ОПТИЧЕСКИЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР И ДАТЧИК ГЛУБИНЫ ЖИДКОСТИ

1. Оптический химический анализатор, содержащий:
источник первой величины излучения,
оптический модуль, сконфигурированный с возможностью направлять первую величину излучения так, что она падает на или проходит через цель в местоположении цели,
при этом оптический модуль дополнительно сконфигурирован с возможностью принимать вторую величину излучения комбинационного рассеяния от цели и направлять вторую величину излучения в модуль преобразования Фурье пространственной интерференции (SIFT), при этом модуль SIFT включает в себя первый дисперсионный элемент и второй дисперсионный элемент, при этом модуль SIFT сконфигурирован так, что часть второй величины излучения принимается посредством первого дисперсионного элемента и интерферирует с частью второй величины излучения, принимаемой посредством второго дисперсионного элемента, чтобы формировать картину интерференции; при этом модуль SIFT дополнительно содержит детектор, сконфигурированный с возможностью захватывать изображение, по меньшей мере, части картины интерференции и вырабатывать сигнал детектора на основе захваченного изображения; и
процессор, сконфигурированный с возможностью принимать сигнал детектора от детектора и выполнять преобразование Фурье над сигналом детектора, чтобы, тем самым, получать частотный спектр второй величины излучения.
2. Оптический химический анализатор по п. 1, в котором цель располагается в газе в среде высокого давления.
3. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, в котором цель располагается в сосуде, и, по выбору, в котором сосуд является газопроводом.
4. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, в котором оптический химический анализатор сконфигурирован так, что располагается в отдаленном положении по отношению к местоположению цели, так что расстояние вдоль пути пучка каждой из первой и второй величин излучения между местоположением цели
и любым оптическим компонентом оптического модуля, через который проходят первая или вторая величины излучения при использовании, больше, чем приблизительно 30 см.
5. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, в котором первая величина излучения является, по существу, монохроматической и, по существу, когерентной.
6. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, в котором процессор сконфигурирован с возможностью обрабатывать частотный спектр второй величины излучения и, тем самым, идентифицировать присутствие вещества в цели и/или определять концентрацию вещества в цели.
7. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, в котором оптический модуль дополнительно содержит фильтр подавления, сконфигурированный с возможностью, по существу, не допускать, чтобы компонента второй величины излучения, которая имеет частоту, которая является, по существу, такой же, как частота первой величины излучения, достигала модуля SIFT.
8. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, в котором оптический модуль включает в себя оптическое волокно, вдоль которого передаются первая и вторая величины излучения.
9. Оптический химический анализатор по п. 8, дополнительно содержащий первый оптический фильтр, расположенный на первом конце оптического волокна, и второй оптический фильтр, расположенный на втором конце оптического волокна, при этом первый оптический фильтр выбирается из группы, состоящей из оптического полосно-пропускающего фильтра, оптического полосно-заграждающего фильтра и оптического ограничивающего фильтра; и при этом второй оптический фильтр выбирается из группы состоящей из оптического полосно-пропускающего фильтра, оптического полосно-заграждающего фильтра и оптического ограничивающего фильтра; и при этом первый и второй оптические фильтры сконфигурированы с возможностью принимать излучение и ориентированы так, что оптическая ось каждого из первого и второго оптических фильтров является непараллельной по отношению к оптической оси принимаемого излучения.
10. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, в
котором модуль SIFT содержит устройство разделения пучка, сконфигурированное с возможностью разделять вторую величину излучения на: часть второй величины излучения, которая принимается посредством первого дисперсионного элемента, и часть второй величины излучения, принимаемую посредством второго дисперсионного элемента.
11. Оптический химический анализатор по п. 10, в котором первый и второй дисперсионные элементы являются первой и второй дифракционными решетками соответственно, и при этом плоскость каждой из первой и второй дифракционных решеток является неперпендикулярной по отношению к оптической оси частей второй величины излучения, которые принимаются посредством первой и второй дифракционных решеток соответственно.
12. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, в котором детектор содержит датчик CCD или CMOS.
13. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, дополнительно содержащий модуль обнаружения цели, при этом модуль обнаружения цели сконфигурирован с возможностью обнаруживать изменение в присутствии требуемого класса цели и выводить сигнал изменения цели, когда предварительно определенное изменение в присутствии требуемого класса цели обнаруживается.
14. Оптический химический анализатор по п. 13, в котором оптический химический анализатор сконфигурирован так, что, по меньшей мере, часть оптического химического анализатора входит во включенное состояние из выключенного состояния на основе сигнала изменения цели, который выводится модулем обнаружения цели;
и, по выбору, в котором упомянутая, по меньшей мере, часть оптического химического анализатора, которая входит во включенное состояние из выключенного состояния, является источником первой величины излучения и/или детектором.
