一种用于检测其中的气体和悬浮物的光学检测器(100、200、300)，包括测试腔室(111、113)、至少一个光源(12)、感测物件(131、133)、测试光学传感器(141)和处理器(19)。测试腔室(111、113)容纳待分析的气体。至少一个光源(12)发射进入测试腔室(111、113)的入射光。感测物件(131、133)暴露于测试腔室(111、113)中的气体，接收入射光，并反射或透射入射光的一部分以形成测试光。测试光学传感器(141)接收测试光并产生检测光谱信号。处理器(19)接收检测光谱信号并根据检测光谱信号计算检测结果。测光谱信号并根据检测光谱信号计算检测结果。测光谱信号并根据检测光谱信号计算检测结果。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测气体和悬浮物的光学检测器
[0001]本专利技术涉及光学检测器，并且具体地涉及检测气体和其中的悬浮物的光学检测器。
技术介绍
[0002]气体检测器已被用于动态监测环境污染，这是日常生活、工业、学术界和研究界中普遍关注的问题。目前在气体检测器中使用的三种主要技术包括金属氧化物半导体(MOS)、红外(IR)和电化学。MOS是指由金属半导体氧化物材料制成的部件。使用MOS技术的气体检测器通常检测由MOS器件和气体的相互作用产生的表面吸附或反应。基于MOS的气体检测器可以使用微机电系统(microelectromechanical systems，MEMS)工艺大规模生产，并且通常用于空气质量检测。具有IR检测的气体检测器通常依赖于特定气体在红外光的特定波长下的吸收特性。特别地，IR气体检测器通常测量IR吸收的量，其与吸收红外光的气体的浓度成比例。使用IR检测的气体检测器可以用作食物识别或检测的微型光谱仪。使用电化学的气体检测器通常驱动特别地与目标气体发生的化学反应，并且测量所生成的电流，该电流与气体浓度成比例。使用电化学的气体检测器通常用于健康和疾病测量。
[0003]使用IR检测的气体检测器通常需要在红外光的特定波长下测量气体样品的吸收特性。为了增加吸收量并促进测量，气体检测器可能需要大的气体样品，或者可能需要通过气体多次反射红外光，以提供待准确测量的气体对红外光的足够吸收。然而，反射吸收光，并且IR检测器可能需要大的气体样品和高质量的反射器，从而增加反射材料的成本、气体腔室的体积以及气体检测器中使用的检测时间。
[0004]可能影响检测结果的气体检测器的附加关注因素包括：不作为检测目标的其他气体的存在、外部环境的湿度、外部环境的温度、气体检测器的温度、外部环境中的空气运动以及用于检测的时间。这些因素或问题可能导致气体检测器具有以下问题：(1)检测精度可能受到外部温度和湿度的极大影响；(2)气体组成分辨率可能较差；(3)气体检测器在启动之后可能需要很长时间来稳定以进行准确检测；以及(4)气体检测器可能消耗大量电力以供长时间使用。期望一种新型气体检测器来解决现有气体检测器中发现的问题。
技术实现思路
[0005]用于检测气体和其中的悬浮物的光学检测器可以使用来自反射器(或发射器/吸收器)的单次反射(或通过反射器(或发射器/吸收器)的透射)来提供稳定的检测，该反射器(或发射器/吸收器)具有取决于与反射器(或发射器/吸收器)相邻的气体样品的组分或成分的光学特性。
[0006]在本公开的一个示例中，光学检测器包括测试腔室、至少一个光源、反射感测物件、测试光学传感器和处理器。所述测试腔室被配置为容纳气体样品，所述气体样品可以包含一种或多种待检测的目标组分，例如特定气体或颗粒。所述至少一个光源耦合至所述测试腔室并且被配置为将入射光发射到所述测试腔室中。所述至少一个光源可以被配置为发
