样本的AF浓度(以ppm为单位)的变化而变化的曲线。在具有不同浊度的样本中测量不同的AF浓度处的输出并且对所述输出进行数学校正。如同图8D的曲线一样使用了0NTU(812)、200NTU(819)、400NTU(820)和800NTU(821)的浊度值，并且随后与实际荧光通道输出数据(817)进行比较，从而得到R平方值是0.998。通过使用经校正的荧光通道输出值，对不同浊度的样本给出了输出和AF浓度之间更一致的关系，使最大的偏差仅有大约2.8%。如这个示例所示出的，不论样本的浊度如何，被构造成测量被样本散射的光和荧光发出的光二者的传感器都可利用这两种测量值来将荧光和样本中的荧光团浓度互相关联起来。
【主权项】
1.一种光学传感器，包括: 外壳，其具有光学路径，所述光学路径被构造成引导光通过与所述光学路径光学连接的光学窗口进入被分析的流体样本，并且通过所述光学窗口从所述流体样本接收光； 第一光学发射器，其被构造成发射第一波长的光，使所述第一波长的光通过所述光学路径并进入所述流体样本； 第二光学发射器，其被构造成发射与所述第一波长不同的第二波长的光，使所述第二波长的光通过所述光学路径并进入所述流体样本;以及 光学检测器，其被构造成通过所述光学路径从所述流体样本接收光。2.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述光学路径限定沿着所述光学路径的长度延伸的主轴并且所述主轴延伸通过所述光学窗口的中心和所述光学检测器的中心。3.根据权利要求2所述的光学传感器，其中所述光学窗口是光学透镜，所述光学透镜被构造成将光从所述光学路径导入所述流体样本，以及从所述流体样本接收光并且将光导入所述光学路径。4.根据权利要求3所述的光学传感器，其中所述光学透镜主要由单个球面透镜组成。5.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述光学路径限定第一光学路径并且还包括第二光学路径，所述第二光学路径与所述第一光学路径相交成大致90度的角度，其中所述第一光学路径定位在所述光学窗口和所述光学检测器之间，并且所述第一光学发射器和所述第二光学发射器各自被定位以将光射入所述第二光学路径。6.根据权利要求5所述的光学传感器，还包括部分反射型光学窗口，所述部分反射型光学窗口定位在所述第一光学路径和所述第二光学路径之间的相交点处，其中所述部分反射型光学窗口被构造成将所述第一光学发射器和所述第二光学发射器发射的光的至少一部分从所述第二光学路径反射到所述第一光学路径中，并且所述部分反射型光学窗口被构造成将从所述流体样本接收的光的至少一部分透射到所述光学检测器。7.根据权利要求6所述的光学传感器，还包括束流收集器，所述束流收集器被定位为使得被所述部分反射型光学窗口透射的来自所述第一光学发射器和所述第二光学发射器的光入射到所述束流收集器上，并且所述束流收集器被构造成吸收由所述第一光学发射器和所述第二光学发射器发射的基本上所有入射光。8.根据权利要求6所述的光学传感器，其中所述部分反射型光学窗口包括二向色滤波器。9.根据权利要求6所述的光学传感器，还包括定位在所述部分反射型光学窗口和透镜之间的导光件。10.根据权利要求9所述的光学传感器，其中所述导光件包括端部被抛光的石英杆。11.根据权利要求6所述的光学传感器，还包括定位在所述部分反射型光学窗口和所述光学窗口之间的准直透镜。12.根据权利要求5所述的光学传感器，其中所述光学传感器包括第一光学检测器，并且还包括第二光学检测器，所述第二光学检测器定位在所述第二光学路径的与所述第一光学发射器和所述第二光学发射器中的至少一个相对的一侧。13.根据权利要求12所述的光学传感器，所述光学传感器还包括第三光学路径，所述第三光学路径与所述第二光学路径相交成大致90度的角度，其中所述第二光学检测器定位在所述第三光学路径的与所述第一光学发射器和所述第二光学发射器中的至少一个相对的末端端部。14.根据权利要求13所述的光学传感器，还包括部分反射型光学窗口，所述部分反射型光学窗口定位在所述第二光学路径和所述第三光学路径之间的相交点处，其中所述部分反射型光学窗口被构造成将所述第一光学发射器发射的光的至少一部分从所述第二光学路径反射到所述第三光学路径中，并且所述部分反射型光学窗口被构造成将所述第二光学发射器发射的光的至少一部分透射到所述第三光学路径中。