平面反射环的制作方法

本申请要求由teresamarta等人2017年9月7日提交且题为“planarreflectivering（平面反射环）”的美国专利申请序列号15/698,321的优先权，所述美国专利申请要求由bernardfritz等人2016年10月27日提交且题为“planarreflectivering（平面反射环）”的美国专利申请序列号15/336,364的优先权，这两个美国专利申请都被通过引用合并于本文中，好像被整体地复制一样。

关于联邦赞助的研究或开发的声明

不可适用。

对缩微胶片附录的引用

不可适用。

背景技术：

非分散红外（ndir）检测器通常可以包括ir源、（包含气体样品的）样品腔、样品检测器以及参考检测器。取决于（一种或多种）目标气体，检测器可以包括光学带通滤波器。使用样品检测器来检测目标气体，并且使用参考检测器来忽略目标气体和任何已知的干扰物（interferrant）。参考检测器提供基准点或零点，而样品检测器提供具有差别（differential）的信号，其提供仪器的实际跨度值。该样品/参考方法针对可能在检测器灵敏度或源中出现的改变进行补偿。例如，源强度可能由于污染而改变，其引起零点漂移。

常见的安全措施是使用具有选择源光的不同波长带的部件的两个检测器。例如，可以使用参考信号连同样品信号来确定辐射输出强度中的任何下降、由于检测器的污垢（例如，有灰雾或肮脏的窗口等）而造成的任何强度损失、或者光路中的可能影响辐射强度的任何物质（例如，灰尘、水蒸气等）。还可以使用参考检测器来确保辐射正在被接收。如果参考检测器没有信号，那么可以生成不存在辐射的指示。这可以帮助确保系统正在操作。相比之下，在光源实际上不工作时，可以简单地将现有系统中的零响应解释为缺乏目标气体的存在。可以使用参考信号来补偿来自样品检测器的检测到的信号，以产生具有改进的准确度的响应。

技术实现要素：

在实施例中，一种气体检测器系统可以包括一个或多个发射器，其被配置成在射束路径中发射辐射；一个或多个检测器，其被配置成接收所发射的辐射的至少一部分；环反射器，其被配置成围绕环反射器将所发射的辐射引导朝向所述一个或多个检测器，其中环反射器包括球体形状的至少一部分，并且其中环反射器被配置成允许一种或多种气体流动通过射束路径的至少一部分；以及被耦合到所述一个或多个检测器的处理电路，其被配置成处理来自所述一个或多个检测器的输出。

在实施例中，一种用于气体检测的方法可以包括由一个或多个发射器生成所发射的辐射的一个或多个射束路径；在环反射器内将所发射的辐射的所述一个或多个射束路径引导通过包含一种或多种气体的气体样品；围绕环反射器使所发射的辐射的所述一个或多个射束路径反射朝向一个或多个检测器，其中环反射器包括球体形状的至少一部分；由所述一个或多个检测器接收所发射的辐射的所述一个或多个射束路径；以及基于所接收的所发射的辐射的射束路径来确定气体样品的至少一个气体浓度。

在实施例中，一种气体检测器系统可以包括多个发射器，其被配置成在多个射束路径中发射辐射；多个检测器，其被配置成接收来自所述多个发射器的所发射的辐射的至少一部分；环反射器，其被配置成围绕环反射器将所发射的辐射引导朝向所述多个检测器，其中环反射器包括球体形状的至少一部分，并且其中环反射器被配置成允许气体流动通过所述多个射束路径的至少一部分；以及被耦合到所述多个检测器的处理电路，其被配置成处理来自所述多个检测器的输出以标识经过环反射器的一种或多种气体。

附图说明

为了更完全地理解本公开，现在参考结合附图和具体实施方式采取的以下简要描述，其中相同的参考数字表示相同的部分。

图1a图示了根据本公开的实施例的环反射器的正视图；

图1b图示了根据本公开的实施例的环反射器的透视图；

图2a图示了根据本公开的实施例的环反射器的侧视图；

图2b图示了根据本公开的实施例的环反射器的透视图；

图3图示了根据本公开的实施例的包括中心塞子（plug）的环反射器的正视图；

图4a-4b图示了根据本公开的实施例的环反射器的透视图；

图5图示了根据本公开的实施例的环反射器的另一透视图；

图6图示了根据本公开的实施例的环反射器内的光路的详细视图；

图7a图示了根据本公开的实施例的环反射器的透视图；

图7b图示了根据本公开的实施例的图7a的环反射器的正视图；

图7c图示了根据本公开的实施例的图7a的环反射器的侧视图；

图7d图示了根据本公开的实施例的图7a的环反射器的顶视图；

图8图示了根据本公开的实施例的包括环反射器的检测器；

图9图示了根据本公开的实施例的包括环反射器的检测器的另一视图；

图10图示了根据本公开的实施例的包括环反射器的检测器的又一视图；

图11a-11b图示了根据本公开的实施例的检测器和（一个或多个）反射器的详细视图；

图12图示了根据本公开的实施例的环反射器的正视图；

图13a-13b图示了根据本公开的实施例的组装有电气元件的环反射器的视图；

图14图示了根据本公开的实施例的环反射器的正视图；以及

图15a-15d图示了根据本公开的实施例的环反射器内的发射器和/或检测器的各种位置。

具体实施方式

一开始应当理解，虽然下面说明了一个或多个实施例的说明性实现，但是可以使用不管是当前已知还是尚未存在的任何数目的技术来实现。本公开决不应当限于下面说明的说明性实现、图和技术，而是可以在随附权利要求的范围连同其等同方案的全范围内进行修改。

