专利名称：环境传感器、具有传感器的颗粒物计数系统及其操作方法
环境传感器、具有传感器的颗粒物计数系统及其操作方法相关申请的交叉引用本申请要求2007年9月4日提交的美国第11/849,421号专利申请的优先权，其 全部内容通过引用并入本文。
背景技术：
本发明涉及环境传感器，如用来检测空气或液体环境中颗粒物的颗粒物计数器。 本发明还涉及具有环境传感器的颗粒物计数系统，操作颗粒物计数系统的方法，以及操作 环境传感器的方法。在一些其它应用中，如果出现污染的情况，颗粒物检测能够监控与期望目标不适 应的物质的产生，甚至能够进行原子级别的监控。例如，制药厂商需要无菌环境来避免活的 有机体与被制造或包装的产品接触。而且，制药厂商监控特定区域来保证符合洁净标准。其它通常需要在环境中采用颗粒物计数系统的工业应用是半导体制造业。半导体 制造厂商监控其工艺流体、气体和环境的洁净程度来识别并消除污染源。其它工业部门可 使用颗粒物计数系统来检测和控制影响产品性能和质量的污染。例如，自动化产品、便携式 设备、微机械结构以及光学组件的制造厂商可在其一些制造过程中使用颗粒物计数系统。因此，需要一种在其它事件中，能够执行可靠的颗粒物计数并允许获取和发布与 颗粒物计数相关的信息的环境传感器。还需要集成这种环境传感器的颗粒物计数系统。
发明内容
在一种实施方式中，本发明提供了一种从环境传感器到远程数据采集系统对颗粒 物计数信息进行通信的方法。所述方法包括产生来自于空间、通过所述环境传感器的流体 流；检测流体中的颗粒物；在第一时间间隔内确定与检测到的颗粒物的数量有关的第一颗 粒物计数；在第二时间间隔内确定与检测到的颗粒物的数量有关的第二颗粒物计数；基于 所述第一颗粒物计数和所述第二颗粒物计数确定总颗粒物计数；以及将所述总颗粒物计数 从所述环境传感器到所述远程数据采集系统进行通信。所述通信动作包括对来自于所述环 境传感器的所述总颗粒物计数进行无线通信。在另外一种实施方式中，本发明提供一种颗粒物计数系统。该颗粒物计数系统包 括远程数据采集系统；以及环境传感器，放置在空间内。所述环境传感器包括入口和出 口，从而使流体流从所述入口流至所述出口，颗粒物检测部分，用于检测流体中的颗粒物， 以及控制器，连接至所述颗粒物检测部分。所述控制器被配置为在多个时间间隔内分别确 定具有预定特性的颗粒物的多个计数，所述控制器还被配置为存储在一个时间间隔内检测 到的多个计数中的至少一个，并且所述控制器还被配置为通过将滚动计数技术用于所述多 个计数而连续更新总计数。所述环境传感器还包括通信层，连接到所述控制器，以将计数通 信至所述远程数据采集系统。所述通信层包括天线，以用于对计数进行无线通信。在另外一种实施方式中，本发明提供一种环境传感器，适于放置在空间内。所述环 境传感器包括入口和出口，使得流体流从所述入口移动至所述出口 ；颗粒物检测部分，用
5于检测流体中的颗粒物；控制器，连接到所述颗粒物检测部分。所述控制器被配置为确定多 个颗粒物计数，每个颗粒物计数均表示在相应时间间隔内检测到的颗粒物数目，并且所述 控制器被配置为确定代表在多个时间间隔内检测到的颗粒物的总颗粒物计数。所述环境传 感器还包括无线通信层，连接到所述控制器，以将所述总颗粒物计数和所述多个颗粒物计 数中的至少一个无线传输。 本发明的其它方面将由于具体实施方式
和
而变得更加明了。
图1是颗粒物计数系统的示意图。
图2是第二颗粒物计数系统的示意图。
图3是颗粒物计数器的示意图。
图4是图3中示出的颗粒物计数器的局部示意图。
图5是图4中示出的控制器的可选结构额示意图。
图6是图4中示出的通信层的可选结构示意图。
图7是数据采集系统的示意图。
图8是网页形式的信息显示。
图9是状态寄存器的示意图。
图10是示出了多个存储地址的表格。
