分析氣體混合物的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)題為“分析氣體混合物的方法和系統(tǒng)”。呈現(xiàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：用氣體混合物填充的吸收池；鏡兼窗口，其包括充當(dāng)?shù)谝荤R的第一部分和充當(dāng)?shù)谝淮翱诘牡诙糠?；第二鏡；多個(gè)輻射源，用于產(chǎn)生多個(gè)光束，其通過(guò)第一窗口被引導(dǎo)到吸收池內(nèi)、接著該多個(gè)光束在第一鏡與第二鏡之間反射來(lái)照射氣體混合物，從而導(dǎo)致產(chǎn)生通過(guò)第二窗口傳出吸收池的多個(gè)傳送光束；檢測(cè)器，其檢測(cè)多個(gè)傳送光束的至少一個(gè)特性，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)；和處理子系統(tǒng)，其至少基于該一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)來(lái)分析氣體混合物。
【專利說(shuō)明】
分析氣體混合物的方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本文公開(kāi)的主題涉及使用光譜技術(shù)的溶解氣體分析。具體地，主題涉及使用波長(zhǎng)調(diào)制光譜技術(shù)來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量氣體濃度?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]例如變壓器等電氣設(shè)備為了絕緣目的使用例如蓖麻油、礦物油和合成油等流體。 流體的參數(shù)指示電氣部件中的早期故障。流體的參數(shù)除其他事物外還包括總可燃?xì)怏w (TCG)的信息?？偪扇?xì)怏w的示例包括一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、氧氣和氮?dú)?。具體地，一氧化碳和二氧化碳的濃度隨著電氣設(shè)備的熱老化和絕緣退化而增加。此外，碳?xì)浠衔?例如乙炔和乙烯)的濃度由于電暈和起弧引起的介電擊穿而增加。此外，氧氣和氮?dú)獾臐舛戎甘驹O(shè)備的氣體加壓系統(tǒng)的狀況。因此，采用溶解氣體分析(DGA)技術(shù)來(lái)確定在電氣設(shè)備中使用的流體的氣體組成的濃度以預(yù)測(cè)早期故障。
[0003]從設(shè)備提取的流體樣品分析氣體濃度的方法采用光譜技術(shù)。常規(guī)光譜技術(shù)包括離線DGA技術(shù)和基于吸收光譜的技術(shù)。然而，離線DGA技術(shù)受到不確定性問(wèn)題的影響。此外，采用直接吸收光譜信號(hào)的技術(shù)由于差的信噪比而不太靈敏。一般，常規(guī)光譜技術(shù)在有限濃度范圍確定氣體組成的濃度并且基于調(diào)制光束來(lái)提高檢測(cè)靈敏度。來(lái)自光譜技術(shù)(例如波長(zhǎng)調(diào)制光譜技術(shù))的測(cè)量受到氣體的環(huán)境條件的影響，尤其是溶解氣體的環(huán)境壓力條件。
[0004]此外，可需要長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度來(lái)提供吸收光譜技術(shù)中的信噪比。這通過(guò)使用多程池 (MPC)實(shí)現(xiàn)，其中激光束在包含氣體混合物的腔中的兩個(gè)鏡之間反彈。然而，典型的MPC可由于使用多個(gè)光學(xué)元件和多個(gè)激光器而復(fù)雜、笨重且昂貴。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，呈現(xiàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:用氣體混合物填充的吸收池，其包括鏡兼窗口(mirror-cum-window)、第二鏡，該鏡兼窗口包括充當(dāng)?shù)谝荤R的第一部分和充當(dāng)?shù)谝淮翱诘牡诙糠?多個(gè)輻射源，用于產(chǎn)生多個(gè)光束，其通過(guò)第一窗口被引導(dǎo)到吸收池內(nèi)、接著該多個(gè)光束在第一鏡與第二鏡之間反射來(lái)照射氣體混合物，從而導(dǎo)致產(chǎn)生通過(guò)第二窗口傳出吸收池的多個(gè)傳送光束;檢測(cè)器，其檢測(cè)多個(gè)傳送光束的至少一個(gè)特性，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)；和處理子系統(tǒng)，其至少基于該一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)來(lái)分析氣體混合物。