术语的以下简要定义应当遍及本申请适用：

术语“包括”意味着包括但不限于，并且应当以其在专利背景中通常使用的方式来进行解释；

短语“在一个实施例中”、“根据一个实施例”等一般意味着该短语之后的特定特征、结构或特性可以被包括在本发明的至少一个实施例中，并且可以被包括在本发明的不止一个实施例中（重要的是，这样的短语不一定指的是同一实施例）；

如果本说明书将某物描述为“示例性的”或“示例”，则应当理解，那指的是非排他性示例；

术语“大约”或“近似”等在与数字一起使用时可以意味着该具体数字，或者替代地意味着接近该具体数字的范围，如本技术领域中的技术人员所理解的那样；并且

如果本说明书陈述了组件或特征“可能”、“可以”、“能够”、“应当”、“将”、“优选地”、“可能地”、“通常”、“可选地”、“例如”、“经常”或“也许”（或其它这样的语言）被包括或具有特性，则并不要求该特定组件或特征被包括或者具有该特性。这样的组件或特征可以可选地被包括在一些实施例中，或者其可以被排除。

本公开的实施例包括用于改进气体检测器中的响应时间的系统和方法。气体检测器可以包括球体环反射器，其被配置成将来自发射器的辐射引导至至少一个（配对的/对应的）检测器，其中可以通过该环反射器的周长来确定辐射路径长度。

气体检测器（诸如手持式、便携式和无线的，以及固定位置）的某些应用可能要求低剖面、薄、小的气体检测器。然而，为了高效的检测，可能要求一定的路径长度，特别是在光学ndir气体传感器中。此外，气体交换端口的大的横截面面积是合期望的，用来允许传感器的改进的响应时间。

如上文所描述的，ndir检测器通常可以包括ir源、（包含气体样品的）样品腔、样品检测器以及参考检测器。可以对ir源进行调制。取决于（一种或多种）目标气体，检测器可以包括光学带通滤波器。使用样品检测器来检测目标气体，并且使用参考检测器来忽略目标气体和任何已知的干扰物。参考检测器提供基准点或零点，而样品检测器提供具有差别的信号，其提供仪器的实际跨度值。该样品/参考方法针对可能在检测器灵敏度或源中出现的改变进行补偿。例如，源强度可能由于污染而改变，其引起零点漂移。

常见的安全措施是使用具有选择源光的不同波长带的部件的两个检测器。例如，可以使用参考信号来确定辐射输出强度中的任何下降、由于检测器的污垢（例如，有灰雾或肮脏的窗口等）而造成的任何强度损失、或者光路中的可能影响辐射强度的任何物质（例如，灰尘、水蒸气等）。还可以使用参考检测器来确保辐射正在被接收。如果参考检测器没有信号，那么可以生成不存在辐射的指示。这可以帮助确保系统正在运转。相比之下，在光源实际上不工作时，可以简单地将现有系统中的零响应解释为缺乏目标气体的存在。可以使用参考信号来补偿来自样品检测器的检测到的信号，以产生具有改进的准确度的响应。

现在参考图1a-1b，示出了示例性球体环反射器100。球体环反射器100包括被配置成发射辐射的发射器102（或辐射源），其可以例如包括红外（ir）辐射和/或发光二极管（led）。在一些实施例中，可以对发射器102进行调制。球体环反射器100还可以包括检测器104，其被配置成接收从发射器102（例如，配对的一组）发射的辐射。在一些实施例中，球体环反射器100可以包括曲壁110（例如，其被配置成反射所发射的辐射）（例如，其中配对的发射器-检测器位于/被安置在曲壁内——例如由支撑物托住），其中来自发射器102的射束路径120可以从曲壁110反射回并被引导朝向检测器104。曲壁110可以将射束路径120“包含”在球体环反射器100内，从而允许射束路径120朝向检测器104的聚焦，并且防止射束路径120的不断扩张。在图1中所示的实施例中，发射器102和检测器104可以被定向成“背对背”。然而，也可以使用用于发射器102和检测器104的其它定向。

在使用中，气体可以经过球体环反射器100，而辐射被（例如，经由使用球体环反射器的曲壁的反射）从发射器102引导朝向检测器104。在一些实施例中，检测器104可以包括针对目标波长和/或参考波长的一个或多个滤波器。在一些实施例中，发射器102可以包括一个或多个滤波器，和/或可以在球体环反射器100内使用多个滤波器。可以使目标波长的检测与经过球体环反射器100的气体内的目标气体的存在和/或量相互关联。作为示例，除了别的之外，经过球体环反射器100的气体还可以包括可燃气体、碳氢化合物、co和/或co2。

在一些实施例中，可以使用不同的方法将来自发射器102的射束路径120扇动（fan）朝向曲壁110。例如，在图1a中，可以使用y轴扇。作为另一示例，在图1b中，可以使用x轴扇。扇动方法可以为球体环反射器100内的射束路径120的控制提供各种益处。

图2a-2b图示了球体环反射器200，其可以类似于上文描述的球体环反射器100。在图2a-2b中所示的实施例中，发射器202和检测器204可以被并排安装在同一表面上。球体环反射器200包括被配置成引导来自发射器202的辐射并将其引导朝向检测器204的一个或多个反射器206。在一些实施例中，反射器206可以是直角棱镜的一部分。在一些实施例中，反射器206可以包括反射镜。在一些实施例中，反射器206可以被直接合并到球体环反射器200中，其中反射器206可以包括与曲壁210相同的材料。

