开路式气体检测器的制造方法_3

文档序号:9401757阅读:来源:国知局
用以控制到达滤波器330和350且因此接收于光电二极管340和360上的辐射量。场阑390 (参考场阑)和场阑395 (主动场阑)可取决于接收器单元的特定使用而调整且可被定制以符合特定需求。例如,一些应用需要±1°视场以限制相邻发射器信号进入接收器单元中,但其它应用可容许±1.5°视场,其可具有更大场对准误差容许度和更长维护呼叫周期。一般来说,接收器单元的大型视场(FOV)可在环境改变期间允许更大发射器至接收器束对准误差,这可在初始场安装对准期间导致增加的维护时间间隔和更有效的发射器检测。在实施方式中,主动场阑395的直径可大于参考场阑390的直径。在这个实施方式中,如果场对准不在规格内,那么可能获得假或负气体读数。关于非成像系统305的布置,辐射可由接收器单元110接收并从零偏移位置375偏移了分别由365和370表示的±1°且仍可被操作来从光电二极管340和360解析信号。图3的布置通过包括接收器单元的增加的视场(FOV),接收器单元的延长的服务时间间隔(上门服务之间的时间量)和增加输出信号稳定性来提供优于常规设计的众多优点。
[0045]图4示出了图3的接收器单元110的非成像系统305中的某些组件的特写。至接收器单元110的传入辐射310可包括具有多于一个波长的辐射,例如,辐射310包括波长λ I和人2。例如,辐射310可包括具有2.125 μπι的第一波长λ JP 2.315 μπι的第二波长λ 2。可取决于开路式气体检测器系统的操作条件而选择其它适合波长。辐射310入射于分束器320上,其可被操作来将辐射310分为第一或反射部分325和第二或透射部分345,其中第一或反射部分325和第二或透射部分345两者包括具有λ λ 2两者的波长(例如,包括2.125 μ m和2.315 μ m的波长)的辐射。例如,分束器320可以是50%分束器,其中辐射310的50%反射至参考信道且辐射310的50%透射至主动信道。由分束器320分离的辐射的两个部分325和345将都包括具有波长λ JP λ 2(例如,包括2.125 μπι和2.315 μπι的波长)的辐射。第一滤波器330和第二滤波器350可被操作来通过阻挡(即,吸收)一个波长或一个范围的波长和/或使其反射且使另一波长或另一范围的波长透射来选出所期望的波长或所期望范围的波长。在实施例中,第一滤波器330可被操作来使具有大约λ i (例如,大约2.125 μπι)的波长的辐射透射且第二滤波器350可被操作来使具有大约λ2(例如,大约2.315 μ m)的波长的辐射透射。接着具有大约λ i (例如,大约2.125 μ m)的波长的辐射提供至第一科勒透镜335和第一光电二极管340且具有大约λ2(例如,大约2.315 μπι)的波长的福射提供至第二科勒透镜355和第二光电二极管360。
[0046]图5示出了根据本公开的实施方式的包括具有WDM滤波器的非成像系统505的接收器单元110的示例组件。虽然图5图示接收器单元110的多种组件、模块和/或特征,但是所属领域技术人员将认识到这些组件、模块和/或特征是示例性且接收器单元110可包括任何数量和类型的组件、模块和/或特征。
[0047]如图5中所示,接收器单元110的光学组件包括非成像系统505,借以辐射510通过接收器单元110的孔隙和物镜515接收且提供至检测器或光电二极管540和560。物镜515布置于接收器单元110内的孔隙122附近以将辐射510聚集和导向至光学元件520。在实施方式中,光学元件520可以是波分多路复用(WDM)滤波器,其可被操作来通过波长使辐射510分离。例如,WDM滤波器可被操作来使辐射510分离为第一波长部分525和第二波长部分545。第一波长部分525导向通过第一滤波器530 (例如参考滤波器)和第一科勒透镜535 (例如参考科勒透镜)且至第一光电二极管540 (例如参考光电二极管)上。第二波长部分545导向通过第二滤波器550 (例如主动滤波器)和第二科勒透镜555 (例如主动科勒透镜)至第二光电二极管560 (例如主动光电二极管)上。关于非成像系统505的布置,辐射可由接收器单元110接收并从零偏移位置575偏移了分别由565和570表示的±1°或更大且仍可被操作来从光电二极管540和560解析信号。类似于场阑390和395的场阑590和595还可被包括且如关于图3讨论的场阑般发挥作用。
[0048]图6示出了图5的接收器单元110的非成像系统505的某些组件的特写视图。虽然图6图示接收器单元110的多种组件、模块和/或特征,但是所属领域技术人员将认识到这些组件、模块和/或特征是示例性且接收器单元110可包括任何数量和类型的组件、模块和/或特征。