具体实施例方式在详细说明本发明的任何实施方式之前，应该理解，本发明不限于在后续说明中 提出的或者在附图中示出的结构和部件的排列细节。本发明能够采用其它实施方式并且能 够以各种不同的方式实施或者执行。而且，应该理解，本文使用的短语和术语是用于说明的 目的而不应该被认为是一种限制。本文使用的“包括”、“包含”或者“具有”及其变体表示 包含后面列出的条目、其等同物以及附属项。尽管在本文采用方向标记如上、下、向下、向上、向后、底、前、后等来说明附图，但 这些标记都是针对附图(在正常观察时)的。这些方向并不意味着对本发明任何形式的限 制和文字约束。另外，本文使用的术语“第一”、“第二”和“第三”是为了说明的目的而不是 为了表明或者暗示相对重要性或者相对意义。另外，应该理解，本发明的实施方式包括硬件、软件和电子元器件或模块，为了方 便论述，这些实施方式被示出和说明为似乎这些部件的大部分仅仅实现为硬件。然而，本领 域的普通技术人员在阅读了具体实施方式
后应该认识到，至少在一种实施方式中，基于本 发明各方面的电子产品可以实现为软件形式。这样，应该注意到，基于设备的多个硬件和软 件，以及多种不同结构的部件可以被用来实现本发明。而且，如后续章节中所描述的，在附 图中说明的机械结构是为了示例性地示出本发明的实施方式，这些机械结构也可以采用其 它可替代的机械结构。图1是采用无线接入点拓扑结构的颗粒物计数系统10的示意图。颗粒物计数系 统10包括环境传感器15，无线接入点(WAP) 20，以及通过网络30连接到WAP20的数据采集 系统(DAS)25。可以预想到，环境传感器15，WAP20等的数量可根据所示结构的不同而不同。
在示出的结构中，环境传感器15与WAP20通过无线协议(如标准无线协议)进 行无线通信，以发送或者接收信息。WAP20通过“有线”连接被连接到网络30。在一种结构 中，WAP20可包括NETGEARWGR614无线路由器。使用术语“有线”是为了定义一种连接方式 如USB电缆、DSL电缆、以太网线以及其它。类似地，网络30是为了广义地表示是因特网连 接或者是内网或者内部网连接。还应该预想到，网络30可包括无线连接器。除了图1中具 体示出的DAS25，颗粒物计数系统10还可以包括其它连接到网络30的其他元件，如计算机 35。图2是配置为ad-hoc拓扑结构的颗粒物计数系统40的示意图。更具体地，颗粒 物计数系统40包括无线连接到DAS25并可以可选地连接到网络30的一个或多个环境传感 器15 (在图2中仅示出了一个环境传感器15)。在颗粒物计数系统40包含多于一个环境传 感器15的结构中，每个环境传感器15包括由DAS25识别的地址。每个环境传感器15具有 唯一地址，其允许DAS25接收、存储并对来自于可位于独立且远程环境中的各个环境传感 器15的信息进行通信。如本文所使用的，术语“信息”应该被广义地理解为包含信号(如 模拟信号、数字信号等)、状态、数据(如打包数据、非打包数据等)等，并用来提供知识、数 值、事件、事实、测量、输出以及类似内容。参考图1和2，颗粒物计数系统10和40被设置为对从环境传感器15到DAS25进 行通信，从而交换关于环境传感器15所在空间的信息，也被定义为环境区(如“干净”区)。 颗粒物计数系统10和40的一个不同点是，在颗粒物计数系统10中，DAS25可以通过网络 30远程访问环境传感器15，而在颗粒物计数系统40中，DAS25直接通过无线连接来访问环 境传感器15。然而，应该理解，在图1和2中示出的拓扑和/或配置是用于示例性说明的目 的，并且其它配置的颗粒物计数系统也在本发明的所要求的方面之内。例如，应该预想到， 传感器15可以通过有线方式与WAP20或者DAS25进行通信。图3是一种示例性环境传感器的示意图。更具体地，图3中示出的环境传感器是 配置为检测预定尺寸范围内颗粒物的颗粒物计数器50。颗粒物计数器50是通过光散射检 测原理进行操作的悬浮颗粒物计数器。然而，另外也可以采用其它悬浮颗粒物计数器(如 通过光遮挡原理进行操作的颗粒物计数器)以及它们中间的液体颗粒物计数器。颗粒物计 数器50包括流体运动部分55和控制部分60。流体运动部分55包括流体(如空气)入口 65、颗粒物检测部分70、真空源75、过滤器80以及流体出口 85。在图3所示的结构中，气流是由真空源75(如空气泵或者风箱)产生的。如下文 更具体地描述，按照箭头90所示，气流通过入口 65进入颗粒物计数器50中并穿过对空气 中颗粒物进行检测的颗粒物检测部分70。然后，气流穿过过滤器80并通过出口 85流出。 在图3中，示出的真空源75作为流动路径的一部分。然而，颗粒物计数器50的其它结构包 括不直接处于流动路径中的真空源，或者可选地，颗粒物计数器50可包括外部真空源。类 似地，图3示出了一种位于出口 85附近的过滤器80。然而，颗粒物计数器50的其它结构可 以包括不同数目(包括0个)的过滤器，并且过滤器的位置也可不同。在又一种结构中，流 体运动部分75可包括管或软管，其一端连接到出口 65，使得真空源(内部的或者外部的) 产生来自于管的另一端且穿过上述颗粒物计数器50的气流。颗粒物计数器50的控制部分60包括可操作为控制并操作颗粒物计数器50的控 制器100。控制部分60还包括电源105、流量传感器110、光源115 (如激光束发生器)、光