15.根据权利要求14所述的光学传感器，其中所述部分反射型光学窗口包括石英或蓝宝石窗口。16.根据权利要求15所述的光学传感器，其中所述部分反射型光学窗口包括用于紫外波长范围的抗反射涂层。17.根据权利要求12所述的光学传感器，还包括至少一个额外的光学路径，所述至少一个额外的光学路径与所述第一光学路径相交成大致90度的角度并且设置在所述部分反射型光学窗口和所述第一光学路径的与所述光学窗口相对的末端端部之间，其中所述第一光学检测器包括均被构造成检测入射光的多个光学检测器。18.根据权利要求17所述的光学传感器，还包括至少一个额外的部分反射型光学窗口，每个额外的部分反射型光学窗口定位在所述第一光学路径和相应的额外的光学路径的相交点处，并且被构造成将选定的波长带的光向着至少一个相应的光学检测器反射或透射。19.根据权利要求18所述的光学传感器，还包括至少一个额外的滤波器，所述至少一个额外的滤波器设置在至少一个所述额外的部分反射型光学窗口和至少一个与其对应的光学检测器之间。20.根据权利要求1所述的光学传感器，还包括设置定位在所述第一光学发射器和所述光学窗口之间的第一光学滤波器，以及定位在所述光学检测器和所述光学窗口之间的第二光学滤波器，其中所述第一光学滤波器被构造成过滤掉所述流体样本发射的荧光范围内的基本上所有波长的光，而所述第二光学滤波器被构造成过滤掉所述第一光学发射器发射的基本上所有波长的光，但使下列光通过:来自所述第二光学发射器的波长、响应于来自所述第一光学发射器的光从所述流体样本发射的荧光发射以及响应于来自所述第二光学发射器的光被所述流体样本散射的光。21.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一波长范围是从255纳米(nm)至700nm，所述第二波长范围是从800nm至llOOnm。22.根据权利要求21所述的光学传感器，其中所述第一波长范围是从265nm至290nm，所述第二波长范围是从800nm至900nmo23.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述外壳被构造成插入管道的T段中，而所述光学窗口定位在流过所述管道的T段的流体样本中。24.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述外壳被构造成插入流体容器的端口中，而所述光学窗口定位在流过所述流体容器的端口的流体样本中。25.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述外壳限定底表面，所述光学窗口远离所述底表面地延伸到所述流体样本中，并且所述光学传感器还包括非光学传感器，所述非光学传感器定位在所述底表面上且与所述光学窗口相邻。26.根据权利要求25所述的光学传感器，其中所述非光学传感器包括pH传感器、电导率传感器和温度传感器中的至少一种。27.一种方法，包括: 由第一光学发射器发射第一波长的光，使所述第一波长的光通过外壳的光学路径和与所述光学路径光学地连接的光学窗口进入被分析的流体样本； 由光学检测器接收通过所述光学路径的所述流体样本发射的荧光发射； 由第二光学发射器发射不同于所述第一波长的第二波长的光，使所述第二波长的光通过所述光学路径并进入所述被分析的流体样本;以及 由所述光学检测器接收通过所述光学路径的被所述流体样本散射的光。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述光学路径限定第一光学路径，而其中通过所述光学路径发射第一波长的光和发射第二波长的光包括引导所述第一波长的光和所述第二波长的光进入第二光学路径，所述第二光学路径与所述第一光学路径相交成大致90度的角度。29.根据权利要求28所述的方法，还包括由部分反射型光学窗口将所述第一光学发射器和所述第二光学发射器发射的光的至少一部分从所述第二光学路径反射到所述第一光学路径中，并且将从所述流体样本接收的光的至少一部分通过所述部分反射型光学窗口透射到所述光学检测器。30.