[0006]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，呈現(xiàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用氣體混合物填充的吸收池;第一鏡兼窗口，其包括充當(dāng)?shù)谝荤R的第一部分和充當(dāng)?shù)谝淮翱诘牡诙糠?第二鏡兼窗口，其包括充當(dāng)?shù)诙R的第一部分和充當(dāng)?shù)诙翱诘牡诙糠?多個(gè)輻射源，用于產(chǎn)生多個(gè)光束，其通過(guò)第一窗口被引導(dǎo)到吸收池內(nèi)、接著該多個(gè)光束在第一鏡與第二鏡之間反射來(lái)照射氣體混合物，從而導(dǎo)致產(chǎn)生多個(gè)傳送光束;檢測(cè)器，其檢測(cè)多個(gè)傳送光束的至少一個(gè)特性，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)；和處理子系統(tǒng)，其至少基于一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)來(lái)分析氣體混合物。
[0007]技術(shù)方案1:一種系統(tǒng)，其包括:用氣體混合物填充的吸收池，其包括:鏡兼窗口，其包括充當(dāng)?shù)谝荤R的第一部分和充當(dāng)?shù)谝淮翱诘牡诙糠?第二鏡;多個(gè)福射源，用于產(chǎn)生多個(gè)光束，所述多個(gè)光束通過(guò)所述第一窗口被引導(dǎo)到所述吸收池內(nèi)、接著所述多個(gè)光束在所述第一鏡與所述第二鏡之間反射來(lái)照射所述氣體混合物，從而導(dǎo)致產(chǎn)生通過(guò)所述第二窗口傳出所述吸收池的多個(gè)傳送光束;檢測(cè)器，其檢測(cè)所述多個(gè)傳送光束的至少一個(gè)特性，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)；和處理子系統(tǒng)，其至少基于所述一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)來(lái)分析所述氣體混合物。
[0008]技術(shù)方案2:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述鏡兼窗口和所述檢測(cè)器圍繞所述吸收池的第一端定位。
[0009]技術(shù)方案3:如技術(shù)方案2所述的系統(tǒng)，其中所述第一窗口環(huán)繞所述第一鏡的外圍。
[0010]技術(shù)方案4:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述第一鏡通過(guò)在楔形表面上涂覆圖案化反射材料而制成，其中所述圖案化反射材料包括金、銀、鋁、反射電介質(zhì)或其組合。
[0011]技術(shù)方案5:如技術(shù)方案3所述的系統(tǒng)，其中所述第一窗口的特征在于環(huán)形形狀并且所述第一鏡的特征在于圓形形狀。
[0012]技術(shù)方案6:如技術(shù)方案3所述的系統(tǒng)，其中所述鏡兼窗口進(jìn)一步包括充當(dāng)?shù)诙翱诘牡谌糠?，并且所述第一鏡環(huán)繞所述第二窗口的外圍。
[0013]技術(shù)方案7:如技術(shù)方案6所述的系統(tǒng)，其中所述第一鏡和所述第一窗口的特征在于環(huán)形形狀并且所述第二窗口的特征在于圓形形狀。[〇〇14]技術(shù)方案8:如技術(shù)方案2所述的系統(tǒng)，其中所述第一窗口和所述第二窗口是在所述鏡兼窗口中形成的孔。
[0015]技術(shù)方案9:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述鏡兼窗口和所述第二鏡包括楔形形狀、扁平形狀或凹形形狀中的至少一個(gè)。
[0016]技術(shù)方案10:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)輻射源關(guān)于通過(guò)所述鏡兼窗口中心的軸徑向定位。
[0017]技術(shù)方案11:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)輻射源、所述檢測(cè)器和所述鏡兼窗口圍繞所述吸收池的第一端定位。
[0018]技術(shù)方案12:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)輻射源和所述鏡兼窗口圍繞所述吸收池的第一端定位并且所述檢測(cè)器圍繞所述吸收池的第二端定位，并且其中所述吸收池的第二端與所述吸收池的第一端相對(duì)。
[0019]技術(shù)方案13:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)輻射源采用圓形方式設(shè)置使得所述多個(gè)輻射源的位點(diǎn)不共線。
[0020]技術(shù)方案14:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)輻射源定位在單個(gè)假象平面上，或所述多個(gè)輻射源定位在不同假象平面上。