[0049]如图6中所图示,与接收器单元的第一滤波器530和第二滤波器550组合的WDM滤波器520可被操作来通过波长使入射辐射510分离。在所示的实施例中,WDM滤波器520可被操作来使包括大约X1的第一波长和大约λ 2的第二波长两者的传入辐射510分离。例如,第一波长A1可以是大约2.125 μπι且第二波长λ 2可以是大约2.315 μπι。WDM滤波器520可通过使大约100%的第一波长例如,2.125 μm)反射至参考信道且使大约100%的第二波长λ 2 (例如,2.315 μ m)透射至主动信道来使辐射510分离。WDM滤波器将入射福射510的第一波长部分λ々25导向至第一滤波器530和第一科勒透镜535直至第一光电二极管540且将入射辐射510的第二波长部分λ2545导向至第二滤波器550和第二科勒透镜555直至第二光电二极管560。第一滤波器530和第二滤波器550可被操作来通过阻档(即,吸收)一个波长或一个范围的波长和/或使其反射且使另一波长或另一范围的波长透射来选出所期望的波长或所期望范围的波长。在实施例中,第一滤波器530可被操作来使具有第一波长A1(例如,大约2.125 μπι的波长)的辐射透射且第二滤波器550可被操作来使具有第二波长λ2(例如,大约2.315μπι的波长)的辐射透射。接着具有第一波长λ I (例如,大约2.125 μ m的波长)的辐射提供至第一科勒透镜535和第一光电二极管540且具有第二波长λ 2 (例如,大约2.315 μ m的波长)的辐射提供至第二科勒透镜555和第二光电二极管560。WDM滤波器还可如上文在具有分束器的图2的布置中所讨论般发挥作用。
[0050]图7示出了图3和图5的非成像光学系统的某些组件的特写视图。虽然图7图示接收器单元110的多种组件、模块和/或特征,但是所属领域技术人员将认识到这些组件、模块和/或特征是示例性且接收器单元110可包括任何数量和类型的组件、模块和/或特征。
[0051]如图7中所示,辐射示出于五个代表性位置上,其进入第一滤波器330或530和第一科勒透镜335或535且至光电二极管340或540的不例性Imm直径的主动区域上。同样地,这个布置可图不福射进入第二滤波器350或550和第二科勒透镜355或555且至光电二极管360或560的示例性Imm大小的主动区域上。五个位置包括零偏移位置(0° ) 710、分别±0.5°偏移715和720和分别±1°偏移725和730。入射于光电二极管740的主动区域上的光点735趋向于大于740的主动区域的大小。例如,光点735的直径可以在大约Imm与1.5mm之间。在这个实施例中,当接收器单元110将具有±1°对准误差的福射接收至具有Imm直径的主动区域的光电二极管上时,主动区域仍可被操作来完全接收辐射。因此,这个布置允许接收单元的制造、安装和/或操作期间的对准需求变得容易。类似于场阑390和395的场阑750还可以被包括且如关于图3讨论的场阑般发挥作用。
[0052]图8示出了类似于图3和图5的接收器单元的特写视图,其中传入辐射在对准误差的两个状态中。零偏移辐射805连同分别±1°对准误差辐射810和815 —起示出,其由图3的分束器320或图5的WDM滤波器520分离。通过分束器320或WDM滤波器520使第一福射部分提供至第一滤波器330或530和第一科勒透镜335或535且至第一光电二极管340或540上且使第二辐射部分提供至第二滤波器350或550和第二科勒透镜355或555且至第二光电二极管360或560上。类似于那些场阑390和395的场阑850和855还可被包括且如关于图3讨论的场阑般发挥作用。非成像光学器件的布置在不损失光电二极管上的信号质量下允许传入辐射的至多±1°对准误差。
[0053]图9示出了根据本公开的实施方式的另一示例接收器。虽然图9图示接收器单元905的多种组件、模块和/或特征,但是所属领域技术人员将认识到这些组件、模块和/或特征是示例性且接收器单元965可包括任何数量和类型的组件、模块和/或特征。
[0054]如图9中所图示,辐射910通过接收器单元905的孔隙和物镜915接收且提供至检测器或光电二极管945和955。物镜915布置于接收器单元965内的孔隙附近以将辐射910聚集和导向至光学元件920和925。在实施方式中,光学元件920可以是带通滤波器,其可被操作来使具有(例如)大约第一波长λ 1与大约第二波长λ 2之间的波长的辐射透射且光学元件925可以是波分多路复用(WDM)滤波器,其可被操作来通过波长使辐射910分离。例如,WDM滤波器可被操作来使辐射910分离为第一波长部分930和第二波长
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