用于颗粒密度探测的激光传感器模块的制作方法

文档序号:18744131发布日期:2019-09-21 02:08阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于探测小颗粒的颗粒密度的激光传感器模块(100),所述激光传感器模块包括:

至少第一激光器(111),其适于发射第一测量光束(111'),

光学装置(150),所述光学装置被布置用于至少将所述第一测量光束(111')聚焦到第一测量体积(161),其中,所述光学装置的特征在于相对于所述第一测量光束(111')的第一数值孔径,

至少第一探测器(121),其适于确定所述第一激光器(111)的第一激光腔内的第一光波的第一自混合干涉信号,

评估器(140),其中,所述评估器(140)适于接收由至少所述第一探测器(121)响应于所确定的第一自混合干涉信号而生成的探测信号,特征在于,所述评估器(140)还适于基于由所述颗粒生成的第一自混合干涉信号的持续时间来确定在预先确定的时间段内通过所述第一测量体积(161)的颗粒的平均渡越时间,其中,所述评估器(140)还适于在所述预先确定的时间段中基于所述第一自混合干涉信号来确定颗粒数目,其中,所述评估器(140)还适于基于所述平均渡越时间和所述颗粒数目确定第一颗粒密度。

2.根据权利要求1所述的激光传感器模块(100),其中,所述小颗粒的特征在于颗粒尺寸小于20μm,优选地在0.05μm和10μm之间,其中,所述评估器(140)还适于基于所述第一自混合干涉信号和所述平均渡越时间确定在所述第一测量光束(111')和所述颗粒的速度向量之间围成的角度,其中,所述数值孔径被布置用于探测参考速度下的预先确定的最小颗粒尺寸,其中,所述参考速度在包括所述参考速度的在0.01m/s和7m/s之间的预先确定的速度范围内选择,其中,所述第一颗粒密度进一步基于所述参考速度和所述第一测量光束(111')的参考光束直径来确定,其中,所述参考速度和所述参考光束直径定义参考时间,在所述参考时间内,具有参考颗粒尺寸的参考颗粒通过所述第一测量光束(111'),其中,所述参考颗粒的速度向量垂直于所述第一测量光束(111')。

3.根据权利要求1或2所述的激光传感器模块(100),其中,所述光学装置(150)的特征在于相对于所述第一测量光束(111')的在0.01和0.06之间、优选地在0.02和0.04之间的数值孔径。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的激光传感器模块(100),其中,所述评估器(140)还适于通过包括所述平均渡越时间与所述参考时间之间的比率的四次方根的因子来校正所确定的第一颗粒密度。

5.根据以上权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100),其中,所述评估器(140)还适于确定第一信号/噪声比率阈值水平的第一颗粒计数率和第二信号/噪声比率阈值水平的第二颗粒计数率,所述第二信号/噪声比率阈值水平不同于所述第一信号/噪声比率阈值水平,其中,所述评估器(140)还适于通过所述第一颗粒计数率和所述第二颗粒计数率校正所确定的第一颗粒密度。

6.根据以上权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100),其中,所述激光传感器模块(100)包括出射窗,所述第一测量光束(111')通过所述出射窗发射到所述第一测量体积(151),其中,所述光学装置(150)被布置用于折叠所述第一测量光束(111'),使得所述第一激光器(111)和所述光学装置垂直于所述激光传感器模块(100)的出射窗的构建高度小于1mm。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的激光传感器模块,其中,所述激光传感器模块(100)包括:

至少第二激光器(112),其适于发射第二测量光束(112'),

所述光学装置还被布置用于至少将所述第二测量光束(112')聚焦到第二测量体积(162),其中,所述光学装置的特征在于相对于所述第二测量光束(112')的第二数值孔径,其中,所述第二数值孔径被布置用于探测所述参考速度下的预先确定的最小颗粒尺寸,其中,所述第一测量光束(111')和所述第二测量光束(112')相互围成在10°至160°之间的角度,