[0021]技術(shù)方案15:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)輻射源定位在離彼此大致相等的角距離處。
[0022]技術(shù)方案16:如技術(shù)方案2所述的系統(tǒng)，其中在所述吸收池的第一端周圍定位的第一鏡的反射表面面對(duì)在所述吸收池的第二端周圍定位的第二鏡的反射表面。
[0023]技術(shù)方案17: —種系統(tǒng)，其包括:用氣體混合物填充的吸收池，其包括:第一鏡兼窗口，其包括充當(dāng)?shù)谝荤R的第一部分和充當(dāng)?shù)谝淮翱诘牡诙糠?第二鏡兼窗口，其包括充當(dāng)?shù)诙R的第一部分和充當(dāng)?shù)诙翱诘牡诙糠?多個(gè)輻射源，用于產(chǎn)生多個(gè)光束，其通過(guò)所述第一窗口被引導(dǎo)到所述吸收池內(nèi)、接著所述多個(gè)光束在所述第一鏡與所述第二鏡之間反射來(lái)照射所述氣體混合物，從而導(dǎo)致產(chǎn)生多個(gè)傳送光束;檢測(cè)器，其檢測(cè)所述多個(gè)傳送光束的至少一個(gè)特性，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào);和處理子系統(tǒng)，其至少基于所述一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)來(lái)分析所述氣體混合物。
[0024]技術(shù)方案18:如技術(shù)方案17所述的系統(tǒng)，其中所述第一窗口環(huán)繞所述第一鏡兼窗口中第一鏡的外圍，并且所述第二鏡環(huán)繞所述第二鏡兼窗口的第二窗口的外圍。
[0025]技術(shù)方案19:如技術(shù)方案17所述的系統(tǒng)，其中所述第一鏡兼窗口和所述多個(gè)福射源在所述吸收池的第一端周圍定位，并且所述第二鏡兼窗口和所述檢測(cè)器在所述吸收池的第二端周圍定位，其中所述第二端與所述吸收池的第一端相對(duì)?！靖綀D說(shuō)明】
[0026]當(dāng)參考附圖(其中所有圖中類似的符號(hào)代表類似部件)閱讀下列詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他特征和方面將變得更好理解，其中:圖1是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例用于分析氣體混合物的氣體分析器系統(tǒng)的框圖的示例；圖2(A)示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在圖1中示出的箭頭方向查看時(shí)鏡兼窗口的視圖；圖2(B)示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例在圖1中示出的箭頭方向查看時(shí)鏡兼窗口的視圖；以及圖3是根據(jù)本系統(tǒng)的某些實(shí)施例用于分析氣體混合物的氣體分析器系統(tǒng)的框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0027]除非另外限定，本文使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與由本公開(kāi)所屬的領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。術(shù)語(yǔ)“一”不指示數(shù)量的限制，相反指示存在所引用項(xiàng)中的至少一個(gè)。術(shù)語(yǔ)“或”意指為包括性的并且表示所列項(xiàng)目中的一個(gè)、一些或全部?！鞍ā?、“包含”或 “具有”及其變化形式在本文的使用意指包含之后列出的項(xiàng)目和其等同物以及另外的項(xiàng)目。 術(shù)語(yǔ)“控制系統(tǒng)”或“控制器”可包括單個(gè)部件或多個(gè)部件，其是主動(dòng)和/或被動(dòng)的，并且連接或用別的方式耦合在一起來(lái)提供描述的功能或多個(gè)功能。
[0028]圖1是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例用于分析氣體混合物102的氣體分析器系統(tǒng)100的框圖的示例。在目前預(yù)想的配置中，系統(tǒng)100是電磁輻射吸收光譜設(shè)備。系統(tǒng)100包括吸收池 104,其用氣體混合物102填充。吸收池104例如可以是圓柱體或立方體。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)需要檢測(cè)大氣中存在的氣體時(shí)，吸收池104可暴露于大氣。
