具有多個檢測通道的熒光計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及光學(xué)測量設(shè)備，更確切地說，涉及監(jiān)視樣本中一種或多種物質(zhì)濃度的 熒光計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在清潔和殺菌操作中，商業(yè)用戶（如餐館、旅店、食品和飲料工廠、雜貨店等）依靠 清潔或殺菌產(chǎn)品的濃度來使該產(chǎn)品有效地起作用。如果清潔或殺菌產(chǎn)品未能有效地起作用 (例如由于濃度問題），可能使商業(yè)用戶感覺該產(chǎn)品質(zhì)量較低。終端消費(fèi)者也可能感覺這樣 的產(chǎn)品的商業(yè)供應(yīng)商提供的服務(wù)差。另外，商業(yè)用戶會受到政府管控和健康機(jī)構(gòu)調(diào)查和/ 或處罰。所以，對能夠監(jiān)視流體溶液的特征的系統(tǒng)存在著需要，例如來判斷產(chǎn)品的濃度是否 在指定的濃度范圍之內(nèi)。這對于其他應(yīng)用可能同樣是真實(shí)的，比如水養(yǎng)護(hù)、害蟲防治、飲料 和灌注操作、油氣精煉和加工操作等。
[0003] 監(jiān)視產(chǎn)品濃度的一種方法依賴于監(jiān)視在該產(chǎn)品的樣本（和在樣本內(nèi)的產(chǎn)品）被暴 露于預(yù)定波長的光時產(chǎn)生的熒光。例如，產(chǎn)品內(nèi)的化合物或添加到產(chǎn)品的熒光示蹤劑在暴 露于一定的波長的光時就可以發(fā)熒光。然后，產(chǎn)品的濃度能夠使用熒光計(jì)確定，該熒光計(jì)測 量化合物的熒光并根據(jù)測出的熒光計(jì)算化學(xué)制品的濃度。
[0004] 熒光光譜學(xué)涉及對所關(guān)注樣本發(fā)射的熒光的檢測。它涉及使用激勵樣本中某些化 合物分子中的電子并使它們發(fā)射光（即"發(fā)熒光"）的光束，通常是紫外（UV)光。有幾種類 型的測量所發(fā)射熒光的熒光計(jì)。熒光計(jì)一般具有激勵輻射能量的源和帶有信號處理器和讀 出設(shè)備的檢測器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -般來說，本公開針對監(jiān)視流體樣本的焚光設(shè)備、系統(tǒng)和技術(shù)。根據(jù)本公開的焚光 計(jì)可以包括光學(xué)發(fā)射器和多個光學(xué)檢測器以監(jiān)視流體樣本的不同特征。例如，熒光計(jì)可以 包括光學(xué)發(fā)射器，它檢測來自光學(xué)發(fā)射器并經(jīng)過流體樣本的光，以確定流體中非熒光物質(zhì) 的濃度。熒光計(jì)可以進(jìn)一步包括另一個光學(xué)檢測器，它檢測來自流體樣本的熒光發(fā)射，以確 定流體中熒光物質(zhì)的濃度。通過用多個光學(xué)檢測器配置熒光計(jì)，熒光計(jì)可以監(jiān)視受分析流 體的不同特征。例如，當(dāng)用于監(jiān)視來自工業(yè)清潔和消毒操作的水樣時，熒光計(jì)可以確定沖洗 水是否既清潔（如被沖洗出的產(chǎn)品足夠少）又包含足夠量的消毒劑。
[0006] 在一些應(yīng)用中，盡管熒光計(jì)的設(shè)計(jì)能夠變化，但是熒光計(jì)包括光學(xué)發(fā)射器，它相對 于流體從其中流過的光學(xué)分析區(qū)偏離?？梢允构鈱W(xué)發(fā)射器偏離，使從光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的光 被引導(dǎo)向光學(xué)分析區(qū)的壁附近而不是被引導(dǎo)到光學(xué)分析區(qū)的中心。這樣的布局可以幫助使 被例如由于流體混濁或者光學(xué)分析區(qū)中的壁表面而反射的由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的光的量最 小。這種配置轉(zhuǎn)而又可以提高光學(xué)檢測器在檢測來自光學(xué)分析區(qū)的光時所提供的信號強(qiáng) 度。