至少第二探测器(122),其适于确定所述第二激光器(112)的第二激光腔内的第二光波的第二自混合干涉信号,

所述评估器(140)还适于接收由所述第二探测器(122)响应于所确定的第二自混合干涉信号而生成的探测信号,其中,所述评估器(140)还适于借助在所述预先确定的时间段内接收的探测信号确定由所述第一探测器(121)探测到的至少第一平均颗粒速度和由所述第二探测器(122)探测到的至少第二平均颗粒速度,其中,所述评估器(140)还适于基于由所述第二探测器(122)在所述预先确定的时间段内提供的探测信号确定第二颗粒数目,其中,所述评估器(140)还适于基于至少借助所述第一平均速度和所述第二平均速度确定的平均颗粒速度、至少所述第一颗粒数目和至少所述第二颗粒数目来确定第二颗粒密度,其中,所述评估器(140)还适于基于所述第一颗粒密度和所述第二颗粒密度确定第三颗粒密度。

8.根据权利要求8所述的激光传感器模块(100),其中,所述第一测量光束(111')与参考表面(102)围成第一角度β1,其中,所述第二测量光束(112')与所述参考表面(102)围成第二角度β2,其中,所述第一测量光束(111”)在所述参考表面(102)上的投影和所述第二测量光束(112”)在所述参考表面(102)上的投影围成在20°和160°之间、优选地在60°和120°之间、最优选地在80°和100°之间的角度γ。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的激光传感器模块(100),其中,所述评估器(140)还适于通过包括所述参考速度与所确定的平均颗粒速度之间的比率的立方根的因子来校正所确定的第二颗粒密度。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的激光传感器模块(100),其中,所述第一测量体积(161)在所述第一测量光束(111')的方向上线性地延伸,其中,所述第二测量体积(162)在所述第二测量光束(112')的方向上线性地延伸,其中,所述评估器(140)适于确定所述第一测量体积(161)中探测到颗粒的第一相对可能性,其中,所述评估器(140)适于确定所述第二测量体积(162)中探测到颗粒的第二相对可能性,其中,所述评估器(140)进一步适于通过所述第一相对可能性和所述第二相对可能性来校正所确定的第二颗粒密度。

11.根据以上权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100),其中,所述激光传感器模块(100)被布置用于以第一模式探测所述颗粒密度,其中,所述激光传感器模块(100)被布置用于以第二模式探测具有至少1mm尺寸的物体的接近。

12.一种用于探测小颗粒的颗粒密度的激光传感器模块(100),所述激光传感器模块包括:

至少第一激光器(111),其适于发射第一测量光束(111'),

光学装置(150),所述光学装置被布置用于至少将所述第一测量光束(111')聚焦到第一测量体积(161),其中,所述光学装置的特征在于相对于所述第一测量光束(111')的第一数值孔径,

至少第一探测器(121),其适于确定第一干涉信号,

评估器(140),其中,所述评估器(140)适于接收由至少所述第一探测器(121)响应于所确定的第一干涉信号而生成的探测信号,特征在于,所述评估器(140)还适于基于由所述颗粒生成的第一干涉信号的持续时间来确定在预先确定的时间段内通过所述第一测量体积(161)的颗粒的平均渡越时间,其中,所述评估器(140)还适于在预先确定的时间段中基于所述第一干涉信号来确定颗粒数目,其中,所述评估器(140)还适于基于所述平均渡越时间和所述颗粒数目确定第一颗粒密度。

13.一种移动通信设备(300),其包括根据以上权利要求中任一项所述的激光传感器模块(100),其中,所述移动通信设备被布置用于呈现由所述激光传感器模块(100)提供的测量结果。

14.一种颗粒探测方法,所属方法包括以下步骤:

通过第一激光器(111)发射至少第一测量光束(111'),

以第一数值孔径聚焦所述第一测量光束(111'),

确定所述第一激光器(111)的第一激光腔内的第一光波的第一干涉信号或第一自混合干涉信号,

基于由所述颗粒生成的第一干涉信号或第一自混合干涉信号的持续时间,确定在预先确定的时间段内通过所述第一测量体积(161)的颗粒的平均渡越时间,

在所述预先确定的时间段内基于所述第一干涉信号或所述第一自混合干涉信号确定颗粒数目,以及

基于所述平均渡越时间和所述颗粒数目确定第一颗粒密度。

15.一种计算机程序产品,包括代码单元,所述代码单元可以保存在由根据权利要求1-12中任一项所述的激光传感器模块(100)所包括的至少一个存储器设备上或者包括所述激光传感器模块(100)的设备的至少一个存储器设备上,其中,所述代码单元被布置使得可以借助由所述激光传感器模块(100)所包括的至少一个处理设备或借助包括所述激光传感器模块(100)的设备的至少一个处理设备来执行根据权利要求14所述的方法。

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