如图2a-2b中所示，使发射器202和检测器204位于同一平面中可以允许球体环反射器200具有减小的厚度（或剖面）。射束路径220可以被包含在环反射器200的曲壁210内。在一些实施例中，发射器202与检测器204之间的距离205可以近似为3毫米（mm）。在一些实施例中，发射器202可以包括1mm×1mm发射器。在一些实施例中，检测器204可以包括1mm×1mm检测器。在一些实施例中，球体环反射器200可以包括近似20mm的直径。这些测量结果和尺寸可以是示例性的，并且也可以使用用于发射器、检测器和环直径的其它尺寸。

在一些实施例中，如图2a-2b中所示，发射器202可以发射多个波长的辐射。在其它实施例中，发射器202可以发射单个波长或小范围的波长。在一些实施例中，可以通过反射器206的定向来控制射束路径220的方向和角度。可以控制射束路径220以使得射束路径220聚焦在检测器204处。

利用球体环反射器200的弯曲内表面，射束路径220的光学路径长度可以近似为环的内径203的周长。被反射辐射射束路径220可能由于球体环反射器200的成像属性而被限于内环宽度201，因此允许球体环反射器200的两侧完全开放，从而为气体交换和流动通过提供大的横截面面积。球体环反射器200可以包括1阶的一比一成像器，并且因此检测器204可以是与发射器202相同的大小。因为射束路径220被球体环反射器200所包含，所以不需要顶部或底部反射表面来限制辐射，并且这减少了所需元件的数目。

可能期望使气体检测器的大小最小化，并且因此球体环反射器200可以用于为射束路径220提供充足的路径长度，同时保持足够小以适配在气体检测器内。可以基于从发射器202到检测器204的吞吐量效率来优化球体环反射器200的内环宽度201，其中在内环宽度201与吞吐量效率之间存在正线性关系。类似地，可以基于吞吐量效率以及射束路径220的路径长度来优化球体环反射器200的内径203，其中在内环直径203与吞吐量效率之间存在负关系，但是路径长度应被最大化。在一些实施例中，球体反射器环200的内环的内环直径203可以近似为20mm（或者例如，18-25mm、20-25mm或18-20mm）。在一些实施例中，（从发射器202到检测器204的）射束路径220的路径长度至少可以近似为50mm（但是在一些实施例中，路径长度可以是45-60mm、45-50mm、50-60mm、55-60mm或50-56mm）。在一些实施例中，射束路径220的路径长度可以近似为56mm。在一些实施例中，球体环反射器200的内环宽度201可以近似为8mm。在一些实施例中，球体环反射器200的内环宽度201可以近似为5mm到10mm。

图2b图示了球体环反射器200的透视图。发射器202和检测器204可以位于球体环反射器200的一侧上。可以使用反射器206在球体环反射器200内引导射束路径220。

图3图示了球体环反射器200（在其它方面类似于图1a-2b），其包括位于球体环反射器200的中心空间内的中心塞子300。球体环反射器200内的中心空间可以称为“死亡空间（deadspace）”，因为射束路径220不经过该区域。因此，当气体经过球体环反射器200时，经过死亡空间的气体可能不与射束路径220中的任何射束路径相互作用并且可能被浪费，从而带来较慢的响应时间。中心塞子300可以阻塞中心死亡空间并引导气体流动通过射束路径220位于的区域，从而防止流动通过球体环反射器200的气体的浪费。中心塞子300还可以提供对气流的其它影响（或可以提供气流控制），诸如烟囱效应。在一些实施例中，还可以使用死亡空间来放置用于组装式气体传感器的其它元件，诸如电气组件。

在一些实施例中，发射器202和检测器204可能或许被并排、背对背、相对侧或以另一定向安装。可以使用球体环反射器200本身以及可选地使用其它反射器元件将来自发射器202的辐射引导朝向检测器204。

图4a-4b图示了球体环反射器100的透视图，其中球体环反射器100进一步包括第二通道400，所述第二通道400包括第二发射器402、第二检测器404和第二射束路径420（例如，其中第一和第二通道二者都类似于图1a-3中的描述）。第二射束路径420可以被定向成使得第二射束路径420不干扰第一射束路径120。在一些实施例中，第二射束路径420可以被定向成与第一射束路径120成某一角度。在图4b中所示的实施例中，第二射束路径420可以与第一射束路径120正交，但是在其它实施例中，射束路径可以被定向成与彼此成另一角度。

如图5中所示（例如，图5可以在其它方面类似于图1a-4），在一些实施例中，可能存在曲壁110的某些区域502，其中辐射更多地聚焦在曲壁110的表面上。例如，在射束路径120的四个角处，辐射强度可能高于曲壁110的其它区域中的辐射强度。在一些实施例中，曲壁110的不具有高辐射强度的区域可以用于其它目的，除了别的之外，诸如定位其它元件、电气组件、冷凝移除元件。

