要】
双检测器气体检测系统


[0001]各种实施方案整体涉及气体检测器。

技术介绍

[0002]光学系统包括用于生成和操纵光的多种部件。例如，光学系统可具有光生成源诸如LED或激光器。光学系统可包括用于聚焦并引导所生成的光的一个或多个透镜，并且可包括用于对所生成的光进行反射的一个或多个反射镜。光生成源可产生可见光、红外光、紫外光或其他类型/频率/波长的光。一些光源可发射窄频带中的光，而其他光源可发射具有宽频带的光（例如，白光）。
[0003]气体检测器为检测区域中气体的存在的设备。气体检测器可用于检测气体泄漏或其他排放物，并且可与控制系统（例如，工业机械/电子器件）进行交互，以便在检测到有害气体或气体泄露时自动关闭程序。气体检测器可对发生泄漏的区域中的操作者发出警报，这可给予操作者逃离危险状况的机会。气体检测器可用于检测可燃气体、易燃气体和/或有毒气体，并且可用于监测氧气耗尽。气体检测器可以是便携式的，或可与固定工业设备集成。

技术实现思路

[0004]设备和相关方法涉及气体检测设备，该气体检测设备包括主光学元件，该主光学元件被配置为：(1)（在从光生成元件发射的光的第一部分已与目标介质相互作用之后）经由第二光学元件将光的第一部分引导至初级检测器，以及(2)经由第三光学元件将从光生成元件发射的光的第二部分引导至参考检测器。在各种示例中，主光学元件可为反射器，诸如反射镜。光生成元件可例如为一个或多个红、绿、蓝(RGB)发光二极管(LED)。光学系可例如具有单一/整体模制的透明丙烯酸类树脂构造和内部反射表面。气体检测设备可使由光生成元件和初级检测器/参考检测器所使用的光学路径标准化，从而有利地提供可靠的操作。
[0005]各种实施方案可实现一个或多个优点。例如，气体检测设备可有利地发挥作用，而无需使通孔检测器弯曲或定位为测量偏轴反射。一些实施方案可包括初级检测器和参考检测器，其可有利地用于可靠和准确地识别周围气体。在一些实施方案中，参考检测器可有利地确保光生成元件的发射稳定性。透镜可为参考检测器提供更聚焦且分散较少的光束，这可有利地增加参考检测器的可靠性和准确性。抗反射(AR)涂层可有利地避免杂散光印记在初级检测器和参考检测器处被检测到。一对壁可有利地避免杂散光印记在初级检测器和参考检测器处被检测到。抛物面反射镜可为参考检测器提供更聚焦且分散较少的光束，这可有利地增加参考检测器的可靠性和准确性。第一弯曲反射表面和第二弯曲反射表面可为相应的初级检测器和参考检测器提供更聚焦且分散较少的光束，这可有利地增加初级检测器和参考检测器的可靠性和准确性。波导可有助于将从光生成元件发射的光引导至/离开具有低衰减的目标介质，从而有利地避免到达初级检测器和参考检测器的光信号的弱化。第
一弯曲反射表面和第二弯曲反射表面可为相应的初级检测器和参考检测器提供更聚焦且分散较少的光束，这可有利地增加初级检测器和参考检测器的可靠性和准确性。
[0006]各种实施方案的细节在附图和以下描述中阐述。其他特征和优点将根据说明书和附图以及根据权利要求书而显而易见。
附图说明
[0007]图1示出了与计算系统耦接的示例性气体检测设备的透视图。
[0008]图2示出了示例性气体检测设备的剖视图。
[0009]图3示出了包括抛物面反射镜、抗反射涂层和光学透镜的示例性气体检测设备的剖视图。
[0010]图4示出了具有包括波导和一对弯曲反射表面的光学系的示例性气体检测设备的剖视图。
[0011]图5示出了具有包括两个部分反射半部抛物面反射镜的光学元件的示例性气体检测设备的剖视图。
[0012]各附图中的类似的参考符号表示类似的元件。
具体实施方式
[0013]图1示出了与计算系统耦接的示例性气体检测设备的透视图。气体检测设备100包括光学系105。由气体检测设备100测量/检测到的目标介质110位于光学系105附近。气体检测设备100包括光生成元件115（例如，一个或多个RGB LED）。主光学元件120（例如，双面反射镜）位于光生成元件115上方。气体检测设备100包括初级（光电）检测器(PD) 125和参考（光电）检测器(RD) 130。
[0014]在操作中，从光生成元件发射的光的第一部分穿过主光学元件或围绕主光学元件，从而照亮目标介质。在光的第一部分与目标介质相互作用（可能改变光的第一部分的至少一个特性）之后，（经改变的）光的第一部分被引导（例如，反射或重新发射）回到主光学元件。主光学元件将（经改变的）光的第一部分引导（例如，反射）至第二光学元件135（例如，光学系的第一反射表面）。第二光学元件随后将（经改变的）光的第一部分引导（例如，反射和/或聚焦）至初级（光电）检测器。响应于接收到（经改变的）光的第一部分，初级检测器输出用于正确识别与目标介质相互作用的化学物质（例如，识别已改变化学变色材料的颜色的有毒气体）的初级信号。