7探测器120、通信层125、显示系统130以及输入/输出层135。在颗粒物计数器50的操作 过程中，流量传感器110可操作为产生表示通过颗粒物计数器50流动的空气量的信号。流 量传感器110产生的信号允许控制器100操作真空源75，以保持通过颗粒物计数器50的流 量恒定。例如，控制器100可以操作真空源75来保持恒定流速为1立方英尺每分钟(ft3/ min)，其基本上等于28. 3升每分钟(lt/min)。然而，真空源75能够基于期望参数或者颗粒 物计数器50的特定用途产生其它流速。在其它结构中，环境传感器50可包括没有连接到 控制部分60的外部真空源，使得外部真空源相对于控制部分被独立地控制，从而产生通过 颗粒物计数器50的流体流。仍然参考图3，显示系统130包括多重光显示器，以表明颗粒物计数器50的状态。 更具体地，显示系统130包括与电源、报警系统、颗粒物计数间隔、光源以及流动状态相关 的“开/关”型显示器。例如，显示系统130可以表示颗粒物计数器是打开还是关闭状态， 是否检测到与空气流或者光源115相关的故障，计数器50是否正在检测颗粒物，光源115 是否正在运行，以及流速是否维持恒定。颗粒物计数器50的其它结构可包括具有不同数目 和光线组合的显示系统130，或者可选地为不同的显示器件(如IXD屏幕)。尽管没有经过 特别说明，I/O层135示出了可选的输入/输出连接、显示器、和/或开关，以允许用户对颗 粒物计数器50进行控制和/或交互。在颗粒物计数器50的操作过程中，通过光线散射对颗粒物进行检测。更具体地， 光源115在颗粒物计数器50的颗粒物检测部分70的内部产生激光束140。如箭头145所 示，颗粒物流过颗粒物检测部分70并流过激光束140。横穿颗粒物监测部分70的颗粒物导 致光线散射(用150表示)，这由光学检测器120检测。光学检测器120检测到光线散射 150而产生电压脉冲，并将电压脉冲发送给控制器100。控制器100可操作为基于光学检测 器120产生的电压脉冲来确定与颗粒物相关的信息(如颗粒物尺寸、速度、成份)。由控制 器100确定的信息可被存储在存储器中并且/或者由例如颗粒物计数器50的通信层125 发送给DAS25。图4是控制部分60的示意图，它特别涉及颗粒物的检测以及关于检测到的颗粒物 信息的处理和传送。因此，图4更详细地示出了光学检测器120、控制器100和通信层125。 为了便于图示说明，还示出了连接到控制器100的真空源75，电源105，流量传感器110，光 源115，显示系统130和I/O层135。光学检测器120包括图像检测器和光学器件155以检 测散射光150，还包括放大器160，从而在检测到散射光150后产生电压脉冲。控制器100包 括附加放大器165、处理器170以及存储器175。处理器170包括模数转换器(A/D) 180和 脉冲高度分析器或者电压比较器185。处理器170可以是微处理器、数字信号处理器、微控 制器或者是可以执行指令的类似设备的形式。当然，A/D转换器180和/或电压比较器185 与处理器170可以是独立的，存储器175可以与处理器中170相结合。接收由光学检测器120产生的电压脉冲，以用于由放大器(或多个放大器)165和 处理器170在控制器100处理。更具体地，放大器(或多个放大器)165可对电压脉冲进行 放大和过滤，并且A/D 180可将脉冲电压转化为用于由电压比较器185分析的数字信号。 电压比较器185通过将数字信号与预定值或者电压阈值进行比较而对数字信号进行分析。 基于该比较，处理器170可确定是否电压脉冲大于电压阈值，例如，并将该信息存储在存储 器175中。