参考图6（例如，图6可以在其它方面类似于图1a-5），射束路径120沿着球体环反射器100的中心平面的限制可能由于来自发射器的较大发射角围绕该环的传播（被称为像散性像差）而生成次级焦点，其中辐射的辐亮度（radiance）可以聚焦在球体环反射器100内的两个斑点中。第一聚焦斑点（或位置）602可以用于定位（如上文所描述的）检测器104，而第二聚焦斑点（或位置）604可以充当参考检测器的参考位置。换言之，球体环反射器100可以利用由像散性像差引起的固有缺陷来提供两个聚焦斑点602和604，而不需要附加的光学器件（诸如双反射镜或衍射元件），从而节省了用于球体环反射器100的空间和成本。在检测器104处引导两个分离的射束有利于提供样品信号和参考信号。在一些实施例中，这两个“斑点”（或信号）602和604都可以由检测器104接收，其中检测器104可以包括“样品信号”部分和“参考信号”部分。在另一实施例中，多个检测器104可以位于球体环反射器100内。

在一些实施例中，所述多个聚焦斑点602和604可以包括不同的强度。在一些实施例中，较低强度的斑点可以被用于参考检测器，并且较高强度的斑点可以被用于样品检测器。替代地，较低强度的斑点可以被用于样品检测器，并且较高强度的斑点可以被用于参考检测器。

图7a-7d图示了球体环反射器700，其可以在其它方面类似于球体环反射器200，其中发射器702和检测器704位于球体环反射器700的相对侧上，并且不位于同一平面内。射束路径720可以被从发射器702引导朝向球体反射器环700的壁710，并且通过位于球体反射器环700内的一个或多个反射器706而引导朝向检测器704。射束路径720可以类似于上文描述的射束路径220。在一些实施例中，反射器706可以包括平行反射器。在一些实施例中，球体环反射器700可以包括至少一个滤波器740，所述至少一个滤波器740被定位成使得射束路径720在到达检测器704之前经过滤波器740。滤波器740可以被配置成对一个或多个波长进行滤波。

在一些实施例中，发射器702可以包括具有近似5.2mm的封装直径的led。在一些实施例中，检测器704可以包括近似5.2mm的封装直径。在一些实施例中，球体环反射器700的中心可以是穿过中心中空的。

如图7b中所示，发射器702和检测器704可以位于不同的平面中（并且不是并排的），因为发射器702和检测器704封装的大小和位置将使得它们重叠。通过将发射器702和检测器704定位在不同的平面中，该大小可能不像它们位于同一平面中时那样被限制。

图8图示了检测器800，其中可以使用球体环反射器700。球体环反射器700的壁710在此被示出为透明的，以帮助图示内部组件。检测器800可以包括顶板804和底板806，其包括附加组件。在一些实施例中，发射器702可以被安装在底板806上，并且检测器704可以被安装在顶板804上。在一些实施例中，反射器706可以位于顶板804与底板806之间。在一些实施例中，发射器702和检测器704可以附接到引线802，所述引线802可以允许控制去往/来自发射器702和检测器704的输入和输出。在一些实施例中，检测器800可以包括处理电路810（其可以是一个或多个印刷电路板）。在一些实施例中，检测器800可以包括气体入口812和气体出口814，其中气体可以经过球体环反射器700。

图9和10图示了检测器800的附加视图。在图9中，顶板804附接到球体环反射器700。在图10中，检测器800与顶板804和底板806二者组装在一起。此外，滤波器740可以被定位成使得滤波器740是可移除的，其中滤波器740可以被互换以利用多个滤波器来完成测试。在替代实施例中，滤波器740可以被更持久地合并到检测器800中。

在一些实施例中，球体环反射器700可以包括丙烯酸材料。在一些实施例中，球体环反射器700可以包括铜材料。在一些实施例中，球体环反射器700可以包括任何合适的反射材料。环可以由许多材料制成，其中材料可以被处理以改进该环内部上的表面抛光的质量和表面的反射率。在一些实施例中，可以将将使得能够从表面高效地反射光的反射涂层（诸如金或铬）涂到该环，并且可以基于波长和性能来选择所述反射涂层。

在图8-10中，球体环反射器700被示出组装在检测器设备内。然而，在其它实施例中，球体环反射器100、200和/或700可以被安装在开管内，其中不需要顶板或底板来包含来自发射器的所发射的辐射。

参考图11a-11b，示出了球体环反射器1100内的检测器1104和反射器1106的详细视图。检测器1104可以类似于上文描述的检测器104、204、704。在一些实施例中，反射器1106可以被配置成控制由所发射的辐射生成的两个聚焦斑点1110和1112。在图11a中，可能期望在两个聚焦斑点1110和1112之间提供更多的间隔，并且因此可以使用双反射镜作为反射器1106。在图11b中，可能期望为两个聚焦斑点1110和1112提供近似相等的强度，并且因此可以使用衍射光栅作为反射器1106。图11a-11b图示了利用反射器1106控制两个聚焦斑点1110和1112的示例，但是也可以使用其它变化。在一些实施例中，反射器1106可以被选择或设计成在检测器1104上生成单个聚焦斑点。

参考图12，示出了球体环反射器1200的另一实施例，其包括发射器1202和检测器1204，其中来自发射器1202的射束路径1220从球体环反射器1200的曲壁1210反射回朝向检测器1204。图12图示了射束路径1220可以如何由于射束路径1220的扩展而在检测器1204处生成不止一个聚焦斑点。

图13a-13b图示了组装有包括印刷电路板（pcb）1306的电气组件的环反射器1200。发射器1202和检测器1204可以附接到一个或多个连接器1302和1304，所述连接器1302和1304被配置成允许发射器1202、检测器1204和pcb1306之间的通信。如上文所描述的，包括pcb1306以及所述一个或多个连接器1302和1304的电气组件中的一个或多个可以位于环反射器1200的中心死亡空间内。

