具有多个检测通道的荧光计的制作方法_2

文档序号:9422400阅读:来源:国知局
制器106,在图1的实例中被展示为有线连接 线路118。存储器109存储着运行控制器106的软件并也可以存储着由处理器112产生或 收到(如来自光学传感器102)的数据。处理器112运行存储器114中存储的软件以管理 流体系统100的运行。
[0027] 正如以下更详细的介绍,光学传感器102被配置为对流经流体通道110的流体样 本进行光学分析。在一个实例中,光学传感器102包括把光发射到流体样本中的光学发射 器以及测量来自流体样本的光的多个光学检测器(如两个、三个或更多光学检测器)。例 如,光学传感器102可以包括光学检测器,它被放置为测量由光学发射器发出的并传输透 过流体样本的光。光学传感器102可以进一步包括光学检测器,它被放置为测量由光学发 射器发出并基本上在与发射方向正交的方向上散射的光。光学传感器102还可以再进一步 包括光学检测器,它被放置并被配置为测量由流体样本发出的荧光发射。在操作时,测量光 透射和散射的光学检测器可以被用于测量流体样本的透光度,它可以指示从中提取流体样 本的系统的清洁度。测量荧光的光学检测器可以被用于测量流体样本中化学物质(如消毒 剂、防腐蚀剂)的浓度。通过提供多个光学检测器,光学传感器102可以测量流体样本的不 同光学特征,比如流体样本中不透光材料(例如,从系统中清除的污染物)的量以及流体样 本中化学物质的浓度。另外,光学传感器102可以横跨不透光材料浓度的宽广范围测量流 体样本的透光度。
[0028] 与光学传感器102中的光学检测器的数量无关,在以下更详细介绍的一些附加实 例中,光学传感器具有光学发射器,被放置为把光引导向光学分析区的壁附近而不是光学 分析区的中心。通过移动光学发射器使得其偏离光学分析区的中心,由光学发射器发出的 光被光学分析区的内表面反射的可能性可以更小。这转而又可以增加由光学传感器102中 光学检测器接收的光量,提高由光学检测器产生的信号强度。
[0029] 在图1的实例中,流体系统100被配置为产生具有荧光性质的化学溶液。流体系 统100能够把在储存器104内存储的一种或多种浓缩化学制剂与水或另一种稀释液体混 合,以生产化学溶液。可以由流体系统100生产的实例化学溶液包括但是不限于清洁剂、消 毒剂、用于工业冷却塔的冷却水、生物杀灭剂(比如杀虫剂)、抗腐蚀剂、防垢剂、防污剂、洗 衣液、免拆卸清洁剂、地板涂料、车辆养护合成物、水养护合成物、洗瓶合成物等。
[0030] 由流体系统100产生的化学溶液可以响应被光学传感器102引导到溶液中的光学 能而发出荧光辐射。光学传感器102然后能够检测出所发出的荧光辐射并根据所发出的荧 光辐射的幅度确定该溶液的多个特征,比如溶液中一种或多种化合物的浓度。为了使光学 传感器102能够检测出荧光发射,由流体系统100产生的并由光学传感器102接收的流体 可以包括展现出荧光特征的分子。在一些实例中,流体包括多环化合物和/或苯分子,具有 可以展现出荧光特征的一个或多个取代供电子基团比如,-〇H、-NHjP -OCH3。取决于应用, 因为由这些化合物给予溶液的功能性质(如清洁和消毒性质),这些化合物可以自然地出 现在由流体系统100产生的化学溶液中。
[0031] 作为自然荧光化合物的补充或替代,由流体系统100产生的并由光学传感器102 接收的流体可以包括荧光示踪剂(也可以称为荧光标记)。荧光示踪剂能够被加入到流体 中,专用于给予流体荧光性质。实例荧光示踪剂化合物包括但是不限于萘二磺酸盐(NDSA)、 2-萘二磺酸、Acid YeIlow (酸性黄)7, 1,3, 6, 8-芘四磺酸钠盐和荧光素。