根据权利要求28所述的方法，其中所述光学检测器包括第一光学检测器，并且还包括经由第三光学路径用第二光学检测器接收来自所述第一光学发射器和所述第二光学发射器中的至少一个的光，其中所述第三光学路径与所述第二光学路径相交成大致90度的角度。31.根据权利要求30所述的方法，还包括由部分反射型光学窗口将所述第一光学发射器发射的光的至少一部分从所述第二光学路径反射到所述第三光学路径中并朝向所述第二光学检测器。32.根据权利要求27所述的方法，还包括使所述第一光学发射器发射的光通过第一光学滤波器，以过滤掉所述流体样本发射的荧光范围内的基本上所有波长的光，并且使从所述流体样本接收的光经过第二光学滤波器，以过滤掉所述第一光学发射器和所述第二光学发射器发射的基本上所有波长的光。33.根据权利要求27所述的方法，还包括基于从所述样本接收到的荧光发射确定所述流体样本的至少一种特性。34.根据权利要求33所述的方法，其中所述至少一种特性是所述样本的荧光团浓度。35.根据权利要求33所述的方法，其中确定所述至少一种特性包括基于从所述样本接收到的被散射的光调节至少一种特性。36.根据权利要求27所述的方法，还包括用非光学传感器确定所述流体样本的至少一种特性，所述非光学传感器包括PH传感器、电导率传感器和温度传感器中的至少一种。37.—种系统，包括: 光学传感器，其包括具有光学路径的外壳、第一光学发射器、第二光学发射器和光学检测器，所述光学路径被构造成引导光通过与所述光学路径光学地连接的光学窗口进入被分析的流体样本并且通过所述光学窗口从所述流体样本接收光；以及 一个或多个控制器，其被构造成: 控制所述第一光学发射器发射第一波长的光，使所述第一波长的光通过所述光学路径进入所述被分析的流体样本； 借助所述光学检测器检测所述流体样本发射的并且通过所述光学路径接收的荧光发射； 控制所述第二光学发射器发射与所述第一波长不同的第二波长的光，使所述第二波长的光通过所述光学路径进入所述被分析的流体样本;以及 由所述光学检测器检测被所述流体样本散射的并且通过所述光学路径接收的光。38.根据权利要求37所述的系统，其中所述光学检测器包括第一检测器、第二检测器和选择性反射型光学组件，被构造成使得所述选择性反射型光学组件将从所述样本入射的光的至少一部分导向所述第一检测器并且将从所述样本入射的光的至少一部分导向所述第二检测器。39.根据权利要求38所述的系统，其中所述光学检测器被构造成使得所述选择性反射型光学组件将被所述样本散射的光导向所述第一检测器和所述第二检测器中的一个并且将荧光发出的光从所述样本导向所述第一检测器和所述第二检测器中的另一个。40.根据权利要求37所述的系统，其中所述一个或多个控制器控制所述第一光学发射器和所述第二光学发射器以交替顺序发射光。41.根据权利要求37所述的系统，其中所述一个或多个控制器基于检测到的荧光发射来确定所述样本的至少一种特性。42.根据权利要求41所述的系统，其中所述一个或多个控制器基于检测到的被所述流体样本散射的光来调节所确定的特性中的至少一种。43.根据权利要求37所述的系统，其中所述光学路径限定第一光学路径并且还包括第二光学路径，所述第二光学路径与所述第一光学路径相交成大致90度的角度，其中所述第一光学路径定位在所述光学窗口和所述光学检测器之间，并且所述第一光学发射器和所述第二光学发射器均被定位以将光导入所述第二光学路径。44.根据权利要求43所述的系统，其中所述光学检测器包括第一光学检测器并且还包括第二光学检测器，所述第二光学检测器定位在所述第二光学路径的与所述第一光学发射器和所述第二光学发射器中的至少一个相对的一侧。45.根据权利要求43所述的系统，所述系统还包括: 第三光学路径，其与所述第二光学路径相交成大致90度的角度，其中所述第二光学检测器定位在所述第三光学路径的与所述第一光学发射器和所述第二光学发射器中的至少一个相对的末端端部；以及 部分反射型光学窗口，其定位在所述第二光学路径和所述第三光学路径之间的相交点处，其中所述部分反射型光学窗口被构造成将所述第一光学发射器发射的光的至少一部分从所述第二光学路径反射到所述第三光学路径中，并且所述部分反射型光学窗口被构造成将所述第二光学发射器发射的光的至少一部分透射到所述第三光学路径中。46.根据权利要求37所述的系统，所述系统还包括非光学传感器，所述非光学传感器与所述一个或多个控制器通信并且被构造成检测所述流体样本的温度、电导率、或PH中的至少一个。