典型的ndir传感器可以利用单个辐射源，诸如灯泡，并且可以使用具有窄带滤波器的多个检测器来限定感兴趣的波长带。基于led和垂直腔表面发射激光器（vcsel）的ndir系统可能针对要检测的每种气体需要一个发射器，并且可以使用具有窄带通滤波器的一个或多个特定检测器来针对每种气体或参考选择合适的波长。如果期望附加的通道，则要求附加的源（发射器）和/或检测器组件。将需要附加的光学器件来使光分开并将光引导到要求对准的多个组件，因此增加了设计复杂度和系统封装占用空间。另一选项可以是漫射射束，这可能导致信号强度中的减小，因此降低了灵敏度。

（上文所描述的）球体反射环可以与多个源和检测器一起使用，从而利用环反射器内支持的固有的多个模式（或路径），而不用添加任何其它光学器件。这可以允许检测多种气体而不增加气体检测器的总体大小。环反射器中的每个路径利用反射的曲壁来通过使射束聚焦朝向（一个或多个）检测器来包含射束。该光学设计使得能够实现在（单个简单环的）小传感器占用空间内测量若干种气体而不需要附加的光学器件或者不牺牲灵敏度或性能的能力。

简单的多通道小形状因数ndir气体传感器可以包括球体反射光学环（环反射器）和电路板（即处理器）并且可以被配置为单通道传感器，或者通过将附加的发射器/检测器添加到电路板上，可以创建附加的气体感测通道。这使得能够实现使用ndir执行多气体测量而不需要增加传感器大小的能力。

在一些实施例中，反射球体环可以具有与其相关联的多个光学成像模式。通常将通过将发射器/检测器放置在距环的中心的一定距离处来选择每个模式。随着辐射（射束路径）围绕环反射器传播，辐射可以被目标气体吸收，并且由检测器接收到的减小的信号水平与环内的目标气体的浓度相对照（collate）。下文描述的实施例采用发射器/检测器对的阵列，每个发射器/检测器对位于（关于环的中心点的）不同的径向模式位置处，以允许在同一环反射器中进行多个气体测量。

图14图示了环反射器1400的附加实施例，其中环反射器1400可以包括多个发射器1402、1432、1452和对应的（配对的）检测器1404、1434、1454。在图14中所示的实施例中，环反射器1400可以包括第一发射器1402和第一检测器1404、第二发射器1432和第二检测器1434以及第三发射器1452和第三检测器1454。发射器1402、1432、1452和对应的检测器1404、1434、1454可以各自与上文在图1a-1b中描述的发射器102和检测器104类似地起作用。在图14中，所有这样的配对的发射器-检测器元件都可以位于（例如，从环反射器曲壁上的点径向向内延伸的）单个支撑元件上，但是在其它实施例中，每个配对的发射器-检测器可能具有它自己的支撑元件。

环反射器1400可以包括具有曲壁1410的球体形状（在其它方面类似于上文描述的实施例），其中来自第一发射器1402的第一射束路径1420可以从曲壁1410反射回并且被引导朝向第一检测器1404。来自第二发射器1432的第二射束路径1440可以从曲壁1410反射回并且被引导朝向第二检测器1434。来自第三发射器1452的第三射束路径1460可以从曲壁1410反射回并且被引导朝向第三检测器1454。曲壁1410可以将（一个或多个）射束路径1420、1440、1460“包含”在环反射器1400内，从而允许（一个或多个）射束路径1420、1440、1460朝向（一个或多个）检测器1404、1434、1454的聚焦，并且防止（一个或多个）射束路径1420、1440、1460的不断扩张。在图14中所示的实施例中，发射器1402、1432、1452和检测器1404、1434、1454可以被定向成“背对背”。然而，也可以使用其它定向。

发射器1402、1432、1452和检测器1404、1434、1454可以被定位在距环反射器1400的中心点1415的不同距离处。第一发射器1402和第一检测器1404可以位于距中心点1415的第一距离1405处。第二发射器1432和第二检测器1434可以位于距中心点1415的第二距离1435处。第三发射器1452和第三检测器1454可以位于距中心点1415的第三距离1455处。在这样的实施例中，第一距离1405、第二距离1435和第三距离1455将各自不同，例如其中第一距离1405大于第二距离1435，并且第二距离1435大于第三距离1455，如图14中所示。应当理解，对于任何数目的多个配对的发射器-检测器元件，这样的多个配对的发射器-检测器元件中的每个将通常位于距环反射器的中心点的独特距离处，例如其中配对的发射器-检测器元件中的每个在关于环反射器的曲壁（例如，在环反射器的曲壁内）定位或安置的支撑结构上（径向地）间隔开。

发射器1402、1432、1452和检测器1404、1434、1454的位置可以告知射束路径1420、1440、1460如何围绕环反射器1400被反射（例如，改变射束路径形状和/或距离）。发射器1402、1432、1452和检测器1404、1434、1454可以被安置成使得射束路径1420、1440、1460不彼此干扰，同时仍然反射从发射器1402、1432、1452到检测器1404、1434、1454的全部距离。在一些实施例中，距中心点1415的较大距离1405、1435、1455可以导致射束路径1420、1440、1460的较长路径长度。