当控制器100接收到由光学检测器120产生的脉冲，具有预定特征(如颗粒物尺寸)的颗粒物计数可被存储在存储器175中。图5是作为图4中示出的控制器100的替换结构的控制器100A的示意图。控制 器100A包括放大器(或多个放大器)165和存储器175。控制器100A还包括具有电压比较 器185A的处理器170A，电压比较器185A对光学检测器120 (在图5中没有示出)产生的模 拟电压脉冲进行比较。因此，控制器100A基于模拟信号分析并且确定颗粒物尺寸信息，而 控制器100基于数字信号分析并且确定颗粒物尺寸信息。在颗粒物计数器50的一种示例性结构中，两个颗粒物计数被存储在存储器175 中。第一颗粒物计数是尺寸大于0.5微米的颗粒物的计数。第二颗粒物计数是尺寸大于5 微米的颗粒物的计数。在其他结构中，不同的颗粒物计数可被存储在存储器175中。通过 颗粒物计数器50的标定过程确定与每个颗粒物尺寸(如0. 5微米和5微米)相关的电压 阈值。标定过程可包括产生已知尺寸(如0.5微米或者5微米)大小的颗粒物气雾云，并 且允许气雾云流过颗粒物计数器50。在标定过程中可使用DAS25来观察颗粒物计数器50 检测到的颗粒物尺寸，使得操作人员可以调整颗粒物计数器50直到产生正确的信息。尽管 可对颗粒物计数器50进行标定，以检测较宽范围的颗粒物尺寸，但通常对颗粒物计数器50 进行标定，以感应尺寸为0. 5微米和5微米的颗粒物，这是因为0. 5微米与洁净区的特定洁 净度相关，而5微米与细菌或者对于洁净区有意义的相似要素的尺寸相关。再参考图4，通信层125包括处理器190、存储器195、调制器/解调器电路200以 及天线205。在颗粒物计数器50的一种示例性结构中，通信层125包括数字连接无线模块， 以允许颗粒物计数器50和第二设备之间进行通信。更具体地，通信层125从控制器100接 收颗粒物尺寸信息，并如图1所示，通信层125可操作为将该信息无线发送给WAP20，或者如 图2所示直接发送给ad-hoc拓扑中的DAS25。在一些结构中，通信层125可包括存储在存 储器195中的网页设计，通信层125可操作为将颗粒物计数信息和/或(颗粒物计数器50 的)状态信息与网页设计相结合，并传送结合后的信息。通信层125还接收信息和/或指 令来操作颗粒物计数器50。例如，通信层125可接收来自于DAS25的颗粒物计数请求或者 接收来自于计算机(如图1中示出的计算机)的状态请求。图6是作为图4中示出的通信层125的替换结构的通信层125A的示意图。通信 层125A包括处理器190和存储器195。通信层125A还包括用来与另一个设备或者网络进 行通信的接线器，如RJ-45接线器210。在另外一种结构中，颗粒物计数器50可包括与控制 器一体制造的通信层。然后，控制器将可操作为如关于控制器100和通信层125或125A的 描述那样进行控制和通信。图7是在图1和2中示出的DAS25的示意图。在示出的结构中，DAS25包括计算 机系统215，计算机系统215具有处理器220、通信层225、存储器230、显示系统235和I/O 层240。本文所述的计算机系统215是与颗粒物计数器50相关的计算机系统。然而，计算 机系统215可以与其他设备(如图7中示出的传感设备)进行通信。该传感设备可包括温 度传感器245、湿度传感器250以及压力传感器255。参考图1，2和7，DAS25配置为与环境传感器15进行通信，从而发送如控制命令 或者数据请求等信息，并接收如颗粒物计数和环境传感器15的状态等信息。在示出的结构 中，DAS25包括被标识为驱动260的一组指令，驱动260被专门设计为对环境传感器15进 行操作。例如，驱动260可获取由颗粒物计数器50采集的数据，并且可选地获取来自于其