[0032] 与由流体系统100产生的流体的具体合成物无关,该系统能够以任何适宜方式产 生流体。在控制器106的控制下,栗108能够把指定量的浓缩化学制剂机械地栗出储存器 104,并将该化学制剂与水混合以产生适合于预期应用的液态溶液。流体通道110然后能够 把该液态溶液传送到预期排出位置。在一些实例中,流体系统100可以连续地产生液态溶 液流持续一段时间,比如大于5分钟的时间段,大于30分钟的时间段,甚至大于24小时的 时间段。流体系统100可以连续地产生溶液的原因在于经过流体通道110的溶液的流可以 在该时间段上基本上或整体上不被中断。
[0033] 在一些实例中,监视流经流体通道110的流体的特征能够有助于确保该流体对于 预期下游应用有适当的组份。监视流经流体通道110的流体特征还能够提供反馈信息,如 用于调整产生新流体溶液所用的参数。由于这些和其他原因,流体系统100能够包括传感 器以确定由该系统产生的流体的多个特征。
[0034] 在图1的实例中,流体系统100包括光学传感器102。光学传感器102被配置为确 定流经流体通道110的流体的一种或多种特征。实例特征包括但是不限于流体内一种或多 种化合物的浓度(如从储存器104添加的一种或多种活性剂的浓度以及/或者从流体系统 100中管道中被冲洗的一种或多种材料的浓度)、流体温度、流体电导率、流体的pH值、流体 运动通过光学传感器的流速以及/或者流体的可以有助于确保通过其分析流体样本的系 统运行正常的其他特征。光学传感器102经由连接线路118向控制器106传播所检测出的 特征信息。
[0035] 响应于接收到所检测出的特征,控制器106的处理器112可以把确定的特征信息 与存储器114中存储的一个或多个阈值(比如一个或多个浓度阈值)进行对比。根据对比 结果,控制器106可以调整流体系统100,如使检测出的特征与该特征的目标值匹配。在一 些实例中,控制器106启动和/或停止栗108,或者提高和/或降低栗108的速率,以调整 流经流体通道110的化合物的浓度。启动栗108或提高栗108的运转速率能够提高流体中 化合物的浓度。停止栗108或降低栗108的运转速率能够降低流体中化合物的浓度。在一 些附加实例中,控制器106可以根据确定的特征信息,例如,通过启动或停止控制水流的栗 或者通过提高或降低栗运转的速率,来控制与储存器104中化合物混合的水流。尽管在图 1的实例流体系统100中未展示,但是控制器106还可以以通信方式耦接到热交换器、加热 器和/或冷却器,以根据从光学传感器102收到的特征信息调整流经流体通道110的流体 温度。
[0036] 在流体系统100中光学传感器102可以以许多不同方式实施。在图1所示的实例 中,光学传感器102与流体通道110串联放置,以确定流经流体通道110的流体的特征。在 其他实例中,管道、管子或其他导管可以被连接在流体通道110与光学传感器102的流动室 之间。在这样的实例中,导管能够把光学传感器102的流动室(如流动室的入口)流体地 连接到流体通道110。当流体经由流体通道110运动时,一部分流体可以进入导管并经过位 于流动室内的传感器头附近,从而允许光学传感器102确定流经流体通道的流体的一个或 多个特征。当被实施为直接从流体通道110接收流体时,光学传感器102可以被表征为在 线光学传感器。在通过了流动室后,受分析的流体可以返回流体通道110也可以不返回流 体通道110,如经由把流动室的出口连接到流体通道的另一个导管。
[0037] 在再其他的实例中,光学传感器102可以用于确定不流经光学传感器的流动室的 固定体积的流体的一个或多个特征。例如,光学传感器102可以被实施为脱机监视工具(如 作为手持传感器),它要求以从流体系统100手工提取的流体样本充填光学传感器。