[0007] 在一個實(shí)例中，介紹了一種光學(xué)傳感器，它包括光學(xué)發(fā)射器、第一光學(xué)檢測器、第 二光學(xué)檢測器和第三光學(xué)檢測器。光學(xué)發(fā)射器被配置為把光指引到流體樣本中。第一光學(xué) 檢測器被配置為檢測由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的并傳輸透過流體樣本的光。第二光學(xué)檢測器被配 置為檢測由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的并由流體樣本散射的光。第三光學(xué)檢測器被配置為檢測流體 樣本響應(yīng)于由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的光而發(fā)出的熒光發(fā)射。根據(jù)所述實(shí)例，光學(xué)傳感器還包括 位于光學(xué)發(fā)射器與流體樣本之間的光學(xué)發(fā)射濾光器、位于第一光學(xué)檢測器與流體樣本之間 的第一光學(xué)檢測濾光器、位于第二光學(xué)檢測器與流體樣本之間的第二光學(xué)檢測濾光器以及 位于第三光學(xué)檢測器與流體樣本之間的第三光學(xué)檢測濾光器。所述實(shí)例進(jìn)一步指定光學(xué)發(fā) 射濾光器、第一光學(xué)檢測濾光器和第二光學(xué)檢測濾光器的每一個都被配置為濾除相同波長 的光，使得由第一光學(xué)檢測器和第二光學(xué)檢測器檢測出的任何光基本上都是從光學(xué)發(fā)射器 發(fā)出的并經(jīng)過流體樣本的光。
[0008] 在另一個實(shí)例中，介紹了一種方法，它包括經(jīng)由光學(xué)發(fā)射器把光發(fā)射到流體樣本 中。所述實(shí)例方法還包括經(jīng)由第一光學(xué)檢測器檢測從光學(xué)發(fā)射器發(fā)出并傳輸透過流體樣本 的光、經(jīng)由第二光學(xué)檢測器檢測從光學(xué)發(fā)射器發(fā)出并由流體樣本散射的光以及經(jīng)由第三光 學(xué)檢測器檢測流體樣本響應(yīng)于由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的光而發(fā)出的熒光發(fā)射。所述實(shí)例方法 指定了 ：經(jīng)由第一光學(xué)檢測器檢測光和經(jīng)由第二光學(xué)檢測器檢測光進(jìn)一步包括對光進(jìn)行過 濾，使得由第一光學(xué)檢測器和第二光學(xué)檢測器檢測出的任何光基本上都是從光學(xué)發(fā)射器發(fā) 出的并經(jīng)過流體樣本中的光。
[0009] 在另一個實(shí)例中，介紹了一種光學(xué)傳感器系統(tǒng)，它包括外殼，其界定了流體樣本從 其行進(jìn)通過來進(jìn)行光學(xué)分析的光學(xué)分析區(qū)。所述外殼包括光學(xué)發(fā)射器組件，它承載著被配 置為把光指向流體樣本中的光學(xué)發(fā)射器；第一光學(xué)發(fā)射器組件，它承載著被配置為檢測由 光學(xué)發(fā)射器發(fā)出并傳輸透過流體樣本的光的第一光學(xué)檢測器；第二光學(xué)發(fā)射器組件，它承 載著被配置為檢測由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的并由流體樣本散射的光的第二光學(xué)檢測器；以及第 三光學(xué)發(fā)射器組件，它承載著被配置為檢測流體樣本響應(yīng)由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的光而發(fā)出的 熒光發(fā)射的第三光學(xué)檢測器。所述外殼還包括位于光學(xué)發(fā)射器與光學(xué)分析區(qū)之間的光學(xué)發(fā) 射器窗口、位于第一光學(xué)檢測器與光學(xué)分析區(qū)之間的第一光學(xué)檢測器窗口、位于第二光學(xué) 檢測器與光學(xué)分析區(qū)之間的第二光學(xué)檢測器窗口以及位于第三光學(xué)檢測器與光學(xué)分析區(qū) 之間的第三光學(xué)檢測器窗口。根據(jù)所述實(shí)例，第一光學(xué)檢測器窗口位于光學(xué)分析區(qū)的與光 學(xué)發(fā)射器窗口相對的一側(cè)，第二光學(xué)檢測器窗口位于相對于光學(xué)發(fā)射器窗口的近似90度 角處，而第三光學(xué)檢測器窗口位于光學(xué)分析區(qū)的與第二光學(xué)檢測器窗口相對的一側(cè)。
