有充足距离以确保在检测浓度之前将物质混合。在一个示范性非限制性实施例中， 微传感器可安置于距交叉区域大约1寸到大约2寸处。此确保混合过程与在物质的供应中 进行的任何调整之间的紧密联结，使得在实质体积的混合物流过交叉区域之前经调整供应 影响混合过程。因此，贯穿混合过程严密控制混合物中的物质浓度，且在特定实施例中，可 消除混合槽。
[0084] 如本文中所使用的"测量数据"是指可经测量（举例来说，通过浓度传感器120及 /或可包含于混合设备100中的其它类型的传感器）的物质的任何性质。控制电路118可 经配置以基于由浓度传感器120产生及发射的测量数据而确定所输出（举例来说，混合后） 经混合物质中的输入物质的浓度。替代地或另外，浓度传感器120可经配置以确定经混合 物质中的输入物质的浓度且将浓度数据发送到控制电路118。如本文中所使用的"浓度数 据"是指指示混合后物质（其为第一物质与一或多种其它物质的混合物）中的第一输入物 质的浓度值的数据（举例来说，光学反射率及折射率）。举例来说，控制电路118可从浓度 传感器120接收多个浓度值作为浓度数据。如本文中所使用的"浓度值"可指代可用作混 合后浓度的基础的单浓度值（举例来说，百分比或Wt% )，如下文关于图8及9所讨论。替 代地及/或另外，浓度值可指代单浓度值的平均数。
[0085] 控制电路118可与浓度传感器120通信地连接以经由连接124接收浓度数据及/ 或测量数据。连接124可包含直接连接（举例来说，双绞线布线、光纤电缆、同轴电缆、蓝牙 连接及/或可直接在两个装置之间建立的任何其它类型的连接）及/或间接连接（举例来 说，利用路由器及/或其它类型的单独通信装置的任何类型的连接）。在一些实施例中，控 制电路118及浓度传感器120同样可经由任何类型的有线或无线通信手段（直接及/或间 接的）通信。如此，本文中所讨论的组件可包含实施本文中所讨论的功能性所需要的任何 硬件、软件及/或固件。举例来说，本文中所讨论的组件可直接及/或使用可包含公用网络 (例如因特网）、私人网络（例如内部网络）或其组合的网络连接，且可利用现在可用或以 后开发的各种网络化协议，包含但不限于基于TCP/IP的网络化协议。在一些实施例中，控 制电路118及浓度传感器120可经由例如串行及/或并行数据传送的通信协议通信。其它 通信接口可包含点对点、按需、安全发射或定制通信协议。如此，在一些实施例中，控制电路 118可与外壳分开及/或远离浓度传感器120。
[0086] 如上文所讨论，控制电路118可经配置以经由连接124从浓度传感器120接收浓 度数据及/或测量数据。浓度数据可由测量数据产生，且像本文中所讨论的所有数据可使 用任何适合协议及/或连接作为信号（举例来说，用于浓度数据的浓度信号及用于测量数 据的测量信号）经发射。
[0087] 控制阀122可经配置以基于来自控制电路118的指令而形成物质B通道110中的 可调整"瓶颈"。瓶颈的大小影响物质B的流率，其中较小瓶颈导致较慢流率而较大瓶颈导 致较快流率。在一些实施例中，控制阀122可包含致动器及探针。举例来说，致动器可为经 配置以转动精确且受控制量（举例来说，使用蜗轮且在控制电路118的指导下）的步进电 机。经由步进电机的转动，探针可经配置以可控制地突出到物质B通道108中（举例来说， 经由沿第一方向转动步进电机）及从物质B通道108收回（举例来说，经由沿与第一方向 相反的第二方向转动步进电机），因此分别减小及增加控制阀的开口大小。然而，可使用能 够可控制地改变物质B通道108内的物质B的流率的实际上任何适合技术。举例来说，控 制阀122还可经气动或压电驱动。
[0088] 尽管本文中通常提及以上实例，但控制阀122可包含导致物质移动穿过系统100 的任何适合组件。举例来说，控制阀122可包含允许特定量的液体在压力下取决于阀打开 或关闭的方式而通过的阀。另外或替代地，控制阀122可包含栗、风扇及/或经配置以引起 物质的移动及/或形成物质的压力的任何其它设备。举例来说，控制阀122可不具有任何 实际阀而且为经配置以通过在给定时间周期内栗送的量来控制物质A的流量的栗送系统。 作为另一实例，控制阀122为经配置以控制物质A由于重力而流动的速率的阀。