9它传感器的数据，如温度传感器245、湿度传感器250和压力传感器255，并且可将数据发送 到数据库用于存储。驱动260还可将数据传输到其能够被取回以用于进一步处理的存储单 元。对DAS25的数据的处理可包括将数据与预设的阈值进行比较，并以对于用户来说很显 著的方式将数据通过显示系统235进行显示。驱动260还可包括用于操作颗粒物计数器50 的特定元件的指令。例如，驱动260可单独地操作并监控真空源75、光源115和显示系统 130。在图1和图2中示出的结构中，颗粒物计数系统10、40可包括颗粒物计数器50， 其被标定为检测尺寸大于0. 5微米的颗粒物。而且，具有驱动260的计算机系统215可被 配置为将与颗粒物计数相关的数据移动到颗粒物计数器50中的特定存储地址，并从通信 层125取回与网页信息结合的颗粒物计数相关的数据，并且用显示系统235显示所取回的 数据。图8是由显示系统235产生的示例性信息显示265。信息显示265显示各种不同的 信息，可包括系统信息270、状态信息275以及计数信息280。所示出的信息显示265的形 式为由计算机系统215通过例如网络30访问的网页。因为，颗粒物计数器50的通信层125 可包括网页设计信息，所以当颗粒物计数器50和计算机系统215处于如图2所示的ad-hoc 拓扑中时，显示265可以采用如图8所示的网页形式。系统信息270是指颗粒物计数器50 和网络连接的具体类型。状态信息275是指颗粒物计数器50的状态以及颗粒物计数器50 的具体元件的状态，如光源115和真空源75。计数信息280是指颗粒物计数器50检测到的 数据，如流速和颗粒物数目。图9是存储在存储器175的某个存储位置的状态信息275的示意图。更具体地，状 态信息275示出在第一存储地址285和第二存储地址290中，其中，每个地址都是16位的 存储地址。对于显示状态信息275的计算机系统215来说，驱动260仅需要取回存储地址 285,290中的信息。计算机系统215将存储地址285、290的特定位与颗粒物计数器50的相 应元件的状态进行匹配，从而显示状态信息275 (如光源正处于开还是关)。图10是包括多 个存储器地址300的存储器175的示意图，存储器地址300专用于不同类型的计数和与颗 粒物计数器50相关的信息(如状态信息)。具体参考计数信息280，驱动260从颗粒物计数 器50的存储器175的特定存储地址(如存储地址12和13)中取回计数信息280。计算机 系统215可操作为，在从存储器175中的专用存储地址取回计数后，显示计数信息280 (如， 尺寸大于0. 5微米的颗粒物的数目)。因此，颗粒物的尺寸信息没有由颗粒物计数器50产 生并发送。基于颗粒物计数器50的已知标定和存储器175中取回计数信息280的专用地 址，显示系统235可以显示计数信息280和尺寸信息。类似地，可以从颗粒物计数器50的 存储器175中的特定地址取回状态信息275。结果是，改善了颗粒物计数器50和计算机系 统215之间的数据传输。具体参考颗粒物计数器50的操作，在其它参数中，标定颗粒物计数器50，以建立 要被检测的颗粒物的尺寸和流速。如上所述，颗粒物计数器50可被标定为检测两种尺寸的 颗粒物(例如，尺寸大于0. 5微米的颗粒物和尺寸大于5微米的颗粒物)。还将颗粒物计 数器50标定为具有基本恒定的流速。例如，可将颗粒物计数器50标定为产生约为lft3/ min (大约28.31t/min)的流速。在其他结构中，可将颗粒物计数器50标定为产生不同的流 速，如251t/min、501t/min、751t/min和1001t/min。基于已标定的流速，就可以确定颗粒物 计数器50对洁净区的整个容积进行采样所需的时间。为了进行分析，建立预定的采样量，
10从而使得颗粒物计数能够被显示为流量标准单位(如Im3或者Ift3)的函数。因此，对于标 定为产生Ift3Aiin流速的颗粒物计数器50来说，已确定，颗粒物计数器50可在约35. 3分 钟内对Im3的采样体积进行采样，并且在大约1分钟的时间内对Ift3的采样体积进行采样。在示出的结构中，颗粒物计数器50进一步被设置为，以多个时间间隔对采样体积进行采样。更具体地，颗粒物计数器50被配置为，在60个时间间隔内对采样体积进行采 样。因此，如果将采样体积建立为lm3，那么颗粒物计数器50可在大约35. 3/60分钟内采样 l/60m3。类似地，如果将采样体积建立为1ft3，那么颗粒物计数器50可在大约一秒内采样 l/60ft3。基于颗粒物计数器50的应用实施和/或期望特征，其它结构可包括颗粒物计数 器50被标定为以不同数目的时间间隔对整个采样体积进行采样。用时间间隔对采样体积 进行采样将允许颗粒物计数器50在存储器175中存储与部分计数相关的信息。