[0010] 在附圖和以下說明中闡述了一個或多個實(shí)例的細(xì)節(jié)。其他特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)從說 明書和附圖以及權(quán)利要求書中將顯而易見。
【附圖說明】
[0011]圖1是展示了根據(jù)本公開的實(shí)例的包括光學(xué)傳感器的實(shí)例流體系統(tǒng)的圖。
[0012] 圖2是框圖，其展示了可以用在圖1的實(shí)例流體系統(tǒng)中的實(shí)例光學(xué)傳感器。
[0013] 圖3是可以由圖1和圖2中的光學(xué)傳感器使用的光學(xué)傳感器的實(shí)例物理配置的示 意圖。
[0014] 圖4和圖5是圖3的光學(xué)傳感器的剖面圖。
[0015] 圖6是圖3的光學(xué)傳感器的實(shí)例替代配置的剖面圖。
[0016] 圖7是圖6的光學(xué)傳感器的實(shí)例替代配置的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下的【具體實(shí)施方式】在性質(zhì)上是示范性的，并且不意味著以任何方式限制本發(fā)明 的范圍、適用性或配置。相反，以下實(shí)施方式提供了一些實(shí)施本發(fā)明實(shí)例的若干實(shí)際展示。 為選定的要素提供了構(gòu)造、材料、尺寸和制造過程的實(shí)例，而全部其他要素都采用本發(fā)明領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員公知的內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，許多指出的實(shí)例具有各種各樣 的適合替代方式。
[0018] 光學(xué)傳感器被用于各種各樣的應(yīng)用中，包括監(jiān)控工業(yè)過程。光學(xué)傳感器能夠?qū)崿F(xiàn) 為便攜式、手持設(shè)備，被用于定期地分析工業(yè)過程中流體的光特征。作為替代，能夠把光學(xué) 傳感器在線安裝，以連續(xù)地分析工業(yè)過程中流體的光特征。在兩種情況下，光學(xué)傳感器都可 以光學(xué)地分析流體樣本并確定流體的不同特征，比如流體中一種或多種化學(xué)物質(zhì)的濃度。
[0019] 作為一個實(shí)例，光學(xué)傳感器往往被用在工業(yè)清潔和消毒應(yīng)用中。在工業(yè)清潔和消 毒過程期間，典型情況下把水通過工業(yè)管道系統(tǒng)栗出，以沖洗管道系統(tǒng)，以沖洗掉管道中駐 留著產(chǎn)品以及管道內(nèi)集結(jié)著任何污染。水還可以包含消毒劑，作用為對管道系統(tǒng)清潔和消 毒。清潔和消毒過程能夠使管道系統(tǒng)準(zhǔn)備接收先前在系統(tǒng)上加工的產(chǎn)品以外的新產(chǎn)品和/ 或不同產(chǎn)品。
[0020] 光學(xué)傳感器能夠被用于在工業(yè)清潔和消毒過程期間，監(jiān)視流過管道系統(tǒng)的沖洗和 /或消毒水的特征?；蛘呤沁B續(xù)地或者是基于間歇的基礎(chǔ)，水樣被從管道系統(tǒng)中提取并被傳 送到光學(xué)傳感器。在光學(xué)傳感器之內(nèi)，光被發(fā)射到水樣之中并被用于評估水樣的特征。例 如，通過確定水樣中殘余產(chǎn)品不多或沒有殘余產(chǎn)品，光學(xué)傳感器可以判斷在管道系統(tǒng)中的 殘余產(chǎn)品是否已經(jīng)被充分地從管道沖洗出。例如通過測量由消毒劑響應(yīng)被發(fā)射到水樣中的 光而發(fā)射的熒光信號，光學(xué)傳感器還可以確定水樣中消毒劑的濃度。如果判定在水樣中消 毒劑的量不足以真正地使管道系統(tǒng)消毒，就增加消毒劑的量以確保該系統(tǒng)真正地消毒。
