САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК
SELF-CLEANING OPTICAL SENSOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Данное раскрытие сущности относится к оптическим датчикам, а более конкретно к регулированию текучей среды в оптических датчиках.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Водные химические растворы используются во множестве случаев. Например, в различных вариантах применения, водные растворы для очистки используются для того, чтобы очищать, санировать и/или дезинфицировать кухни, ванные комнаты, школы, больницы, промышленные предприятия и другие аналогичные объекты. Водные растворы для очистки типично включают в себя одну или более химических частиц, растворенных в воде. Химические частицы передают различные функциональные свойства воде, к примеру, очищающие свойства, антибактериальную активность и т.п. Измерение концентрации химических частиц в водном растворе перед использованием может быть полезным для того, чтобы понимать свойства раствора и определять то, требуется или нет регулирование. Например, мониторинг химических растворов может быть, в частности, полезным во многих промышленных вариантах применения. В некоторых случаях, мониторинг практически в реальном времени используется для того, чтобы определять концентрацию химического продукта в растворе для очистки и затем регулировать концентрацию химического реагента во время короткого периода очистки. В других случаях, измерения могут быть проведены на периодической основе, чтобы поддерживать номинальную концентрацию химического реагента в растворе в течение время сравнительно длительного периода работы.
[0003] Оптический датчик представляет собой один тип устройства, которое может быть использовано для того, чтобы анализировать химический раствор. Оптический датчик может направлять свет через оптическое окно в раствор текучей среды и принимать свет из текучей среды через оптическое окно. Оптический датчик может направлять и принимать свет через идентичное оптическое окно или различные оптические окна. В любом случае, оптический датчик может определять характеристику раствора текучей среды на основе света, принимаемого из раствора текучей среды. Например, оптический датчик может определять концентрацию химических частиц в текучей среде на основе длины волны и/или абсолютной величины света, принимаемого из текучей среды.
[0004] В некоторых вариантах применения, оптический датчик может быть использован для того, чтобы определять характеристику текучей среды, которая содержит загрязняющий материал. В таком случае, оптическое окно оптического датчика может становиться загрязненным, ограничивая количество света, направляемого и/или принимаемого через оптическое окно. Когда свет ограничивается, оптический датчик может не определять характеристику раствора текучей среды с такой точностью, как тогда, когда оптическое окно является сравнительно более чистым. Например, оптический датчик может считать уменьшенную абсолютную величину принимаемого света из раствора текучей среды признаком раствора текучей среды, имеющего более низкую концентрацию химических частиц, а не приписывать уменьшенное количество света загрязняющим помехам.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] В общем, это раскрытие сущности направлено на оптические датчики и оптические технологии для определения характеристики текучей среды, такой как, например, водный химический раствор. В некоторых примерах, оптический датчик включает в себя проточную камеру и головку датчика, которая сконфигурирована с возможностью вставки в проточную камеру. Головка датчика может определять характеристику текучей среды по мере того, как текучая среда протекает через проточную камеру. Например, головка датчика может оптически анализировать текучую среду для того, чтобы определять концентрацию химических частиц в текучей среде.
[0006] Когда оптический датчик используется для того, чтобы анализировать текучую среду, которая содержит загрязняющий материал, загрязняющий материал может осаждаться в оптическом датчике. Если загрязняющий материал накапливается в оптическом датчике, загрязняющий материал может уменьшать или полностью блокировать пропускание или прием света в/из текучей среды посредством оптического датчика. Когда это происходит, оптический датчик может не иметь возможности оптически анализировать текучую среду с точностью, требуемой посредством некоторых вариантов применения.
[0007] В некоторых примерах в соответствии с этим раскрытием сущности, описывается оптический датчик, который включает в себя проточную камеру, имеющую впускной порт для приема текучей среды для оптического анализа посредством головки датчика. Впускной порт может задавать сопло для текучей среды, которое сконфигурировано с возможностью направлять текучую среду, входящую в проточную камеру, к оптическому окну головки датчика. При работе, текучая среда может проходить через впускной порт и выпускаться из сопла для текучей среды, с тем чтобы воздействовать под давлением на оптическое окно датчика. Сила входящей текучей среды, воздействующей под давлением на оптическое окно, может предотвращать накопление загрязняющего материала на оптическом окне и/или помогать удалять накопленный загрязняющий материал с оптического окна.