47.根据权利要求37所述的系统，其中所述一个或多个控制器被构造成通过在所述第一光学发射器停止发射之后至少接收响应于从所述第一光学发射器发射的入射光而从所述流体样本荧光发出的光，借助所述光学检测器检测所述流体样本发射的并且通过所述光学路径接收的荧光发射。48.根据权利要求37所述的系统，其中所述一个或多个控制器被构造成通过在从所述第一光学发射器发射光的同时至少接收响应于从所述第一光学发射器发射的入射光而从所述流体样本荧光发出的光，借助所述光学检测器检测所述流体样本发射的并且通过所述光学路径接收的荧光发射。49.根据权利要求37所述的系统，其中荧光发射在至少两个荧光通道中被检测，各荧光通道对应于从所述样本荧光发出的特定波长的光或特定波长带的光。50.根据权利要求49所述的系统，其中所述光学检测器包括多个检测器，使得各荧光通道中的光被导向相应的检测器。51.—种方法，包括: 用第一波长的光通过光学窗口照射流体样本； 通过所述光学窗口从所述流体样本收集荧光发射； 过滤掉除了所述荧光发射的波长之外的基本上所有波长的光并且检测所述荧光发射的幅度； 用第二波长的光通过所述光学窗口照射所述流体样本； 通过所述光学窗口收集被散射的光；以及 过滤掉除了所述被散射的光的波长之外的基本上所有波长的光并且检测所述被散射的光的幅度。52.根据权利要求51所述的方法，其中用所述第一波长的光照射所述流体样本包括将来自第一光源的光射向部分反射型光学窗口，所述部分反射型光学窗口对该光进行分光并且将该光的一部分导向所述光学窗口，而用所述第二波长的光照射所述流体样本包括将来自不同于所述第一光源的第二光源的光射向所述部分反射型光学窗口，所述部分反射型光学窗口对该光进行分光并且将该光的一部分导向所述光学窗口。53.根据权利要求52所述的方法，其中从所述流体样本收集荧光发射包括使所述荧光发射的至少一部分穿过所述部分反射型光学窗口，并且收集被散射的光包括使所述被散射的光的至少一部分穿过所述部分反射型光学窗口。54.根据权利要求51所述的方法，其中用所述第一波长照射所述流体样本并且用所述第二波长照射所述流体样本包括用所述第一波长的光和所述第二波长的光交替地照射所述流体样本。55.根据权利要求51所述的方法，其中检测所述荧光发射的幅度包括确定所述流体样本中的发荧光物质的浓度并且检测所述被散射的光的幅度包括确定所述流体样本的浊度。56.根据权利要求51所述的方法，其中过滤掉除了所述荧光发射的波长之外的基本上所有波长的光包括过滤掉除了所述荧光发射的波长之外的所有波长的光，而过滤掉除了所述被散射的光的波长之外的基本上所有波长的光包括过滤掉除了所述被散射光的波长之外的所有波长的光。57.根据权利要求51所述的方法，其中所述第一波长在紫外光谱内，而所述第二波长在红外光谱内。58.根据权利要求51所述的方法，还包括借助与所述光学窗口相邻的传感器接口检测所述流体样本的导电性并且借助与所述光学窗口相邻的传感器接口检测所述流体样本的温度。
【专利摘要】一种光学传感器可包括多个光学发射器，这些光学发射器被构造成经由光学路径将光射入流体样本中。来自发射器的光可致使从样本荧光发出和/或被样本散射。可经由光学路径由传感器中的光学检测器接收被散射的光和荧光发出的光，并且使用该光来确定流体样本的至少一种特性。第二光学检测器可提供对发射到样本的光的量的参考测量值。在一个示例中，光学检测器可同时检测被散射的光和荧光发出的光。在另一个示例中，光被交替地发射和检测。传感器可以是包括一个或多个控制器的系统的一部分，控制器被构造成控制发射和检测进出流体样本的光。控制器可使用检测到的光来确定流体样本的至少一种特性。
【IPC分类】G01N27/02, G01N21/47, G01N21/00, G01N1/10, G01K13/00, G01N21/64, G01N21/49
【公开号】CN105579831
【申请号】CN201480052888
【发明人】R·H·班克斯, E·托克图夫
【申请人】艺康美国股份有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年9月26日
【公告号】CA2924482A1, US20150090900, WO2015048378A1