[0015]在操作中，从光生成元件发射的光的第二部分到达主光学元件。光的第二部分由主光学元件引导（例如，反射）至第三光学元件140（例如，光学系的第二反射表面）。第三光学元件随后将光的第二部分引导（例如，反射和/或聚焦）至参考（光电）检测器。响应于接收到光的第二部分，参考检测器输出可用于验证气体检测设备100的正确校准的参考信号。因此，由初级（光电）检测器和参考（光电）检测器生成的信号可有利地用于可靠地识别与目标介质相互作用的化学物质。
[0016]在该示例性描述中，气体检测系统100包括印刷电路板(PCB) 145。气体检测系统100可例如固定地耦接到PCB上。以下各项可操作地耦接至气体检测系统100：中央处理单元(CPU) 150、易失性存储器（例如，RAM）155和非易失性存储器(NVM) 160。在本示例性实施方
案中，CPU、易失性存储器和NVM均固定耦接在PCB上。CPU可操作地耦接到光生成元件、初级检测器和参考检测器，使得CPU：(1)被配置为控制光生成元件，以及(2)分别从初级检测器和参考检测器接收初级信号和参考信号。例如，CPU可控制光生成元件的亮度水平。在各种实施方案中，CPU可控制由光生成元件发射的光的频率。例如，如果光生成元件为RGB LED，则CPU可命令RGB LED发射红光而不是绿光或蓝光。
[0017]NVM可用作CPU的存储内存。例如，NVM可存储与分别由初级检测器和参考检测器所生成的初级信号和参考信号相关联的数据。NVM可包含可由CPU执行的程序指令。例如，CPU可执行（可能存储在NVM中的）算法，该算法允许CPU基于所接收的初级信号和/或参考信号正确地识别特定的化学物质（例如，有毒气体）。CPU可比较所接收的初级信号和/或参考信号以用于气体检测目的。在一些示例中，可使用参考信号来确保从光生成元件发射的光是恒定的，并且确保可由例如温度、冲击和降解引起的变化不会被初级检测器不正确地解释（例如，解释为假阳性或假阴性）。
[0018]CPU可操作地耦接到输入/输出(I/O)模块165。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体检测设备，包括：光生成元件(115)；光学系(105)，所述光学系被配置成为由所述光生成元件生成的光提供光学路径以行进至和离开目标介质(110)，所述光学系包括第一反射表面(135)和第二反射表面(140)，其中所述光学系还包括至少一个竖直延伸的壁(210A, 210B)，并且其中所述第一反射表面和所述第二反射表面相对于所述至少一个竖直延伸的壁以45
°
角度取向；初级检测器(125)；参考检测器(130)；和，光学元件(120)，所述光学元件设置在所述光学系内，所述光学元件被配置为：在由所述光生成元件生成的第一光流与所述目标介质相互作用之后，将所述第一光流偏转至所述第一反射表面；将所述第一光流从所述第一反射表面偏转至所述初级检测器；将由所述光生成元件生成的第二光流偏转至所述第二反射表面；以及将所述第二光流从所述第二反射表面偏转至所述参考检测器。2.根据权利要求1所述的气体检测设备，其中所述光学元件被包括在所述光学系中，使得所述光学元件与所述光学系整体地且一体地形成。3.根据权利要求1所述的气体检测设备，其中所述光学元件包括双面反射镜。4.根据权利要求1所述的气体检测设备，其中所述光学元件包括分束器。5.根据权利要求1所述的气体检测设备，还包括抗反射(AR)涂层(310)，所述AR涂层位于所述光学系的至少一个表面上并且被设置成避免杂散光印记在所述初级检测器和所述参考检测器处被检测到。6.根据权利要求1所述的气体检测设备，还包括至少一个壁(315)，所述至少一个壁设置在所述光生成元件与所述初级检测器和所述参考检测器中的至少一者之间，以避免杂散光印记在所述初级检测器和所述参考检测器处被检测到。7.根据权利要求1所述的气体检测设备，其中所述光学系还包括波导(405)，所述波导有利于将从所述光生...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德高尔尼，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：