在使用中，一种或多种气体可以经过环反射器1400，同时辐射被从发射器1402引导朝向检测器1404。此外，辐射可以被从发射器1432引导朝向检测器1434并且从发射器1452引导朝向检测器1454，其中由不同的（一个或多个）发射器1402、1432和1452发射的辐射可以包括不同的属性（诸如不同的波长）。由发射器1402、1432、1452发射的辐射的不同属性可以允许检测器1404、1434、1454中的每个指示不同的气体，其中检测器接收到的辐射的幅值可以指示（如上文所描述的）特定气体的存在。

在一些实施例中，（一个或多个）检测器1404、1434、1454可以包括针对目标波长和/或参考波长的一个或多个滤波器。在一些实施例中，发射器1402、1432、1452可以包括一个或多个滤波器，和/或可以在环反射器1400内使用多个滤波器。可以使（从发射器到检测器）的目标波长的检测与经过环反射器1400的气体内的目标气体的存在和/或量相互关联。作为示例，除了别的之外，经过球体环反射器100的气体还可以包括可燃气体、碳氢化合物、co和/或co2。当多个发射器1402、1432、1452和检测器1404、1434、1454位于环反射器1400内时，可以使用环反射器1400检测多种气体。

图15a-15d图示了环反射器1500内的发射器1502和检测器1504的位置的示例。如从比较图15a-15d可以看出的，发射器1502和检测器1504关于环反射器1500的中心点1515的位置将影响由发射器1502产生的辐射的射束路径1520。这些示例进一步图示了针对例如图14中的和如上文所描述的多个配对的发射器-检测器元件的射束路径可能如何各自操作（例如，其中图15a-15d图示了可以关于与图14的环反射器实施例类似的环反射器实施例使用的多达四个示例性射束路径）。

在图15a中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515近似4毫米（mm）。图15a中的射束路径1520（其在形状上近似/基本上是三角形的）是将如何围绕环反射器1500朝向检测器1504反射辐射的近似图示。在图15b中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515近似5.66mm。图15b的射束路径1520（其在形状上近似/基本上是正方形的）是将如何围绕环反射器1500朝向检测器1504反射辐射的近似图示。在图15c中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515近似6.93mm。图15c的射束路径1520（其在形状上近似/基本上是六边形的）是将如何围绕环反射器1500朝向检测器1504反射辐射的近似图示。在图15d中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515近似7.52mm。图15d的射束路径1520（其在形状上近似/基本上是九边形的）是将如何围绕环反射器1500朝向检测器1504反射辐射的近似图示。应当理解，通过改变配对的发射器-检测器距环反射器的中心点的距离，这些和其它射束路径可以在与上文描述那些环检测器中的任何环检测器类似的环检测器中实现，例如其中（一个或多个）射束路径能够形成具有任何数目的边（例如，从三到十个边或三到九个边）的几何形状。

在一些实施例中，发射器1502和检测器1504可以位于沿着环反射器1500的半径并且距环反射器1500的中心点1515至少0.1mm的任何地方。在一些实施例中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515在近似0.5mm与8mm之间。在一些实施例中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515至少1mm。

在一些实施例中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515至少近似半径的10％。在一些实施例中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515在近似半径的10％与100％之间。在一些实施例中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515在近似半径的50％与100％之间。在一些实施例中，发射器1502和检测器1504可以被定位成距环反射器1500的中心点1515在近似半径的50％与90％之间。通常，如果存在多个配对的发射器-检测器元件，则每个这样的对将与最近的另一配对的发射器-检测器间隔开至少近似0.15mm、0.5mm或0.59mm（例如，间隔从近似0.15-0.59mm、0.5-1.7mm、0.59-1.66mm、0.5-3.52mm、0.59-3.52mm、0.5-3.67mm、0.59-3.67mm、0.15-3.52mm或0.15-3.67mm的距离）。

在第一实施例中，一种气体检测器系统可以包括至少一个发射器，其被配置成在射束路径中发射辐射；至少一个（配对的）检测器，其被配置成接收（例如，来自对应的/配对的发射器的）所发射的辐射的至少一部分；环反射器，其被配置成围绕环反射器将所发射的辐射引导朝向所述至少一个（配对的）检测器，其中环反射器包括球体形状的至少一部分，并且其中环反射器被配置成允许气体流动通过射束路径的至少一部分；以及被耦合到所述一个或多个检测器的处理电路，其被配置成处理来自所述一个或多个检测器的输出。

第二实施例可以包括第一实施例的气体检测器系统，进一步包括一个或多个反射器，其被配置成将射束路径从发射器引导朝向环反射器的壁。

第三实施例可以包括第一或第二实施例的气体检测器系统，进一步包括一个或多个反射器，其被配置成将射束路径引导朝向所述至少一个（配对的）检测器。

第四实施例可以包括第三实施例的气体检测器系统，其中所述一个或多个反射器包括直角棱镜。

第五实施例可以包括第三或第四实施例的气体检测器系统，其中所述一个或多个反射器包括两个平行的反射镜。

第六实施例可以包括第一到第五实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中所发射的辐射在所述至少一个检测器处生成至少两个聚焦斑点。

第七实施例可以包括第六实施例的气体检测器系统，其中第一聚焦斑点被用于样品信号，并且第二聚焦斑点被用于参考信号。

第八实施例可以包括第一到第七实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中（配对的）（一个或多个）发射器和（一个或多个）检测器被定向成在同一平面中并排。

第九实施例可以包括第一到第八实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中配对的（一个或多个）发射器和（一个或多个）检测器被定向成在环反射器内在不同平面中彼此相对。