[0029]系統(tǒng)100包括定位在吸收池104的第一端108處的鏡兼窗口 106、和定位在第二端 112(其與吸收池104的第一端108相對(duì))處的第二鏡110。鏡兼窗口 106包括充當(dāng)?shù)谝荤R114的第一部分114和充當(dāng)?shù)谝淮翱?116的第二部分116。鏡兼窗口 106和第二鏡110定位在吸收池 104的相對(duì)端108、112上使得第一鏡114的反射表面115面對(duì)第二鏡110的反射表面119。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，鏡兼窗口 106是圓形板或方形板。在一個(gè)實(shí)施例中，第二窗口 116 環(huán)繞第一鏡114的外圍。鏡兼窗口 106可由包括楔形襯底的材料制成，例如熔融石英、準(zhǔn)分子級(jí)熔融石英、氟化鈣、硒化鋅、氟化鎂、鍺、玻璃、藍(lán)寶石或類似物?？衫缁谳椛洳ㄩL(zhǎng)范圍來(lái)選擇材料。襯底的材料應(yīng)是這樣的，其使得它傳送入射激光輻射。第一鏡114例如通過(guò)在楔形襯底上涂覆圖案化反射材料而制成。圖案化反射材料例如可包括金、銀、鋁、反射電介質(zhì)或類似物。在一個(gè)實(shí)施例中，鏡兼窗口 106進(jìn)一步包括第三部分118，其充當(dāng)?shù)诙翱?118。 在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)吸收池104暴露于環(huán)境時(shí)，第一窗口 116和/或第二窗口 118是在鏡兼窗口 106中形成的孔。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)鏡兼窗口 106包括第二窗口 118時(shí)，則第一窗口 116 和/或第一鏡114在形狀上是環(huán)形，并且第二窗口 118在形狀上可以是圓形但在形狀上不是環(huán)形，并且第一鏡114環(huán)繞圓形第二窗口 118的外圍。[〇〇31]圖2(A)示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在圖1中示出的箭頭117的方向查看時(shí)鏡兼窗口 106的視圖200。在圖2(A)的實(shí)施例中，鏡兼窗口 106包括第一鏡114、第一窗口 116和第二窗口 118。 盡管在圖2(A)的實(shí)施例中鏡兼窗口 106、第一鏡114、第一窗口 116和第二窗口 118是圓形的， 然而鏡兼窗口 106、第一鏡114、第一窗口 116和第二窗口 118可具有任何其他形狀。如在圖2 (A)中不出的，第一窗口 116環(huán)繞第一鏡114的外圍，并且第一鏡114環(huán)繞第二窗口 118的外圍。此外，在圖2A的實(shí)施例中，第一鏡114和第一窗口 116具有環(huán)形形狀，并且第二窗口 118具有圓形形狀而不是環(huán)形形狀。
[0032]返回參考圖1，在某些實(shí)施例中，鏡兼窗口 106可不包括第二窗口 118。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)鏡兼窗口 106不包括第二窗口 118時(shí)，則第一鏡114在形狀上是圓形而不是環(huán)形形狀。圖2(B)示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例在圖1中示出的箭頭117的方向查看時(shí)鏡兼窗口 106’的視圖202。圖2(B)示出鏡兼窗口 106’的視圖，其包括第一鏡114和第一窗口 116,并且不包括第二窗口 118。如在圖2(B)中示出的，第一窗口 116在形狀上是環(huán)形，第一鏡114在形狀上是圓形但在形狀上不是環(huán)形。此外，第一窗口 116環(huán)繞第一鏡114的外圍。
[0033]返回參考圖1，由于第一鏡114和第一窗口 116,單個(gè)鏡兼窗口 106充當(dāng)一個(gè)或多個(gè)窗口和鏡。在目前預(yù)想的配置，鏡兼窗口 106能夠通過(guò)圍繞第一鏡114外圍的第一窗口 116將光傳送到吸收池104內(nèi)，并且圍繞第一鏡114的中心或環(huán)形區(qū)域反射光。此外，在鏡兼窗口 106中存在第二窗口 118時(shí)的實(shí)施例中，鏡兼窗口 106此外能夠通過(guò)第二窗口 118并且在第二窗口 118的中心周圍傳出光。[〇〇34] 此外，系統(tǒng)100包括多個(gè)輻射源120、122、124。在目前預(yù)想的配置中，輻射源120、 122、124是可調(diào)諧輻射源。盡管目前預(yù)想的配置示出三個(gè)輻射源120、122、124，然而系統(tǒng)100 可包括更多或更少的輻射源。輻射源120、122、124例如可以是相干源、非相干源、可見(jiàn)光源、 紅外光源或類似物。相干源例如是可調(diào)諧激光源、二極管激光器、激光器、量子級(jí)聯(lián)激光器或類似物。非相干源可以是發(fā)光二極管(LED)。輻射源120、122、124可關(guān)于通過(guò)鏡兼窗口 106 的中心的軸105徑向定位。輻射源120、122、124例如可在離彼此約最遠(yuǎn)可能距離處定位。特別地，在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)輻射源120、122、124可定位在離彼此大致相等的角距離處。