[0089] 在一些实施例中，控制电路118、浓度传感器120及控制阀122可配置为闭环控制 系统。如下文将更详细地讨论，控制电路118可经配置以确定、存储及/或接收经混合物质 的目标浓度。浓度传感器120可经配置以在经混合物质流动穿过经混合物质通道114时实 时测量经混合物质。基于经混合物质的第一测量（或第一组测量），控制电路118可经配 置以调整控制阀122,例如当确定混合浓度不处于目标浓度或在目标浓度范围内时（举例 来说，当混合浓度超出可接受误差容限时）。举例来说，控制电路118可基于混合浓度与目 标浓度之间的差而确定反馈控制值，所述反馈控制值可用于调整控制阀122。调整控制阀 122可导致物质B通道110内的流率的改变。继而，此可改变流动穿过经混合物质通道114 的经混合物质的浓度，所述浓度可由浓度传感器120经由第二测量（或第二组测量）来检 测。因此，控制电路118可经配置以确定第二反馈控制值（举例来说，特定数目个步进电机 转动）及/或在确定新浓度并非目标浓度的情况下重新调整控制阀122。可重复所述过程 直到达到目标浓度及/或新目标浓度为期望的为止。经由所述过程，可产生及更新使浓度 与混合设备100的反馈控制值相关的一或多个控制参数（举例来说，常数及/或函数）。
[0090] 在一些实施例中，每一测量及调整循环可在任何适合时间周期（举例来说，小于 大约100毫秒、小于大约10毫秒、小于大约1毫秒、大约每秒、大约每10秒等等）内发生， 借此允许相对快速的响应时间（举例来说，与一天一次的校准协议相比较）以用于准确地 (举例来说，在大约〇· ooiwt%内）达到目标浓度或目标浓度范围（在一或多个误差容限 内，下文讨论所述误差容限的实例）。如此，一些实施例包含其输出信号可由控制电路（包 含处理器及其它硬件）接收作为输入的混合后浓度传感器，所述控制电路特别地经配置以 控制与至少一种其它物质混合的至少一种物质的量。
[0091] 在一些实施例中，浓度传感器122可经配置以测量经混合物质的特性物理性质 (例如浓度、温度、露点及/或任何其它物理性质）（或进行用于确定所述特性物理性质的测 量）。如上文所讨论，输入物质的流率（举例来说，如可由液体流量控制器及/或其它类型 的流量测量传感器所测量）仅指示每单位时间通过给定表面的输入物质的体积。如此，两 种或两种以上输入物质的流率可仅提供混合后输出浓度的粗略指示符。在这种意义上，可 使用测量混合后输出的特性物理性质的浓度传感器122而非测量输入物质的流率的流率 传感器来达成较大混合准确度。
[0092] 浓度传感器122的一些实施例可经配置以测量（举例来说）经混合物质的光学反 射率（REF)及温度，所述光学反射率及温度接着可用于确定经混合物质中的一或多种物质 的浓度。如此，浓度传感器122可包含经配置以检测经混合物质的REF的一或多个光学传 感器及经配置以测量温度的一或多个热敏电阻（及/或一或多个温度计）。
[0093] 图2展示根据一些实施例来配置的可用于浓度传感器122中的光学传感器200的 实例。在一些实施例中，浓度传感器122可进一步包含经配置以基于由光学传感器进行的 测量而确定经混合物质的折射率（IoR)且及因此浓度的传感器控制电路。如此，光学传感 器200可为微型化、高准确度（大约0.0 Olwt% )、快速响应时间（大约1毫秒）、基于IoR 的浓度传感器。
[0094] 参考图2及3,从光源202射出的光入射于可与经混合物质接触的窗204 (举例来 说，蓝宝石窗）上。根据各种实施例，经混合物质可为静态的或流动的。光射线从界面（包 含窗204及在窗/物质界面206处的感测表面）反射到多通道光检测器208上。如上文所 讨论，可使用REF几何形状产生光学反射率数据。反射率数据对跨越窗/物质接口 206的 光学密度改变是敏感的。因此，与窗204接触的经混合物质的光学密度与所测量反射率直 接相关。由于光学密度与IoR直接相关，因此与窗204接触的经混合物质的IoR及因此浓 度可依据光学反射率数据来确定。
[0095] 参考图2,浓度传感器200可包含耦合到衬底212 (举例来说，印刷电路板（PCB)) 的光源202、热敏电阻210及多通道光检测器208、在窗204上的第二热敏电阻214、镜216、 玻璃（或其它适合材料）窗218(任选）及窗204(其可由例如蓝宝石、石英、玻璃、硼硅酸 盐玻璃等等的任何适合电介质材料制成）。在一些实施例中，还可（任选地）包含存储器芯 片220及偏光器222。浓度传感器200的电光组件（包含光源202、多通道光检测器208及 热敏电阻210)可囊封于梯形光学外壳224内且耦合到衬底212的内部表面226。多个导电 引线228可耦合到衬底212的外部表面230。
[0096] 在一些实施例中，光源202可为发光二极管（LED)且窗204可由蓝宝石构成。为 方便起见，第二热敏电阻214可附接到窗204的前面或后面。第二热敏电阻214还可放置 于窗204内侧或者在感测表面206处或附近与经混合物质接触。
[0097] 窗204可放置为与经混合物质直接接触。在一些实施例中，窗204可由蓝宝石制 成以提供机械强度、对物质攻击及刮痕的抵抗、耐久性、光学质量、在压力下的强度、机械加 工性及可用性。窗204可粘附（举例来说，经由光学环氧树脂或任何其它光学适合材料） 到光学外壳224或玻璃窗218。此外，窗204可涂覆有薄材料层（大约20到100 A )，所述 材料具有充分低的密度以允许来自光源202的光完全通过其进入经混合物质。薄涂层可进 一步保护窗204的表面受损坏或劣化，因此延长浓度传感器200的使用寿命。
