具有多个检测通道的荧光计的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及光学测量设备，更确切地说，涉及监视样本中一种或多种物质浓度的 荧光计。
【背景技术】
[0002] 在清洁和杀菌操作中，商业用户（如餐馆、旅店、食品和饮料工厂、杂货店等）依靠 清洁或杀菌产品的浓度来使该产品有效地起作用。如果清洁或杀菌产品未能有效地起作用 (例如由于浓度问题），可能使商业用户感觉该产品质量较低。终端消费者也可能感觉这样 的产品的商业供应商提供的服务差。另外，商业用户会受到政府管控和健康机构调查和/ 或处罚。所以，对能够监视流体溶液的特征的系统存在着需要，例如来判断产品的浓度是否 在指定的浓度范围之内。这对于其他应用可能同样是真实的，比如水养护、害虫防治、饮料 和灌注操作、油气精炼和加工操作等。
[0003] 监视产品浓度的一种方法依赖于监视在该产品的样本（和在样本内的产品）被暴 露于预定波长的光时产生的荧光。例如，产品内的化合物或添加到产品的荧光示踪剂在暴 露于一定的波长的光时就可以发荧光。然后，产品的浓度能够使用荧光计确定，该荧光计测 量化合物的荧光并根据测出的荧光计算化学制品的浓度。
[0004] 荧光光谱学涉及对所关注样本发射的荧光的检测。它涉及使用激励样本中某些化 合物分子中的电子并使它们发射光（即"发荧光"）的光束，通常是紫外（UV)光。有几种类 型的测量所发射荧光的荧光计。荧光计一般具有激励辐射能量的源和带有信号处理器和读 出设备的检测器。
【发明内容】
[0005] -般来说，本公开针对监视流体样本的焚光设备、系统和技术。根据本公开的焚光 计可以包括光学发射器和多个光学检测器以监视流体样本的不同特征。例如，荧光计可以 包括光学发射器，它检测来自光学发射器并经过流体样本的光，以确定流体中非荧光物质 的浓度。荧光计可以进一步包括另一个光学检测器，它检测来自流体样本的荧光发射，以确 定流体中荧光物质的浓度。通过用多个光学检测器配置荧光计，荧光计可以监视受分析流 体的不同特征。例如，当用于监视来自工业清洁和消毒操作的水样时，荧光计可以确定冲洗 水是否既清洁（如被冲洗出的产品足够少）又包含足够量的消毒剂。
[0006] 在一些应用中，尽管荧光计的设计能够变化，但是荧光计包括光学发射器，它相对 于流体从其中流过的光学分析区偏离。可以使光学发射器偏离，使从光学发射器发出的光 被引导向光学分析区的壁附近而不是被引导到光学分析区的中心。这样的布局可以帮助使 被例如由于流体混浊或者光学分析区中的壁表面而反射的由光学发射器发出的光的量最 小。这种配置转而又可以提高光学检测器在检测来自光学分析区的光时所提供的信号强 度。
[0007] 在一个实例中，介绍了一种光学传感器，它包括光学发射器、第一光学检测器、第 二光学检测器和第三光学检测器。光学发射器被配置为把光指引到流体样本中。第一光学 检测器被配置为检测由光学发射器发出的并传输透过流体样本的光。第二光学检测器被配 置为检测由光学发射器发出的并由流体样本散射的光。第三光学检测器被配置为检测流体 样本响应于由光学发射器发出的光而发出的荧光发射。根据所述实例，光学传感器还包括 位于光学发射器与流体样本之间的光学发射滤光器、位于第一光学检测器与流体样本之间 的第一光学检测滤光器、位于第二光学检测器与流体样本之间的第二光学检测滤光器以及 位于第三光学检测器与流体样本之间的第三光学检测滤光器。所述实例进一步指定光学发 射滤光器、第一光学检测滤光器和第二光学检测滤光器的每一个都被配置为滤除相同波长 的光，使得由第一光学检测器和第二光学检测器检测出的任何光基本上都是从光学发射器 发出的并经过流体样本的光。