例如，在目前預(yù)想的配置中，輻射源120、122、124呈圓形定位在離彼此約120度的角距離處。在一個(gè)實(shí)施例中，輻射源120、122、124中的一個(gè)或多個(gè)以可調(diào)整溫度、電流、準(zhǔn)直和指向安裝在外殼中。在一個(gè)實(shí)施例中，輻射源120、122、124中的每個(gè)以可調(diào)整溫度、電流、準(zhǔn)直和指向安裝在獨(dú)立外殼中。在一個(gè)實(shí)施例中，輻射源120、122、124中的每個(gè)定位在單個(gè)假象平面上。在另一個(gè)實(shí)施例中，輻射源120、122、124中的一個(gè)或多個(gè)在不同假象平面上。在目前預(yù)想的配置中，多個(gè)輻射源120、122、124采用圓形方式設(shè)置使得多個(gè)輻射源120、122、124的位點(diǎn)不共線。
[0035] 輻射源120、122、124產(chǎn)生多個(gè)光束126、128、130并且將其引導(dǎo)到吸收池104內(nèi)。在目前預(yù)想的配置中，第一輻射源120產(chǎn)生第一光束126并且將其引導(dǎo)到吸收池104內(nèi)。相似地，第二輻射源122產(chǎn)生第二光束128并且將其引導(dǎo)到吸收池104內(nèi)。另外，第三輻射源124產(chǎn)生第三光束130并且將其引導(dǎo)到吸收池104內(nèi)。注意由于系統(tǒng)100的空間約束和二維視圖，在吸收池104內(nèi)部未示出第三光束130并且經(jīng)由虛線示出它。在一個(gè)實(shí)施例中，在時(shí)戳t，輻射源120、122、124同時(shí)產(chǎn)生光束126、128、130,其由相對(duì)于彼此不同的吸收波長(zhǎng)和不同的調(diào)制頻率表征。[〇〇36]光束126、128、130到吸收池104內(nèi)的引導(dǎo)照射吸收池104中填充的氣體混合物102。 在目前預(yù)想的配置中，吸收池104是多程吸收池104并且因此光束126、128、130在第一鏡114 與第二鏡110之間多次反射來(lái)增加長(zhǎng)度不變的吸收池104中光束126、128、130的總光程長(zhǎng)度以提高氣體分析器系統(tǒng)100的檢測(cè)靈敏度和分析靈敏度。氣體混合物102被光束126、128、 130的照射導(dǎo)致氣體混合物102吸收光束126、128、130的光子。例如，當(dāng)?shù)谝还馐?26由氣體混合物102中存在的第一個(gè)體氣體61的吸收波長(zhǎng)W1表征時(shí)，則氣體混合物102中存在的第一個(gè)體氣體G1吸收第一光束126的至少一些光子。相似地，當(dāng)?shù)诙馐?28由氣體混合物102中存在的第二個(gè)體氣體G2的吸收波長(zhǎng)W2表征時(shí)，則第二個(gè)體氣體G2吸收第二光束128的至少一些光子。相似地，當(dāng)?shù)谌馐?30由氣體混合物102中存在的第三個(gè)體氣體G3的吸收波長(zhǎng) W3表征時(shí)，則第三個(gè)體氣體G3吸收第三光束130的至少一些光子。[〇〇37] 光束126、128、130的光子被氣體混合物102的吸收改變光束126、128、130的一個(gè)或多個(gè)特性。在下文，改變的光束126、128、130稱為“傳送光束”。在目前預(yù)想的配置中，第一光束126的光子的吸收改變第一光束126的至少一個(gè)特性來(lái)產(chǎn)生第一傳送光束132。相似地，在目前預(yù)想的配置中，第二光束128的光子被氣體混合物102的吸收改變第二光束128的至少一個(gè)特性來(lái)產(chǎn)生第二傳送光束134。此外，第二光束130的吸收改變第三光束130的至少一個(gè)特性來(lái)產(chǎn)生第三傳送光束(由于空間約束而未在圖1中示出)。
[0038]系統(tǒng)100進(jìn)一步包括操作耦合于吸收池104的檢測(cè)器136。檢測(cè)器136的位置基于鏡兼窗口 106中第二窗口 118的存在或缺乏。因?yàn)樵谀壳邦A(yù)想的配置中，鏡兼窗口 106包括第二窗口 118,因此檢測(cè)器136和第二窗口 114定位在吸收池104的相同端108處，并且檢測(cè)器136 與鏡兼窗口 106平行。系統(tǒng)100的另一個(gè)實(shí)施例(其中鏡兼窗口 106不包括第二窗口 118,其導(dǎo)向檢測(cè)器136的另一個(gè)位置)參考圖3示出。[〇〇39] 檢測(cè)器136接收第一傳送光束132、第二傳送光束134和第三傳送光束(未示出)。此夕卜，檢測(cè)器136基于傳送光束132、134的至少一個(gè)特性產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)。傳送光束 132、134的特性例如可包括傳送光束132、134的強(qiáng)度和/或能量。在目前預(yù)想的配置中，檢測(cè)器136基于第一傳送光束132的特性確定第一響應(yīng)信號(hào)137。此外，在目前預(yù)想的配置中，檢測(cè)器136基于第二傳送光束134的特性確定第二響應(yīng)信號(hào)138。相似地，檢測(cè)器136可基于第三傳送光束(未示出)的特性確定第三響應(yīng)信號(hào)(未示出)。注意盡管在目前預(yù)想的配置中產(chǎn)生三個(gè)響應(yīng)信號(hào)137、138,可基于系統(tǒng)100中使用的輻射源數(shù)量產(chǎn)生超過(guò)或不到三個(gè)響應(yīng)信號(hào)。響應(yīng)信號(hào)137、138例如代表作為波長(zhǎng)函數(shù)的傳送光束132、134的強(qiáng)度。