[0021] 本公開介紹的光學(xué)傳感器在一些實(shí)例中包括提供多個光檢測通道的多個光學(xué)檢 測器。每個光學(xué)檢測器都位于光學(xué)傳感器之內(nèi)相對于光學(xué)發(fā)射器的不同位置。例如，一個 光學(xué)檢測器可以位于流體通道上光學(xué)發(fā)射器的對側(cè)，以檢測由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的并傳輸透 過流體通道內(nèi)流體的光。另一個光學(xué)檢測器可以位于相對于光學(xué)發(fā)射器90度角處，以檢測 由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的并由流體通道內(nèi)流體散射的光。又一個光學(xué)檢測器可以位于相對于光 學(xué)發(fā)射器的不同90度角處，以檢測流體通道內(nèi)流體響應(yīng)來自光學(xué)發(fā)射器的光而發(fā)出的熒 光發(fā)射。
[0022] 通過配置帶有多個光檢測通道的光學(xué)傳感器，光學(xué)傳感器可以全面地監(jiān)視來自工 業(yè)過程的流體樣本。例如，當(dāng)實(shí)施為在線清潔和消毒系統(tǒng)的一部分時，光學(xué)傳感器能夠接收 流體樣本，比如包含消毒劑的沖洗水的樣本，并且把光發(fā)射到流體樣本中。由光學(xué)傳感器的 不同光學(xué)檢測器響應(yīng)所發(fā)出的光而檢測出的光然后可以根據(jù)流體樣本的特征而變化。例 如，在清潔過程開始時獲得的流體樣本可以包含大量的不透光材料（如管道系統(tǒng)中的殘余 產(chǎn)品），使得透射檢測器和散射檢測器都收不到任何光。隨著從系統(tǒng)中提取的流體樣本變得 逐漸更清潔，傳輸檢測器可以檢測出經(jīng)過流體樣本的越來越多的光量，直到透射檢測器變 得光飽和。不過，在清潔過程的這個時候附近，散射檢測器可以開始檢測在流體樣本內(nèi)散射 的光，以允許在清潔過程中連續(xù)地監(jiān)視流體樣本。當(dāng)光學(xué)傳感器進(jìn)一步包括檢測熒光發(fā)射 的檢測器時，光學(xué)傳感器能夠監(jiān)視在水樣中的消毒劑的濃度。以這種方式，光學(xué)傳感器能夠 使用不同的光學(xué)檢測器來監(jiān)視清潔和消毒操作的進(jìn)展，以及在清潔和消毒操作中使用的消 毒劑的濃度。當(dāng)然，這僅僅是光學(xué)傳感器的一個實(shí)例實(shí)施例，其他實(shí)施例既是可能的又在設(shè) 想中。
[0023] 雖然光學(xué)傳感器能夠具有各種各樣的不同配置，但是在一些實(shí)例中，光學(xué)傳感器 被設(shè)計(jì)為具有光學(xué)發(fā)射器，它偏離流體樣本從其行進(jìn)通過的流體通道的中心。例如，光學(xué)發(fā) 射器可以被布置為把光引導(dǎo)向流體通道的壁附近而不是流體通道的中心。如此配置時，發(fā) 射到流體通道中的光被流體通道的內(nèi)表面反射的可能性可以小于光被指向流體通道的中 心時。這又轉(zhuǎn)而可以提高由光學(xué)檢測器檢測出的信號的強(qiáng)度，為監(jiān)視受分析的流體特征提 供更強(qiáng)的信號。在服務(wù)期間污垢累積到光學(xué)傳感器上的應(yīng)用中，產(chǎn)生更強(qiáng)信號的能力能夠 延長光學(xué)傳感器能夠在清潔與保養(yǎng)之間保持服務(wù)的時間長度。
[0024] 以下將關(guān)于圖2至圖6更詳細(xì)地介紹實(shí)例光學(xué)傳感器配置。不過，首先將關(guān)于圖 1介紹包括實(shí)例光學(xué)傳感器系統(tǒng)的實(shí)例流體系統(tǒng)。
[0025] 圖1是概念圖，展示了實(shí)例流體系統(tǒng)100,它可以用于生產(chǎn)具有熒光性質(zhì)的化學(xué)溶 液，比如展現(xiàn)出熒光性質(zhì)的消毒劑溶液。流體系統(tǒng)100包括光學(xué)傳感器102、儲存器104、控 制器106和栗108。儲存器104可以存儲濃縮化學(xué)制劑，它可以與稀釋劑（比如水）混合以 產(chǎn)生化學(xué)溶液。光學(xué)傳感器102以光學(xué)方式連接到流體通道110并被配置為確定經(jīng)過流體 通道行進(jìn)的溶液的一個或多個特征。在操作時，光學(xué)傳感器102可以與控制器106通信，而 控制器106能夠根據(jù)由光學(xué)傳感器產(chǎn)生的流體特征信息控制流體系統(tǒng)100。
[0026] 控制器100以通信方式連接到光學(xué)傳感器102和栗108?？刂破?06包括處理器 112和存儲器114?？刂破?06經(jīng)由連接線路116與栗108通信。由光學(xué)傳感器102產(chǎn)生 的信號經(jīng)由有線或無線連接線路被傳播到控