15. Оптический химический анализатор по п. 13, в котором модуль обнаружения цели содержит датчик глубины жидкости;
и, по выбору, в котором контроллер датчика глубины жидкости сконфигурирован с возможностью выводить сигнал изменения цели,
когда мера глубины жидкости превосходит предварительно определенный порог.
16. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, в котором оптический модуль сконфигурирован с возможностью направлять первую величину излучения так, что первая величина излучения проходит через свободное пространство непосредственно перед падением на цель, и при этом оптический модуль сконфигурирован так, что вторая величина излучения от цели проходит через свободное пространство до того, как вторая величина излучения обеспечивается в модуль SIFT; и при этом свободное пространство содержит текучую среду.
17. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, дополнительно содержащий устройство формирования изображений; при этом устройство формирования изображений сконфигурировано с возможностью формировать изображение, по меньшей мере, части цели;
и, по выбору, в котором оптический химический анализатор дополнительно содержит контроллер формирования изображений, при этом контроллер формирования изображений сконфигурирован так, что он избирательно питает энергией устройство формирования изображений на основе сигнала детектора.
18. Оптический химический анализатор по п. 3, в котором оптический химический анализатор сконфигурирован так, что располагается вне сосуда.
19. Оптический химический анализатор по п. 18, дополнительно содержащий окно, которое сконфигурировано так, что смонтировано на сосуде, при этом окно является, по существу, прозрачным для первой и второй величин излучения, при этом источник сконфигурирован так, что, при использовании, первая и вторая величины излучения проходят через окно;
и, по выбору, в котором оптический химический анализатор дополнительно содержит нагреватель, при этом нагреватель находится в тепловой связи с упомянутым окном и сконфигурирован с возможностью нагревать окно, при этом оптический химический анализатор дополнительно содержит тепловой изолятор, который термически изолирует нагреватель от сосуда.
20. Оптический химический анализатор по п. 19, дополнительно содержащий продувочный канал, первый конец которого сконфигурирован так, что находится в гидродинамической связи с частью окна, которое находится в гидродинамической связи с текучей средой, содержащейся в сосуде, и второй конец которого находится в гидродинамической связи с внешней областью сосуда; при этом продувочный канал дополнительно содержит закрывающий элемент, который в нормальной, закрытой конфигурации, по существу, предотвращает поток текучей среды между первым и вторым концами продувочного канала, и который в открытой конфигурации делает возможным поток текучей среды между первым и вторым концами продувочного канала.
21. Оптический химический анализатор по п. 1 или 2, дополнительно содержащий модуль обнаружения аэрозоля, при этом модуль обнаружения аэрозоля включает в себя первый датчик интенсивности, сконфигурированный с возможностью измерять интенсивность величины излучения, которая направляется на текучую среду, перед тем, как она падает на текучую среду, второй датчик интенсивности, сконфигурированный с возможностью измерять интенсивность величины излучения, которая является излучением, которое рассеивается обратно текучей средой, и процессор, сконфигурированный с возможностью сравнивать интенсивность, измеренную посредством первого датчика интенсивности, и интенсивность, измеренную посредством второго датчика интенсивности, чтобы определять меру, показывающую количество аэрозоля внутри текучей среды;
и, по выбору, в котором величина излучения, которая направляется на текучую среду, является первой величиной излучения.
22. Способ анализа цели с использованием оптического химического анализатора, в котором оптический химический анализатор содержит:
источник излучения; оптический модуль; процессор и модуль преобразования Фурье пространственной интерференции (SIFT), включающий в себя первый и второй дисперсионные элементы и детектор;
при этом способ содержит:
формирование источником излучения первой величины излучения;
направление оптическим модулем первой величины излучения так, что оно падает на или направляется через цель в местоположении цели;
прием оптическим модулем второй величины излучения комбинационного рассеяния от цели;
направление оптическим модулем второй величины излучения в модуль SIFT;
прием модулем SIFT второй величины излучения;
прием первым дисперсионным элементом первой части второй величины излучения;
прием вторым дисперсионным элементом второй части второй величины излучения;
при этом первая часть второй величины излучения, принимаемая посредством первого дисперсионного элемента, интерферирует со второй частью второй величины излучения, принимаемой посредством второго дисперсионного элемента, чтобы формировать картину интерференции;
захват детектором изображения, по меньшей мере, части картины интерференции;
выработку детектором сигнала детектора на основе захваченного изображения;
прием процессором сигнала детектора от детектора; и
выполнение процессором преобразования Фурье над сигналом детектора, чтобы, тем самым, получать частотный спектр второй величины излучения.