自清洁的光学传感器的制造方法_2

文档序号:8435661阅读:来源:国知局
触传感器的光学窗口。进来的流体接触光 学窗口的力可以帮助阻止污染材料积聚在光学窗口上和/或帮助冲走所积聚的污染材料。 不是必需从用于清洁的操作定期地移除光学传感器,而是对着光学窗口指引的流体可以执 行自清洁功能。结果,光学传感器可以在不需要清洁的情况下保持处于使用中,并且/或者 光学传感器可以在清洁之间呈现出延长的使用寿命。
[0026] 在根据本公开的某些示例中,光学传感器包括:至少第一光学窗口,通过所述至少 第一光学窗口传感器的光源将光发射到流体中;和第二光学窗口,通过所述第二光学窗口 传感器的检测器从流体接收光。传感器可以将光发射到流体中以产生荧光发射物,并且检 测器可以检测荧光发射物以用于确定流体的特征。在该示例中,光学传感器可以包括:第一 流体喷嘴,所述第一流体喷嘴构造成对着第一光学窗口指引进来的流体流动的一部分;和 第二流体喷嘴,所述第二流体喷嘴构造成对着第二光学窗口指引进来的流体流动的不同的 一部分。通过提供与每个光学窗口相关联的单独的喷嘴,每个光学窗口都会在比光学传感 器采用单个喷嘴以用于多个光学窗口的情况更高的压力下受到流体流冲击。这可以改进进 来的流体流的清洁作用。
[0027] 在当根据本公开的光学传感器用作系统的一部分时的某些实例中,光学传感器可 以流体地连通到液体源以及气体源二者,所述液体源将进来的流体流动供给到传感器,所 述气体源可以供给进来的流体流动。在操作期间,液体源可以将流体供给到光学传感器以 用于分析。然而,周期性地,液体源会关闭,并且气体源会打开,以便使光学传感器被抽空液 体和填充气体。此后,液体源可以被再打开以用液体再填充光学传感器来用于分析。当发 生这种情况时,开始进入光学传感器的液体会比在光学传感器填充液体的情况更加迅速地 行进通过光学传感器中的气体空间。结果,开始进来的液体会比当传感器已经填充有液体 时随后进入传感器的液体更加有力地冲击传感器的光学窗口。这可以提供比较高的压力的 清洁作用,帮助从光学窗口去除所积聚的污染材料。
[0028] 图1是示出示例性光学传感器系统100的概念图,所述示例性光学传感器系统100 可以用于分析具有荧光特性的化学溶液。系统100包括光学传感器102、控制器104、电源 106和用户界面108。光学传感器102包括:流动室110,所述流动室110限定腔体,所述腔 体用于接收和容纳流体流动;和传感器头112,所述传感器头112插入流动室中。传感器头 112构造成随着流体穿过流动室110而确定流体的一个或多个特征,所述特征例如是流体 中的化学化合物的浓度、流体的温度,等等。光学传感器102可以在操作中与控制器104通 信,并且控制器104可以控制光学传感器系统100。
[0029] 控制器104通信地连接到光学传感器102,并且控制器104包括处理器114和存储 器116。由光学传感器102所发出的信号经由有线或无线连接而通信到控制器104,所述连 接在图1的示例中示出为有线连接。存储器116存储用于运行控制器104的软件,并且也 可以存储由处理器114所产生的数据或存储由处理器114例如从光学传感器102接收的数 据。处理器114运行存储在存储器116中的软件以管理光学传感器102的操作。
[0030] 光学传感器102的流动室110包括:入口端口,所述入口端口用于将流体从流动室 的外部连通到流动室的内部;以及出口端口,所述出口端口用于将流体返回排出到流动室 的外部。传感器头112 (例如,可移除地或永久地)插入流动室110中,并且包括至少一个 光学窗口,所述至少一个光学窗口用于将光指引到穿过流动室110的流体中和/或从流体 流动接收光能。在操作中,流体进入流动室110,并且被指引越过传感器头112的光学窗口。 一旦传感器头112处于流动室内,传感器头112就可以随着流体运动越过光学窗口而光学 地分析流体。例如,当光学传感器102被实施为荧光计时,光学传感器可以将光指引到流体 中以产生荧光发射物,并且继而检测荧光发射物以光学地分析流体。
[0031] 如以下更加详细地说明的(图7至图10),流动室110可以包括入口,所述入口限 定流体喷嘴,所述流体喷嘴构造成对着传感器头的光学窗口直接指引进入流动室的流体。 例如,流动室110可以包括流体喷嘴,所述流体喷嘴处于与传感器头的光学窗口相同的平 面内,并且所述流体喷嘴被取向成使得进入流动室的流体在从流体喷嘴排出之后直接接触 光学窗口。流体并非在从流体喷嘴排出之后接触流动室110的壁表面或其它内表面,而是 流体喷嘴可以排出流体而使得流体在接触流动室内的任何其它表面之前接触传感器头112 的光学窗口。在某些示例中,流动喷嘴被取向成使得由流体喷嘴所射出的流体流动的中心 被指引在大约光学窗口的中心处。对着传感器头112的光学窗口指引进入流动室110的流 体可以帮助减少或消除累积在光学窗口上的污垢。