[0008] 在另一个实例中，介绍了一种方法，它包括经由光学发射器把光发射到流体样本 中。所述实例方法还包括经由第一光学检测器检测从光学发射器发出并传输透过流体样本 的光、经由第二光学检测器检测从光学发射器发出并由流体样本散射的光以及经由第三光 学检测器检测流体样本响应于由光学发射器发出的光而发出的荧光发射。所述实例方法 指定了 ：经由第一光学检测器检测光和经由第二光学检测器检测光进一步包括对光进行过 滤，使得由第一光学检测器和第二光学检测器检测出的任何光基本上都是从光学发射器发 出的并经过流体样本中的光。
[0009] 在另一个实例中，介绍了一种光学传感器系统，它包括外壳，其界定了流体样本从 其行进通过来进行光学分析的光学分析区。所述外壳包括光学发射器组件，它承载着被配 置为把光指向流体样本中的光学发射器；第一光学发射器组件，它承载着被配置为检测由 光学发射器发出并传输透过流体样本的光的第一光学检测器；第二光学发射器组件，它承 载着被配置为检测由光学发射器发出的并由流体样本散射的光的第二光学检测器；以及第 三光学发射器组件，它承载着被配置为检测流体样本响应由光学发射器发出的光而发出的 荧光发射的第三光学检测器。所述外壳还包括位于光学发射器与光学分析区之间的光学发 射器窗口、位于第一光学检测器与光学分析区之间的第一光学检测器窗口、位于第二光学 检测器与光学分析区之间的第二光学检测器窗口以及位于第三光学检测器与光学分析区 之间的第三光学检测器窗口。根据所述实例，第一光学检测器窗口位于光学分析区的与光 学发射器窗口相对的一侧，第二光学检测器窗口位于相对于光学发射器窗口的近似90度 角处，而第三光学检测器窗口位于光学分析区的与第二光学检测器窗口相对的一侧。
[0010] 在附图和以下说明中阐述了一个或多个实例的细节。其他特征、目标和优点从说 明书和附图以及权利要求书中将显而易见。
【附图说明】
[0011]图1是展示了根据本公开的实例的包括光学传感器的实例流体系统的图。
[0012] 图2是框图，其展示了可以用在图1的实例流体系统中的实例光学传感器。
[0013] 图3是可以由图1和图2中的光学传感器使用的光学传感器的实例物理配置的示 意图。
[0014] 图4和图5是图3的光学传感器的剖面图。
[0015] 图6是图3的光学传感器的实例替代配置的剖面图。
[0016] 图7是图6的光学传感器的实例替代配置的剖面图。
【具体实施方式】
[0017] 以下的【具体实施方式】在性质上是示范性的，并且不意味着以任何方式限制本发明 的范围、适用性或配置。相反，以下实施方式提供了一些实施本发明实例的若干实际展示。 为选定的要素提供了构造、材料、尺寸和制造过程的实例，而全部其他要素都采用本发明领 域的普通技术人员公知的内容。本领域技术人员将意识到，许多指出的实例具有各种各样 的适合替代方式。
[0018] 光学传感器被用于各种各样的应用中，包括监控工业过程。光学传感器能够实现 为便携式、手持设备，被用于定期地分析工业过程中流体的光特征。作为替代，能够把光学 传感器在线安装，以连续地分析工业过程中流体的光特征。在两种情况下，光学传感器都可 以光学地分析流体样本并确定流体的不同特征，比如流体中一种或多种化学物质的浓度。
[0019] 作为一个实例，光学传感器往往被用在工业清洁和消毒应用中。在工业清洁和消 毒过程期间，典型情况下把水通过工业管道系统栗出，以冲洗管道系统，以冲洗掉管道中驻 留着产品以及管道内集结着任何污染。水还可以包含消毒剂，作用为对管道系统清洁和消 毒。清洁和消毒过程能够使管道系统准备接收先前在系统上加工的产品以外的新产品和/ 或不同产品。