[0040]此外，系統(tǒng)100包括與檢測(cè)器136操作通信的處理子系統(tǒng)140。該處理子系統(tǒng)140包括至少一個(gè)算術(shù)邏輯單元、微處理器、通用控制器或處理器陣列來(lái)執(zhí)行期望運(yùn)算或運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序。處理子系統(tǒng)140包括存儲(chǔ)器142。該存儲(chǔ)器142可以是非暫時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)。例如，存儲(chǔ)器142可以是動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)設(shè)備、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)設(shè)備、閃存或其他存儲(chǔ)器設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器142可包括非易失性存儲(chǔ)器或相似的永久存儲(chǔ)設(shè)備、例如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等媒體、壓縮盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)設(shè)備、數(shù)字多功能盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(DVD-ROM)設(shè)備、數(shù)字多功能盤(pán)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DVD-RAM)設(shè)備、數(shù)字多功能盤(pán)可重寫(xiě)(DVD-RW)設(shè)備、閃存設(shè)備或其他非易失性存儲(chǔ)設(shè)備。[〇〇411處理子系統(tǒng)140接收響應(yīng)信號(hào)137、138。在目前預(yù)想的配置中，對(duì)處理子系統(tǒng)140編程以至少基于響應(yīng)信號(hào)137、138分析氣體混合物102。例如，處理子系統(tǒng)140可應(yīng)用比爾朗伯定律以基于氣體混合物102對(duì)確定波長(zhǎng)的光束126、128、130的吸收量測(cè)量氣體混合物102中存在的個(gè)體氣體的濃度。光束126、128、130的吸收量例如可基于光束126、128、130的強(qiáng)度和響應(yīng)信號(hào)137、138來(lái)確定。[〇〇42]在目前預(yù)想的配置中，處理子系統(tǒng)140可基于氣體混合物102對(duì)光束126的吸收量確定氣體混合物102中個(gè)體氣體G1的存在和濃度，其中光束126的吸收量可基于響應(yīng)信號(hào) 137和光束126的強(qiáng)度確定。相似地，在目前預(yù)想的配置中，處理子系統(tǒng)140可基于氣體混合物102對(duì)光束128的吸收量確定氣體混合物102中個(gè)體氣體G2的存在和濃度，其中光束128的吸收量可基于響應(yīng)信號(hào)138和氣體混合物102中光束128的強(qiáng)度確定。相似地，處理子系統(tǒng) 140可至少基于第二響應(yīng)信號(hào)138的特性確定個(gè)體氣體G2的存在和濃度。
[0043]現(xiàn)在參考圖3,呈現(xiàn)根據(jù)本系統(tǒng)的某些實(shí)施例用于分析氣體混合物102的氣體分析器系統(tǒng)100’的框圖。特別地，氣體分析器系統(tǒng)100’是圖1中呈現(xiàn)的系統(tǒng)100的實(shí)施例。在目前預(yù)想的配置中，系統(tǒng)100’包括第一鏡兼窗口 302和第二鏡兼窗口 304。該第一鏡兼窗口 302定位在吸收池104的第一端108上并且第二鏡兼窗口 304定位在吸收池104的相對(duì)端112上。在目前預(yù)想的配置中，第一鏡兼窗口 302與參考圖2B示出的鏡兼窗口 106’相似，其包括環(huán)繞第一鏡114外圍的第一窗口 116并且不包括第二窗口 118。此外，第二鏡兼窗口 304包括充當(dāng)?shù)诙R306的第一部分306和充當(dāng)?shù)诙翱?08的第二部分308。