[0032] 光学传感器102连接到至少一个流体源,所述至少一个流体源在图1的示例中示 出为两个流体源(第一流体源118和第二流体源120)。第一流体源118经由第一流体导管 122与流动室110流体连通,所述第一流体导管122穿过第一阀124。第二流体源120经由 第二流体导管126与流动室110流体连通,所述第二流体导管126穿过第二阀128。在光 学传感器系统100的示例中,第一流体导管122和第二流体导管126流体地连通到流动室 110的共用的入口端口(例如,单个入口端口)。在其它示例中,例如,其中流动室110包括 多个入口端口的示例,第一流体导管122和第二流体导管126可以通过不同的入口端口流 体地连通到流动室。
[0033] 虽然在图1中未示出,控制器104可以通信地联接到第一阀124和第二阀128。在 某些示例中,控制器104选择性地打开和关闭第一阀124和第二阀128,从而将来自第一流 体源118和/或第二流体源120的流体放置与流动室110流体连通。例如,存储器116可 以存储指令,所述指令当通过处理器114执行时促使控制器104选择性地打开或关闭第一 阀124和/或第二阀128,从而将来自第一流体源118和/或第二流体源120的流体选择性 地放置成与流动室110流体连通。当第一流体源118与流动室110流体连通时,来自第一 流体源的流体可以流过流动室。相比之下,当第二流体源120与流动室110流体连通时,来 自第二流体源的流体可以流过流动室。
[0034] 除了控制第一阀124和第二阀128以外或代替控制第一阀124和第二阀128,控 制器104可以通信地联接到一个或多个输送装置,所述一个或多个输送装置控制流体从第 一流体源118和第二流体源120的输送。示例性输送装置包括泵和其它计量装置。控制器 104可以起动输送装置和/或使输送装置停止以将来自第一流体源118和/或第二流体源 120的流体放置成与流动室110流体连通。控制器104也可以增大和/或减小输送装置的 速率以调节来自第一流体源118和/或第二流体源120的流体进入流动室110的速率。
[0035] 第一流体源118和第二流体源120各自都可以提供气态流体、液态流体,或者一个 流体源可以提供气态流体,而另一个流体源提供液态流体。在一个示例中,第一流体源118 是气态流体源,并且第二流体源120是液态流体源。第二流体源120可以将意在用于由传 感器头112光学分析的液体供给到流动室110。例如,第二流体源120可以将包括化学化合 物的液体供给到流动室110,所述化学化合物向液体给予功能特性(例如,清洁特性、抗菌 特性)。光学传感器102可以接收液体并且光学地分析液体以确定化学化合物的浓度,例 如,以监测和/或调节液体源的成分。第一流体源118可以将气体供给到流动室110,在某 些示例中,所述气体用于清洁流动室和/或从流动室清除液体。
[0036] 在光学传感器102的操作期间,第二流体源120可以将含有污染材料(例如,固体 颗粒)的液体供给到流动室110以用于光学分析。随着液体穿过流动室,污染材料可以积 聚在流动室内并且沉积在传感器头112上。随着时间的过去,污染材料可以累积在传感器 头112上达到使光学传感器102不能再准确地确定穿过流动室的液体的特征的程度。
[0037] 为了帮助减少或消除光学传感器102内的污染积聚,第一流体源118可以将气体 周期性地供给到流动室110以从流动室清除液体。例如,控制器104可以在光学传感器系 统100的操作期间控制第一阀124和第二阀128以使液体停止流到流动室并且使气体开始 流到流动室110。气体可以使液体在流动室110中位移,以便从流动室抽空液体。此后,控 制器104可以恢复液态流体源和流动室之间的流体连通。进入填充气体的流动室110的液 体会在室内以比当室填充流体时更高的速度行进。该进入流动室110的较高速度的流体可 以帮助从流动室110内去除所积聚的污染材料,所述污染材料例如是在传感器头112的光 学窗口上的污垢。
[0038] 例如,光学传感器包括流动室110,所述流动室110具有流体喷嘴,所述流体喷嘴 构造成对着光学窗口指引流体(例如,图7至图10),在该光学传感器的操作期间,液体可以 对着传感器头112的光学窗口从流体喷嘴排出。当流动室110与液态流体源例如第二流体 源120流体连通时,可以发生这种情况。周期性地,控制器104可以关闭第二阀128以阻隔 第二液态流体源120与流动室110之间的流体连通,并且控制器104也打开第一阀124以 将第一气态流体源118放置成与流动室流体连通。来自第一流体源118的气体可以使液态 流体在流动室110内位移,所以流动室填充气态流体,而不是填充液态流体。控制器104可 以随后
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