[0098] 如上文所讨论，浓度传感器122可进一步包含（举例来说，除光学传感器200之 外）传感器控制电路。传感器控制电路可经配置以操作光学传感器200以及浓度及/或测 量数据获取及/或报告。举例来说，传感器控制电路可经配置以使用数值方法来从从光学 传感器200接收的REF数据及/或温度数据提取IoR及因此物质浓度。此外，传感器控制 电路可对从光学传感器200接收（举例来说，经由导电引线228)的"原始"数据信号执行 数值运算以将原始数据信号表达成对于控制电路118恰当的形式。这些数值运算可包含但 不限于背景减除及归一化、测量数据求平均等等。在一些实施例中，传感器控制电路及/或 其功能的至少一些功能可实施于固件及/或集成电路中。替代地及/或另外，控制电路118 可经配置以执行本文中关于传感器控制电路所讨论的一或多个功能。类似地，传感器控制 电路可经配置以执行本文中关于控制电路108所讨论的一或多个功能。
[0099] 任何适合技术可用于确定混合物中的物质的浓度。在2008年1月15日发 布的标题为"用于液体化学浓度分析系统的设备（Apparatus for a Liquid Chemical Concentration Analysis System) " 的共同受让的美国专利第 7, 319, 523 号及 2010 年 11 月25日公布的标题为"感测系统及方法（Sensing System and Method)"的共同受让的美 国专利公开案第2010-0296079号中进一步详细地讨论用于确定浓度的特定实例性结构及 技术。上文引用的两个专利文件的全部内容以引用方式明确地并入本文中。此外，应了解， 还可使用不使用REF及/或IoR技术的浓度传感器，包含且不限于导电、超声波、UV可见及 近红外光谱学、电化学及表面等离子共振。
[0100] 与用于混合、掺合、形成尖峰及其它监视控制功能及应用的非集成系统相比较，例 如混合设备100的一些集成实施例可使用较小液体体积且产生较少废物。举例来说，液体 流量控制器可需要用作用于接收经混合物质的容器的混合槽。由于液体流量控制器的慢响 应时间（举例来说，如可由较慢流率测量及所测量混合后输出浓度与输入物质流率之间的 直接反馈回路的缺乏导致），当混合液体达到目标浓度时较大体积的混合液体可暂时存储 于混合槽中。如此，通过提供比液体流量控制器更迅速的响应时间，混合设备100可针对其 中需要最小可能体积的制造及过程应用达成经减少物质体积。在不具有混合槽的情况下， 混合设备100还可具有小于液体流量控制器的占用面积。在这种意义上，混合设备100的 一些实施例可不包含经配置以存储混合后输出化学品直到达到目标浓度的混合槽。
[0101] 图Ib展示根据一些实施例来配置的实例性混合设备130。上文关于混合设备100 的组件的讨论可适用于混合设备130且不重复所述讨论以避免使本发明过分复杂化。在这 一点上，相似参考数字贯穿所述论述用于指代相似组件。混合设备130可进一步包含可类 似于控制阀122的控制阀132。举例来说，控制阀132可与控制电路118可通信地连接且用 作闭环控制系统的一部分。
[0102] 在一些实施例中，控制阀132可经配置以基于来自控制电路118的指令而形成物 质A通道108中的可调整"瓶颈"。如此，控制电路118可经配置以控制多个控制阀，包含针 对每一物质通道（举例来说，物质A通道108及/或衬底B通道110)的一或多个阀。在一 些实施例中，控制电路118可经配置以在混合后输出物质并非处于目标浓度时调整控制阀 132 (替代控制阀122及/或除控制阀122之外）。
[0103] 图Ic展示根据一些实施例来配置的实例性混合设备140。混合设备140包含浓度 控制器142及144。基于从浓度传感器120接收的浓度数据及/或测量数据，浓度控制器 142可经配置以调整控制阀122且浓度控制器144可经配置以调整控制阀132。在这种意 义上，一些实施例可包含经配置以控制不同组的控制阀的两个或两个以上浓度控制器。
[0104] 图4展示根据一些实施例来配置的实例性混合设备400。混合设备400可进一步 包含混合器402。混合器402可经配置以确保在经混合物质的混合后测量之前进行恰当物 质混合（举例来说，物质A与物质B的混合）。如此，混合器402可位于交叉区域112 (其中 物质A与物质B可组合以形成经混合物质）与浓度传感器120 (其中可测量经混合物质） 之间。
[0105] 在一些实施例中，混合器402可包含经配置以在经混合物质流动穿过混合器402 时扰动经混合物质的静态混合器。举例来说，静态混合器可包含在经混合物