在目前預(yù)想的配置中，第一窗口 116環(huán)繞第一鏡兼窗口 106的第一鏡114的外圍，并且第二鏡306環(huán)繞第二窗口308的外圍。 第二鏡306環(huán)繞第二窗口 308的外圍。在目前預(yù)想的配置中，第二鏡306在形狀上是環(huán)繞圓形和非環(huán)形第二窗口 308的環(huán)形。如在圖3中示出的，第一鏡兼窗口 302和輻射源120、122、124 定位在吸收池104的第一端108周圍，并且第二鏡兼窗口 304和檢測(cè)器136定位在吸收池104 的第二端112周圍。[〇〇44]與圖1相似，輻射源120、122、124產(chǎn)生光束126、128、130并且將其分別引導(dǎo)到吸收池104內(nèi)來(lái)照射氣體混合物102,從而導(dǎo)致產(chǎn)生傳送光束132、134。檢測(cè)器136從吸收池104接收傳輸光束132、134并且基于傳送光束132、134的至少一個(gè)特性產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)137、138。此夕卜，如參考圖1論述的，處理子系統(tǒng)140從檢測(cè)器136接收響應(yīng)信號(hào)137、138,并且至少基于響應(yīng)信號(hào)136、138分析氣體混合物102。例如，處理子系統(tǒng)140可使用比爾朗伯定律分析氣體混合物102。
[0045]盡管本文僅說(shuō)明和描述本發(fā)明的某些特征，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將想到許多修改和改變。因此，理解附上的權(quán)利要求意在涵蓋所有這樣的修改和改變，它們落入本發(fā)明的真正精神內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種系統(tǒng)，其包括:用氣體混合物填充的吸收池，其包括:鏡兼窗口，其包括充當(dāng)?shù)谝荤R的第一部分和充當(dāng)?shù)谝淮翱诘牡诙糠郑坏诙R；多個(gè)輻射源，用于產(chǎn)生多個(gè)光束，所述多個(gè)光束通過(guò)所述第一窗口被引導(dǎo)到所述吸收 池內(nèi)、接著所述多個(gè)光束在所述第一鏡與所述第二鏡之間反射來(lái)照射所述氣體混合物，從 而導(dǎo)致產(chǎn)生通過(guò)所述第二窗口傳出所述吸收池的多個(gè)傳送光束；檢測(cè)器，其檢測(cè)所述多個(gè)傳送光束的至少一個(gè)特性，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信 號(hào);和處理子系統(tǒng)，其至少基于所述一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)來(lái)分析所述氣體混合物。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述鏡兼窗口和所述檢測(cè)器圍繞所述吸收池的第一端定位。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第一窗口環(huán)繞所述第一鏡的外圍。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一鏡通過(guò)在楔形表面上涂覆圖案化反射材料 而制成，其中所述圖案化反射材料包括金、銀、鋁、反射電介質(zhì)或其組合。5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述第一窗口的特征在于環(huán)形形狀并且所述第一鏡 的特征在于圓形形狀。6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述鏡兼窗口進(jìn)一步包括充當(dāng)?shù)诙翱诘牡谌糠郑?并且所述第一鏡環(huán)繞所述第二窗口的外圍。7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述第一鏡和所述第一窗口的特征在于環(huán)形形狀并 且所述第二窗口的特征在于圓形形狀。8.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第一窗口和所述第二窗口是在所述鏡兼窗口中 形成的孔。9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述鏡兼窗口和所述第二鏡包括楔形形狀、扁平形狀 或凹形形狀中的至少一個(gè)。10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)輻射源關(guān)于通過(guò)所述鏡兼窗口中心的軸徑 向定位。
【文檔編號(hào)】G01N21/25GK106018291SQ201610172148
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】M.M.邁爾斯, D.P.羅賓遜, S.麥蒂, N.卡伍里塞圖馬達(dá)文
【申請(qǐng)人】通用電氣公司