例如，存储 器175可包括用于部分计数信息(例如，一个时间间隔内的颗粒物数目，或者在整个采样体 积完成采样之前可由DAS25取回的总颗粒物计数，或者之前完成的采样的颗粒物计数)的 专用存储地址(如存储地址300)。另外，采用时间间隔对采样体积进行采样将允许颗粒物 计数器50包括操作特性，所述操作特性被定义为滚动次数，强制计数，以及故障检测/数据 恢复。滚动计数滚动计数特征允许颗粒物计数器50为最近的采样体积确定并存储颗粒物计数。 更具体地，滚动计数特征是通过颗粒物计数器50连续添加多个时间间隔的颗粒物计数而 执行的。如上所述，一旦六十个时间间隔已经过去，则在预定的存储地址300处，整个采样 体积的颗粒物计数是可用的。由于颗粒物计数器50对洁净区进行连续采样，所以颗粒物计 数器50利用最后一个时间间隔内获得的颗粒物计数而丢弃由最早一个时间间隔获得的颗 粒物计数，从而更新整个采样体积的颗粒物计数。因此，存储在与整个采样体积颗粒物计数 相对应的存储地址中的颗粒物计数是在最近的采样体积过程中得到的计数。在所示出的结 构中，在图10中标识为0和1的存储地址300对应于整个采样体积大于0. 5微米的颗粒物 的颗粒物计数。类似地，图10中标识为2和3的存储地址对应于整个采样体积大于5微米 的颗粒物的颗粒物计数。强制计数强制计数特性允许DAS25使用颗粒物计数器50来测试故障条件下DAS的编程逻 辑的操作。强制数目特性还测试由故障条件所触发的或者将从颗粒物计数器50获得的颗 粒物数目与预定阈值进行比较所触发的报警系统(没有示出)。如图10所示，由数字26到 51表示的存储地址300对应于存储在存储器175中的强制计数信息。更具体地，DAS25的 驱动260包括命令颗粒物计数器从对强制计数信息专用的地址300中获取信息的指令，以 及将信息拷贝(有时也称为移动)到在颗粒物计数器50的操作过程中存储实际的或检测 到的信息的相应存储地址300的指令。然后如果DAS25正取回实际检测到的信息，则驱动 260从存储器175中读入信息。在一个实例中，如果用户测试当采样体积的颗粒物计数大于 预定阈值时报警的触发情况，则驱动260命令颗粒物计数器从对应于强制计数信息的存储 地址300中获取计数，并且驱动260还命令颗粒物计数器将信息拷贝到在颗粒物计数器50 的操作过程中存储颗粒物计数的存储地址300中，并且驱动260将信息取回至DAS25。当 DAS25接收并处理强制计数信息而触发了报警，测试被认为是成功的。如图10所示，包括强制计数信息的每个存储地址300均具有包括了在颗粒物计数器50的操作过程中存储的信 息的相应存储地址300。可选地，不同于DAS的辅助计算机或者控制器(如图1示出的颗粒物计数系统10 的计算机35)，可装配有可操作为控制颗粒物计数器并通过网络与颗粒物计数器进行通信 的程序。在这种情况中，辅助计算机发送命令，以使得颗粒物计数器向测试状态下的DAS发 送强制计数和状态信息。在此情况中测试DAS变成，而无需测试程序在DAS本身中运行。故障检测/数据恢复故障检测特性允许颗粒物计数器50提供准确而及时的计数信息。更具体地，颗粒 物计数器50可检测故障条件并可对故障条件做出反应，使得颗粒物计数信息不会被损坏。 颗粒物计数器50可检测诸如光源115的失效和气流的中断的故障条件。在发生故障条件 的情况下，如图9所示的对应于状态信息275的存储地址得到了更新。因此，颗粒物计数器 50丢弃了故障条件发生的时间间隔内获得的计数信息。一旦状态信息275表明故障条件不 存在时，那么颗粒物计数器50用不再检测到故障条件的时间间隔内检测的计数更新总的 颗粒物计数。这个过程允许颗粒物计数器50为整个采样体积的提供计数信息，而不必丢弃 在检测到故障条件的情况下与该采样体积相对应的所有计数。例如，如果采样体积被确定 为1ft3，并且在六十个时间间隔中的一个内检测到了故障条件，那么颗粒物计数器50可在 大约61秒时间内提供整个采样体积的颗粒物计数(比没有检测到故障条件的情况增加了 额外的一秒)。因此，丢弃在一个故障时间间隔内检测到的计数信息而不用丢弃为整个采样 体积确定的颗粒物计数。在以下的权利要求中提出了本发明的各种特征和优点。
权利要求