[0020] 光学传感器能够被用于在工业清洁和消毒过程期间，监视流过管道系统的冲洗和 /或消毒水的特征。或者是连续地或者是基于间歇的基础，水样被从管道系统中提取并被传 送到光学传感器。在光学传感器之内，光被发射到水样之中并被用于评估水样的特征。例 如，通过确定水样中残余产品不多或没有残余产品，光学传感器可以判断在管道系统中的 残余产品是否已经被充分地从管道冲洗出。例如通过测量由消毒剂响应被发射到水样中的 光而发射的荧光信号，光学传感器还可以确定水样中消毒剂的浓度。如果判定在水样中消 毒剂的量不足以真正地使管道系统消毒，就增加消毒剂的量以确保该系统真正地消毒。
[0021] 本公开介绍的光学传感器在一些实例中包括提供多个光检测通道的多个光学检 测器。每个光学检测器都位于光学传感器之内相对于光学发射器的不同位置。例如，一个 光学检测器可以位于流体通道上光学发射器的对侧，以检测由光学发射器发出的并传输透 过流体通道内流体的光。另一个光学检测器可以位于相对于光学发射器90度角处，以检测 由光学发射器发出的并由流体通道内流体散射的光。又一个光学检测器可以位于相对于光 学发射器的不同90度角处，以检测流体通道内流体响应来自光学发射器的光而发出的荧 光发射。
[0022] 通过配置带有多个光检测通道的光学传感器，光学传感器可以全面地监视来自工 业过程的流体样本。例如，当实施为在线清洁和消毒系统的一部分时，光学传感器能够接收 流体样本，比如包含消毒剂的冲洗水的样本，并且把光发射到流体样本中。由光学传感器的 不同光学检测器响应所发出的光而检测出的光然后可以根据流体样本的特征而变化。例 如，在清洁过程开始时获得的流体样本可以包含大量的不透光材料（如管道系统中的残余 产品），使得透射检测器和散射检测器都收不到任何光。随着从系统中提取的流体样本变得 逐渐更清洁，传输检测器可以检测出经过流体样本的越来越多的光量，直到透射检测器变 得光饱和。不过，在清洁过程的这个时候附近，散射检测器可以开始检测在流体样本内散射 的光，以允许在清洁过程中连续地监视流体样本。当光学传感器进一步包括检测荧光发射 的检测器时，光学传感器能够监视在水样中的消毒剂的浓度。以这种方式，光学传感器能够 使用不同的光学检测器来监视清洁和消毒操作的进展，以及在清洁和消毒操作中使用的消 毒剂的浓度。当然，这仅仅是光学传感器的一个实例实施例，其他实施例既是可能的又在设 想中。
[0023] 虽然光学传感器能够具有各种各样的不同配置，但是在一些实例中，光学传感器 被设计为具有光学发射器，它偏离流体样本从其行进通过的流体通道的中心。例如，光学发 射器可以被布置为把光引导向流体通道的壁附近而不是流体通道的中心。如此配置时，发 射到流体通道中的光被流体通道的内表面反射的可能性可以小于光被指向流体通道的中 心时。这又转而可以提高由光学检测器检测出的信号的强度，为监视受分析的流体特征提 供更强的信号。在服务期间污垢累积到光学传感器上的应用中，产生更强信号的能力能够 延长光学传感器能够在清洁与保养之间保持服务的时间长度。
[0024] 以下将关于图2至图6更详细地介绍实例光学传感器配置。不过，首先将关于图 1介绍包括实例光学传感器系统的实例流体系统。
[0025] 图1是概念图，展示了实例流体系统100,它可以用于生产具有荧光性质的化学溶 液，比如展现出荧光性质的消毒剂溶液。流体系统100包括光学传感器102、储存器104、控 制器106和栗108。储存器104可以存储浓缩化学制剂，它可以与稀释剂（比如水）混合以 产生化学溶液。光学传感器102以光学方式连接到流体通道110并被配置为确定经过流体 通道行进的溶液的一个或多个特征。在操作时，光学传感器102可以与控制器106通信，而 控制器106能够根据由光学传感器产生的流体特征信息控制流体系统100。
[0026] 控制器100以通信方式连接到光学传感器102和栗108。控制器106包括处理器 112和存储器114。控制器106经由连接线路116与栗108通信。由光学传感器102产生 的信号经由有线或无线连接线路被传播到控