第十实施例可以包括第一到第九实施例中的任何实施例的气体检测器系统，进一步包括至少一个滤波器，其被定位成使得（例如，来自发射器的）所发射的辐射在到达（配对的/对应的）检测器之前经过滤波器。

第十一实施例可以包括第一到第十实施例中的任何实施例的气体检测器系统，进一步包括第二发射器，其被配置成在第二射束路径中发射辐射；以及第二检测器，其被配置成接收第二射束路径中的所发射的辐射的至少一部分，其中第二射束路径被定向成与第一射束路径成一角度。

第十二实施例可以包括第一到第十一实施例中的任何实施例的气体检测器系统，进一步包括塞子，其被配置成使通过环反射器内的死亡空间的气流减到最少。

第十三实施例可以包括第一到第十二实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中环反射器包括在近似10与20毫米之间的直径。

第十四实施例可以包括第一到第十三实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中环反射器包括在近似5毫米与10毫米之间的宽度。

在第十五实施例中，一种用于气体检测的方法可以包括由一个或多个发射器生成所发射的辐射的一个或多个射束路径；在环反射器内将所发射的辐射的（一个或多个）射束路径引导通过气体样品；围绕环反射器使所发射的辐射的（一个或多个）射束路径反射朝向一个或多个（配对的）检测器，其中环反射器包括球体形状的至少一部分；由所述一个或多个（配对的）检测器接收所发射的辐射的（一个或多个）射束路径；以及基于所接收的所发射的辐射的（一个或多个）射束路径来确定气体样品的至少一个气体浓度。

第十六实施例可以包括第十五实施例的方法，进一步包括经由位于（配对的）（一个或多个）发射器与检测器元件之间的一个或多个滤波器对（一个或多个）射束路径进行滤波。

第十七实施例可以包括第十五或第十六实施例的方法，进一步包括由检测器从射束路径接收两个聚焦斑点，其中这两个聚焦斑点是由环反射器内的像散性像差生成的。

第十八实施例可以包括第十五到第十七实施例中的任何实施例的方法，其中第一聚焦斑点被用于确定样品信号，并且其中第二聚焦斑点被用于确定参考信号。

在第十九实施例中，一种气体检测器系统可以包括至少一个发射器，其被配置成在射束路径中发射辐射；至少一个检测器，其被配置成接收所发射的辐射的至少一部分，其中所发射的辐射在所述至少一个检测器处生成至少两个聚焦斑点；环反射器，其被配置成围绕环反射器将所发射的辐射引导朝向所述至少一个检测器，其中环反射器包括球体形状的至少一部分，并且其中环反射器被配置成允许气体流动通过射束路径的至少一部分；以及被耦合到所述一个或多个检测器的处理电路，其被配置成处理来自所述一个或多个检测器的输出。

第二十实施例可以包括第十九实施例的气体检测器系统，其中射束路径的路径长度为至少近似20毫米。

在第二十一实施例中，一种气体检测器系统可以包括一个或多个发射器，其被配置成在射束路径中发射辐射；一个或多个检测器，其被配置成接收所发射的辐射的至少一部分；环反射器，其被配置成围绕环反射器将所发射的辐射引导朝向所述一个或多个检测器，其中环反射器包括球体形状的至少一部分，并且其中环反射器被配置成允许一种或多种气体流动通过射束路径的至少一部分；以及被耦合到所述一个或多个检测器的处理电路，其被配置成处理来自所述一个或多个检测器的输出。

第二十二实施例可以包括第二十一实施例的气体检测器系统，其中处理器被配置成基于所述一个或多个检测器的输出来标识已经经过环反射器的气体。

第二十三实施例可以包括第二十一或第二十二实施例的气体检测器系统，其中第一发射器和第一检测器位于距环反射器的中心点的第一距离处。

第二十四实施例可以包括第二十三实施例的气体检测器系统，进一步包括第二发射器，其被配置成在第二射束路径中发射辐射；以及第二检测器，其被配置成接收第二射束路径中的所发射的辐射的至少一部分，其中第二发射器和第二检测器位于距环反射器的中心点的第二距离处。

第二十五实施例可以包括第二十四实施例的气体检测器系统，其中在第二射束路径中的辐射包括与在第一射束路径中的辐射的波长不同的波长。

第二十六实施例可以包括第二十四或第二十五实施例的气体检测器系统，其中处理器被配置成基于第一检测器的输出来标识已经经过环反射器的第一气体，并且其中处理器被配置成基于第二检测器的输出来标识已经经过环反射器的第二气体。

第二十七实施例可以包括第二十四到第二十六实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中第一发射器和第一检测器位于与第二发射器和第二检测器近似相同的平面内。

第二十八实施例可以包括第二十四到第二十七实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中第一发射器和第一检测器位于壳体内，并且其中第二发射器和第二检测器也位于壳体内。

第二十九实施例可以包括第二十三到第二十八实施例中的任何实施例的气体检测器系统，进一步包括第三发射器，其被配置成在第三射束路径中发射辐射；以及第三检测器，其被配置成接收第三射束路径中的所发射的辐射的至少一部分，其中第三发射器和第三检测器位于距环反射器的中心点的第三距离处。

第三十实施例可以包括第二十九实施例的气体检测器系统，其中在第三射束路径中的辐射包括与在第一射束路径中的辐射的波长不同的波长。

第三十一实施例可以包括第二十九或第三十实施例的气体检测器系统，其中处理器被配置成基于第三检测器的输出来标识已经经过环反射器的第三气体。

第三十二实施例可以包括第二十一到第三十一实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中所述一个或多个发射器和所述一个或多个检测器被定向成在同一平面中背对背。