一种从环境传感器到远程数据采集系统对颗粒物计数信息进行通信的方法，所述方法包括产生来自于空间、通过所述环境传感器的流体流；检测流体中的颗粒物；在第一时间间隔内确定与检测到的颗粒物的数量有关的第一颗粒物计数；在第二时间间隔内确定与检测到的颗粒物的数量有关的第二颗粒物计数；基于所述第一颗粒物计数和所述第二颗粒物计数确定总颗粒物计数；以及将所述总颗粒物计数从所述环境传感器到所述远程数据采集系统进行通信，所述通信动作包括对来自于所述环境传感器的所述总颗粒物计数进行无线通信。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述环境传感器包括真空源，并且产生所述流体流 的步骤包括用所述真空源产生真空。
3.如权利要求1所述的方法，其中检测颗粒物的步骤包括 用光源产生光束，并且检测由流过所述环境传感器的至少一个颗粒物所导致的光束的散射。
4.如权利要求3所述的方法，其中检测颗粒物的步骤还包括 基于对所述光束的散射的检测产生信号，将所述信号与阈值进行比较，以及 确定是否所述信号与所述阈值具有关系。
5.如权利要求1所述的方法，其中确定第一颗粒物计数的步骤包括将所述第一时间间 隔内检测到的颗粒物的特征值与数值进行比较，并且当比较结果满足关系时，增加所述第 一颗粒物计数。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述环境传感器包括存储器，其中所述方法还包括 在地址处将所述总计数存储在所述存储器中，其中确定第一颗粒物计数的步骤包括用所述 第一颗粒物计数更新所述地址处的所述总计数，并且用所述第二颗粒物计数更新所述地址 处的所述总计数。
7.如权利要求1所述的方法，还包括在第三时间间隔内确定与检测到的颗粒物的数量 有关的第三颗粒物计数，并且其中确定总颗粒物计数的步骤还基于所述第三颗粒物计数。
8.如权利要求7所述的方法，其中确定总颗粒物计数的步骤包括 将所述第三颗粒物计数增加到所述总颗粒物计数中，并且从所述总颗粒物计数中减去所述第一颗粒物计数。
9.如权利要求1所述的方法，其中确定总颗粒物计数的步骤包括确定代表了在采样 体积中颗粒物数量的计数，所述采样体积在多个时间间隔流过所述环境传感器。
10.如权利要求9所述的方法，还包括分别为多个时间间隔确定多个颗粒物计数，其中 确定多个颗粒物计数的步骤包括确定第一颗粒物计数以及确定第二颗粒物计数，并且其中 确定总颗粒物计数的步骤包括将在所述多个时间间隔的最后一个中由所述环境传感器计 数得到的颗粒物数量增加到所述总颗粒物计数，并且确定总颗粒物计数的步骤还包括从所 述总颗粒物计数中减去在用于所述总颗粒物计数的最早时间间隔内由所述环境传感器计 数得到的颗粒物的数量。
11.如权利要求1所述的方法，其中对所述总颗粒物计数进行无线通信的步骤还包括将所述总颗粒物计数与显示信息相结合。
12.如权利要求1所述的方法，其中对所述总颗粒物计数进行无线通信的步骤包括将 与所述总颗粒物计数相关的信号发送到无线接入点，其中所述无线接入点通过网络连接到 所述远程数据采集系统。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述环境传感器包括存储器，所述存储器在存储地 址具有所述总颗粒物计数，其中所述方法还包括所述数据采集系统显示所述总颗粒物计 数和指示，基于所述计数存储在所述环境传感器中的存储地址，所述指示对应于由所述环 境传感器计数得到的颗粒物特性。
14.一种颗粒物计数系统，包括远程数据采集系统；以及环境传感器，放置在空间内，所述环境传感器包括入口和出口，从而使流体流从所述入口流至所述出口，颗粒物检测部分，用于检测流体中的颗粒物，控制器，连接至所述颗粒物检测部分，所述控制器被配置为在多个时间间隔内分别确 定具有预定特性的颗粒物的多个计数，所述控制器还被配置为存储在一个时间间隔内检测 到的多个计数中的至少一个，并且所述控制器还被配置为通过将滚动计数技术用于所述多 个计数而连续更新总计数，以及通信层，连接到所述控制器，以将计数通信至所述远程数据采集系统，所述通信层包括 天线，以用于对计数进行无线通信。