[0038] 图1的实例中的流体系统100还包括储存器104、栗108和流体通道110。储存器 104可以是存储用于随后传送的化学制剂的任何类型的容器,包括如罐、手提袋、瓶和盒。储 存器104可以存储液体、固体(如粉末)和/或气体。栗108可以是任何形式的栗送机械, 它供应来自储存器104的流体。例如,栗108可以包括蠕动栗或其他形式的连续栗、正排量 栗或者适宜特定应用的任何其他类型的栗。在储存器104存储着固体和/或气体的实例中, 栗108可以用不同类型的计量设备替换,该计量设备被配置为把气态和/或固态化学制剂 传送到预期排出位置。流体系统100中的流体通道110可以是任何类型的可弯曲或不可弯 曲的管道、管线或导管。
[0039] 在图1的实例中,光学传感器102确定流经流体通道110的流体的特征(如化合 物的浓度、温度等),而控制器106根据所确定的特征以及如存储器114中存储的目标特征 控制流体系统100。图2是框图,展示了确定流体介质特征的光学传感器200的实例。传感 器200可以被用作流体系统100中的光学传感器102,或者传感器200可以被用在流体系统 100以外的其他应用中。
[0040] 参考图2,传感器200包括控制器220、一个或多个光学发射器222 (本文称为"光 学发射器222")以及一个或多个光学检测器,在展示的实例中被显示为包括三个光学检测 器:第一光学检测器224A、第二光学检测器224B和第三光学检测器224C (本文统称为"光 学检测器224")。传感器200还包括位于光学发射器222/光学检测器224与光学分析区 230之间的光学滤光器225A-225D(统称为"光学滤光器225")。控制器220包括处理器 226和存储器228。在操作时,光学发射器222把光引导到填充光学分析区230的流体样本 之中。流体样本在光学分析区230内可以是静态的。作为替代,流体样本可以流经光学分 析区230。无论如何,响应由光学发射器222发射的光,一个或多个光学检测器224可以检 测出从流体散发的光或者经过流体的光。光学分析区230中流体的特征(如流体中不同化 学物质的浓度)可以支配由光学发射器222发射的光是否到达任何或全部光学检测器224。 此外,每个光学检测器相对于光学发射器222的位置或配置可以影响光学检测器是否检测 到光学发射器222在工作期间发出的光。
[0041] 在一些实例中,光学传感器200包括附加发射器和/或检测器。例如,光学传感器 200可以包括作用为基准检测器的第四检测器224D。在操作时,第四检测器224D可以接收 来自光学发射器222的未过滤光,以监视光学发射器的输出强度。控制器220可以调整由 光学检测器224A-224C得出的测量结果以补偿光学发射器222的输出变化,正如根据来自 第四检测器224D的数据所确定的。
[0042] 尽管传感器200 -般被描述为光学传感器,但是该传感器可以包括一个或多个非 光学传感器部件,用于测量流经传感器的流体的附加性质。在图2的实例中,传感器200包 括温度传感器22UpH值传感器229、电导率传感器231和流动传感器232。温度传感器221 可以感测流经该传感器的流体的温度;pH值传感器229可以确定流经该传感器的流体的pH 值;而电导率传感器231可以确定流经该传感器的流体的导电性。流动传感器232可以监 视流经该传感器的流体的流速。
[0043] 在传感器200的配置中,第一光学检测器224A、第二光学检测器224B和第三光学 检测器224C的每一个都被放置在光学分析区230的与光学发射器222不同的一侧。确切 地说,第一光学检测器224A被放置在光学分析区230的与光学发射器222相对的一侧(如 横跨光学分析区在光学发射器的正对面)。第二光学检测器224B被放置在相对于光学发射 器222近似90度角处。另外,第三光学检测器224C被放置在光学分析区230的与第二光 学检测器224B的相对的一侧并且也在相对于光学发射器222近似90度角处。
[0044] 图2的实例中的第一光学检测器224A和第二光学检测器224B被配置为检测由光 学发射器
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