第三十三实施例可以包括第二十一到第三十二实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中环反射器包括在近似10与20毫米之间的直径。

第三十四实施例可以包括第二十一到第三十三实施例中的任何实施例的气体检测器系统，其中环反射器包括在近似5与10毫米之间的宽度。

在第三十五实施例中，一种用于气体检测的方法可以包括由一个或多个发射器生成所发射的辐射的一个或多个射束路径；在环反射器内将所发射的辐射的所述一个或多个射束路径引导通过包含一种或多种气体的气体样品；围绕环反射器使所发射的辐射的所述一个或多个射束路径反射朝向一个或多个检测器，其中环反射器包括球体形状的至少一部分；由所述一个或多个检测器接收所发射的辐射的所述一个或多个射束路径；以及基于所接收的所发射的辐射的射束路径来确定气体样品的至少一个气体浓度。

第三十六实施例可以包括第三十五实施例的方法，其中生成一个或多个射束路径包括由第一发射器生成第一射束路径以及由第二发射器生成第二射束路径，其中第一发射器位于距环反射器的中心点的第一距离处，并且其中第二发射器位于距中心点的第二距离处。

第三十七实施例可以包括第三十六实施例的方法，其中接收所述一个或多个射束路径包括由第一检测器接收第一射束路径以及由第二检测器接收第二射束路径。

第三十八实施例可以包括第三十六或第三十七实施例的方法，其中第一射束路径的波长与第二射束路径的波长不同。

在第三十九实施例中，一种气体检测器系统可以包括多个发射器，其被配置成在多个射束路径中发射辐射；多个检测器，其被配置成接收来自所述多个发射器的所发射的辐射的至少一部分；环反射器，其被配置成围绕环反射器将所发射的辐射引导朝向所述多个检测器，其中环反射器包括球体形状的至少一部分，并且其中环反射器被配置成允许气体流动通过所述多个射束路径的至少一部分；以及被耦合到所述多个检测器的处理电路，其被配置成处理来自所述多个检测器的输出以标识经过环反射器的一种或多种气体。

第四十实施例可以包括第三十九实施例的气体检测器系统，其中发射器位于距环反射器的中心点的不同距离处。

虽然上文已示出并描述了依照本文中公开的原理的各种实施例，但是本领域技术人员可以对其进行修改而不脱离本公开的精神和教导。本文中描述的实施例仅是有代表性的，并且不意图是限制性的。许多变化、组合和修改是可能的且在本公开的范围内。由组合、整合和/或省略（一个或多个）实施例的特征所产生的替代实施例也在本公开的范围内。因此，保护范围不受上文阐述的描述限制，而是由跟随的权利要求来限定，该范围包括权利要求的主题的所有等同方案。每一个权利要求都被作为进一步的公开而合并到本说明书中，并且权利要求是（一个或多个）本发明的（一个或多个）实施例。此外，上文描述的任何优点和特征可以涉及具体实施例，但是不应当将这样的发布的权利要求的应用限制到实现以上优点中的任何或全部优点或者具有以上特征中的任何或全部特征的过程和结构。

此外，本文中使用的章节标题被提供以用于与在37c.f.r.1.77下的建议一致或者用来以其它方式提供组织的提示。这些标题不应当限制或者表征在可以从本公开发布的任何权利要求中阐述的（一个或多个）发明。具体地并且作为示例，虽然标题可能指的是“技术领域”，但是权利要求不应当被在该标题下选取用来描述所谓的技术领域的语言所限制。进一步地，在“背景技术”中对技术的描述不被解释为承认某些技术是本公开中的任何（一个或多个）发明的现有技术。“发明内容”也将不被视为在发布的权利要求中阐述的（一个或多个）发明的限制性表征。此外，在本公开中以单数对“发明”的任何引用不应当用于争辩在本公开中仅存在单个新颖点。根据从本公开发布的多个权利要求的限制，可以阐述多个发明，并且这样的权利要求相应地限定由此受保护的（一个或多个）发明及其等同方案。在所有实例中，权利要求的范围应当按照本公开、关于它们自己的优点来考虑，但是不应当受本文中阐述的标题约束。

诸如“包括”、“包含”和“具有”之类的较宽泛术语的使用应当被理解成提供对诸如“由……构成”、“基本上由……构成”和“基本上由……组成”之类的较窄术语的支持。关于实施例的任何元素对术语“可选地”、“可以”、“也许”、“可能”等的使用意味着不要求该元素，或者替代地要求该元素，两个替代方案都处于（一个或多个）实施例的范围内。而且，对示例的引用仅被提供用于说明性目的，并且不意图是排他性的。

虽然已经在本公开中提供了若干实施例，但是应当理解，所公开的系统和方法可以以许多其它具体形式来体现而不脱离本公开的精神或范围。目前的示例要被视为说明性的而非限制性的，并且意图是不限于本文中给出的细节。例如，各种元件或组件可以被组合或者整合在另一系统中，或者某些特征可以被省略或者不实现。

而且，在各种实施例中描述和说明为分立或分离的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法组合或整合而不脱离本公开的范围。示出或论述为与彼此直接耦合或通信的其它项目可以通过某接口、设备或中间组件进行间接耦合或通信，不管是电气地、机械地还是以其它方式。改变、替换和更改的其它示例是本领域技术人员可确定的，并且可以被做出而不脱离本文中公开的精神和范围。