15.如权利要求14所述的颗粒物计数系统，其中所述环境传感器还包括能够操作为在 所述入口和所述出口之间产生所述流体流的真空源。
16.如权利要求15所述的颗粒物计数系统，其中所述真空源置于所述环境传感器内部 的空间内，并且被连接到所述控制器。
17.如权利要求14所述的颗粒物计数系统，其中所述控制器包括存储器，以用于在第 一存储地址存储在一个时间间隔内检测到的计数，并在第二存储地址存储总计数，其中所 述控制器还被配置为利用在所述一个时间间隔内检测到的所述计数连续更新所述第一存 储地址，并且其中所述控制器还被配置为利用所述总计数连续更新所述第二存储地址。
18.如权利要求14所述的颗粒物计数系统，其中所述总计数对应于采样体积中颗粒物 的数目，所述采样体积是在多个时间间隔内流过所述环境传感器。
19.如权利要求14所述的颗粒物计数系统，其中所述控制器包括在存储地址具有所述 总计数的存储器，并且其中所述控制器被配置为将表示采样体积中颗粒物数目的颗粒物计 数存储在所述存储地址中，并利用表示采样体积中颗粒物数目的颗粒物计数更新所述存储 地址，所述采样体积是在多个时间间隔内流过所述环境传感器。
20.如权利要求14所述的颗粒物计数系统，其中所述通信层包括显示信息，并且其中 所述通信层能够操作为将所述总计数与所述显示信息相结合，并对与所述 显示信息结合的 所述总计数进行无线传输。
21.如权利要求20所述的颗粒物计数系统，其中所述控制器包括在存储地址具有所 述总计数的存储器，其中所述远程数据采集系统显示与所述显示信息结合的 所述总计数， 并且其中与所述显示信息结合的所述总计数包括所述总计数和指示，基于所述总计数存储在所述环境传感器中的存储地址，所述指示对应于由所述环境传感器计数得到的颗粒物特 性。
22.如权利要求14所述的颗粒物计数系统，还包括无线接入点，所述天线将计数通信 至所述无线接入点，并且所述无线接入点被配置为通过网络将计数通信至所述远程数据采 集系统。
23.—种环境传感器，适于放置在空间内，所述环境传感器包括入口和出口，使得流体流从所述入口移动至所述出口 ；颗粒物检测部分，用于检测流体中的颗粒物；控制器，连接到所述颗粒物检测部分，所述控制器被配置为确定多个颗粒物计数，每个 颗粒物计数均表示在相应时间间隔内检测到的颗粒物数目，并且所述控制器被配置为确定 代表在多个时间间隔内检测到的颗粒物的总颗粒物计数；以及无线通信层，连接到所述控制器，以将所述总颗粒物计数和所述多个颗粒物计数中的 至少一个无线传输。
24.如权利要求23所述的环境传感器，还包括真空源，其连接到所述控制器并能够操 作为在所述入口和所述出口之间产生所述流体流。
25.如权利要求24所述的环境传感器，还包括存储器，用于在第一存储地址存储当前 颗粒物计数，并在第二存储地址存储所述总计数，其中，所述控制器被配置为利用所述多个 颗粒物计数中的当前计数更新所述当前颗粒物计数，并且所述控制器被配置为基于所述多 个颗粒物计数的滚动计数技术更新所述总计数。
26.如权利要求24所述的环境传感器，其中所述通信层包括显示信息，并且其中所述 通信层被配置为将所述多个颗粒物计数中的至少一个以及所述总颗粒物计数与所述显示 信息相结合并无线传输。
27.如权利要求26所述的环境传感器，其中所述控制器包括在存储地址具有所述总颗 粒物计数的存储器，其中所述远程数据采集系统显示与所述显示信息结合的所述总颗粒物 计数，并且其中与所述显示信息结合的所述总颗粒物计数包括所述总颗粒物计数和指示， 基于所述总颗粒物计数存储在所述环境传感器中的存储地址，所述指示对应于由所述环境 传感器计数得到的颗粒物特性。
全文摘要
一种环境传感器，包括入口和出口，使得流体流从所述入口移动至所述出口；颗粒物检测部分，用于检测流体中的颗粒物；以及控制器，连接到所述颗粒物检测部分。该环境传感器可与数据采集系统(例如，通过无线接入点)进行通信，从而形成颗粒物计数系统。本发明还公开了操作环境传感器的方法和操作颗粒物检测系统的方法。
文档编号G01N21/53GK101849176SQ200880114662
公开日2010年9月29日 申请日期2008年9月3日 优先权日2007年9月4日
发明者丹尼尔·爱德华·该隐, 乔·索莫萨, 大卫·L·钱德勒, 格伦·Y·科祖玛 申请人:温彻尔达因有限公司