射具有特定光谱的入射光。所述反射感测物件可以是反射器，当所述测试腔室中的气体样品中存在一种或多种目标组分时，所述反射器改变其反射特性。所述反射感测物件可以设置在所述测试腔室中并且定位成接收所述入射光并反射所述入射光以形成测试反射光。所述测试光学传感器接收所述测试反射光并生成检测光谱信号。所述处理器耦合至所述测试光学传感器，接收所述检测光谱信号，并根据所述检测光谱信号计算检测结果。
[0007]所述光学检测器还可以包括参考腔室、参考物件和参考光学传感器，其配置与所述测试腔室、所述感测物件和所述测试光学传感器的配置对称。所述至少一个光源还耦合至所述参考腔室，并且被配置为将所述入射光发射到所述测试腔室和所述参考腔室中。所述参考腔室可以容纳被采样的相同气体，并且所述参考物件被设置在所述参考腔室中以接收所述入射光并反射所述入射光以形成参考反射光。所述参考光学传感器接收并检测所述参考反射光以生成参考光谱信号。测试元件和参考元件的对称性可能导致所述参考光谱信号和所述检测光谱信号之间的差异是来自所述感测物件的反射和来自所述参考物件的反射之间的差异的结果。所述处理器还耦合至所述参考光学传感器，接收所述检测光谱信号和所述参考光谱信号，并根据所述检测光谱信号和所述参考光谱信号计算校准结果。
[0008]到达所述反射感测物件的所述入射光的路径长度可以与到达所述参考物件的所述入射光的路径长度相同，并且到达所述测试光学传感器的所述测试反射光的路径长度可以与到达所述参考光学传感器的所述参考反射光的路径长度相同。
[0009]所述光学检测器还可以包括位于所述测试腔室、所述参考腔室和所述至少一个光源中的一个之间的至少一个分光透镜。所述至少一个分光器透镜中的每一个被配置为将来自所述至少一个光源中的一个光源的所述入射光分离到所述测试腔室和所述参考腔室。
[0010]所述参考物件可以被配置为在各种温度和湿度条件下保持低变色，并且可以包括陶瓷、氧化铝或氧化锆。
[0011]所述光学检测器还可以包括第一保护玻璃和第二保护玻璃，所述第一保护玻璃位于所述测试腔室和所述测试光学传感器之间，所述第二保护玻璃位于所述参考腔室和所述参考光学传感器之间。所述第一保护玻璃和所述第二保护玻璃可以被配置为将所述测试光学传感器和所述参考光学传感器与所述测试腔室和所述参考腔室隔离开，以保护所述测试光学传感器和所述参考光学传感器免受所述气体样品中的污染或所述气体样品的其他成分的影响。
[0012]所述光学检测器还可以包括温度和湿度检测器，所述温度和湿度检测器耦合至所述处理器并且被配置为检测所述气体样品的温度和湿度，并且生成温度和湿度结果。然后，所述处理器可以根据所述检测光谱信号、所述参考光谱信号以及所述温度和湿度结果来计算所述校准结果。
[0013]当所述反射感测物件接触所述气体样品(包括至少一种待检测的目标成分)时，所述反射感测物件根据至少一种目标成分的种类和至少一种目标气体的浓度改变其结构。例如，所述反射感测物件可以是不透明物件，其包括与至少一种靶成分反应的DNA修饰的噬菌体和DNA未修饰的噬菌体中的至少一种。因此，所述感测物件反射所述入射光以形成具有与所述气体样品中的至少一种目标成分的存在或浓度相对应的光谱的所述测试反射光。
[0014]在本公开的另一示例中，用于检测气体和其中的悬浮物的光学检测器包括气体腔室、光源、透射感测物件、测试光学传感器和处理器。所述气体腔室被配置为容纳待分析的
气体样品。所述光源耦合至所述气体腔室并且被配置用于将入射光发射到所述气体腔室中。所述透射感测物件设置在所述气体腔室中，并且所述透射感测物件感测气体样品的一种或多种目标成分，以改变所述透射感测物件的光穿透或吸收特性，例如不透明度。所述透射感测物件可以被配置为接收所述入射光，并且所述入射光穿透或穿过所述透射感测物件以形成测试穿透光。所述测试光学传感器被配置为接收和检测所述测试穿透光以生成检测光谱信号。所述处理器耦合至所述测试光学传感器，并且处理器被配置为接收所述检测光谱信号以根据所述检测光谱信号计算检测结果。
[0015]所述光学检测器还本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学检测器，所述光学检测器包括：气体腔室；光源，所述光源耦合至所述气体腔室且被配置为发射进入所述气体腔室的入射光；感测物件，所述感测物件暴露于所述气体腔室中的气体，所述感测物件具有取决于所述气体的成分的光学特性，所述感测物件被配置为接收所述入射光，其中所述光学特性将所述入射光转换为测试光；测试光学传感器，所述测试光学传感器被配置为接收所述测试光并且从所述测试光生成检测光谱信号；以及处理器，所述处理器耦合至所述测试光学传感器，所述处理器被配置为接收所述检测光谱信号并根据所述检测光谱信号计算检测结果。2.根据权利要求1所述的光学检测器，进一步包括：暴露于所述气体的参考物件，所述参考物件被配置为接收所述入射光并产生参考光；以及参考光学传感器，所述参考光学传感器被配置为接收和检测所述参考光以获得参考光谱信号，其中所述处理器还耦合至所述参考光学传感器，所述处理器被配置为接收所述参考光谱信号，以根据所述检测光谱信号和所述参考光谱信号计算所述检测结果。3.根据权利要求2所述的光学检测器，其中到达所述感测物件的所述入射光的路径长度与到达所述参考物件的所述入射光的路径长度相同，并且到达所述测试光学传感器的所述测试光的路径长度与到达所述参考光学传感器的所述参考光的路径长度相同。4.根据权利要求2所述的光学检测器，进一步包括在所述感测物件和所述测试光学传感器之间以及在所述参考物件和所述参考光学传感器之间的保护玻璃，其中所述保护玻璃将所述气体腔室与所述测试光学传感器和所述参考光学传感器隔离开。5.根据权利要求1所述的光学检测器，其中所述感测物件包括DNA修饰的噬菌体和DNA未修饰的噬菌体中的至少一种。6.根据权利要求1所述的光学检测器，进一步包括耦合至所述处理器的温度和湿度检测器，所述温度和湿度检测器被配置为检测所述气体的温度和湿度并生成温度和湿度结果，其中所述处理器根据检测光谱信号、所述参考光谱信号以及所述温度和湿度结果来计算校准结果。7.根据权利要求1所述的光学检测器，其中所述感测物件接触所述气体并根据至少一种气体组分的浓度改变颜色，使得所述感测物件变换所述入射光以形成具有对应于所述至少一种气体组分的所述浓度的光谱分布的所述测试光。8.根据权利要求1所述的光学检测器，其中所述感测物件包括反射感测物件，所述反射感测物件具有取决于所述气体腔室中的所述气体的组成的反射特性，所述反射感测物件被配置为接收所述入射光并反射所述入射光以形成所述测试光。9.根据权利要求1所述的光学检测器，其中所述感测物件包括透射感测物件，所述透射感测物件具有取决于所述气体腔室中的所述气体的组成的透射特性，所述透射感测物件被配置为接收所述入射光并透射所述入射光的一部分以形成所述测试光。10.一种光学检测器，包括：
至少一个光源，所述至少一个光源被配置为发射入射光；测试腔室，所述测试腔室被配置为容纳待分析的气体并且被耦合以接收来自所述至少一个光源的所述入射光的至少一部分；反射感测物件，所述反射感测物件暴露于所述测试腔室...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明原，吕俊逸，范秉轩，邱柏瑞，
申请(专利权)人：百应股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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