[0008] В одном примере, описывается оптический датчик, который включает в себя головку датчика и проточную камеру. Головка датчика включает в себя первое оптическое окно, второе оптическое окно, по меньшей мере, один источник света и, по меньшей мере, один детектор. По меньшей мере, один источник света сконфигурирован с возможностью излучать свет через первое оптическое окно в поток текучей среды, и, по меньшей мере, один детектор сконфигурирован с возможностью обнаруживать флуоресцентные излучения через второе оптическое окно из потока текучей среды. Помимо этого, в этом примере, проточная камера включает в себя корпус, задающий полость, в которую вставляется головка датчика, впускной порт, сконфигурированный с возможностью передавать поток текучей среды за пределами полости внутрь полости, и выпускной порт, сконфигурированный с возможностью передавать поток текучей среды изнутри полости обратно за пределы полости. Согласно примеру, впускной порт задает первое сопло для текучей среды, сконфигурированное с возможностью направлять часть потока текучей среды к первому оптическому окну, и второе сопло для текучей среды, сконфигурированное с возможностью направлять часть потока текучей среды ко второму оптическому окну.
[0009] В другом примере, описывается способ, который включает в себя направление текучей среды через первое сопло для текучей среды проточной камеры к первому оптическому окну головки датчика и направление текучей среды через второе сопло для текучей среды проточной камеры ко второму оптическому окну головки датчика. В примере, головка датчика включает в себя, по меньшей мере, один источник света, сконфигурированный с возможностью излучать свет через первое оптическое окно в поток текучей среды, и, по меньшей мере, один детектор, сконфигурированный с возможностью обнаруживать флуоресцентные излучения через второе оптическое окно из потока текучей среды.
[0010] В другом примере, описывается система с оптическим датчиком, которая включает в себя оптический датчик, источник жидкости, источник газа и контроллер. Оптический датчик включает в себя головку датчика с оптическим окном, по меньшей мере, один источник света, сконфигурированный с возможностью излучать свет через оптическое окно в поток текучей среды, и, по меньшей мере, один детектор, сконфигурированный с возможностью обнаруживать флуоресцентные излучения через оптическое окно из потока текучей среды. Оптический датчик также включает в себя проточную камеру с корпусом, задающим полость, в которую вставляется головка датчика, впускной порт сконфигурирован с возможностью передавать поток текучей среды за пределами полости внутрь полости, и выпускной порт, сконфигурированный с возможностью передавать поток текучей среды изнутри полости обратно за пределы полости. Впускной порт задает сопло для текучей среды, сконфигурированное с возможностью направлять поток текучей среды к оптическому окну. Согласно примеру, источник жидкости сконфигурирован с возможностью подавать поток текучей среды, передаваемый через впускной порт, и источник газа также сконфигурирован с возможностью подавать поток текучей среды, передаваемый через впускной порт. Пример дополнительно указывает то, что контроллер сконфигурирован с возможностью управлять источником газа таким образом, чтобы переводить источник газа в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой, с тем чтобы откачивать жидкость из проточной камеры, и управлять источником жидкости таким образом, чтобы переводить источник жидкости в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой, с тем чтобы направлять жидкость через сопло для текучей среды, через пространство проточной камеры с откачанной жидкостью и к оптическому окну.
[0011] В другом примере, описывается способ, который включает в себя откачивание жидкости из проточной камеры оптического датчика, причем оптический датчик включает в себя головку датчика, имеющую оптическое окно, которое вставляется в проточную камеру, и проточная камера включает в себя впускной порт, задающий сопло для текучей среды, сконфигурированное с возможностью направлять текучую среду к оптическому окну. Способ также включает в себя обеспечение протекания жидкости через впускной порт проточной камеры, с тем чтобы направлять жидкость через сопло для текучей среды, через пространство проточной камеры с откачанной жидкостью и к оптическому окну.
[0012] Подробности одного или более примеров изложены на прилагаемых чертежах и в нижеприведенном описании. Другие признаки, цели и преимущества должны становиться очевидными из описания и чертежей и из формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей примерную систему с оптическим датчиком, которая включает в себя оптический датчик согласно примерам раскрытия сущности.
[0014] Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей примерный оптический датчик, который может быть использован в примерной системе по фиг. 1.
[0015] Фиг. 3 и 4 являются схематичными чертежами примерной физической конфигурации оптического датчика, который может быть использован посредством оптических датчиков на фиг. 1 и 2.
[0016] Фиг. 5 и 6 являются альтернативными видами примерной головки датчика, которая может быть использована для примерного оптического датчика по фиг. 3 и 4.
[0017] Фиг. 7 является видом сверху в перспективе проточной камеры, которая может быть использована для примерного оптического датчика по фиг. 3 и 4.
[0018] Фиг. 8 является видом сверху в поперечном сечении примерной проточной камеры по фиг. 7, показанным с головкой датчика, вставленной в камеру, вдоль линии поперечного сечения A-A, указываемой на фиг. 7.
[0019] Фиг. 9 является видом сбоку в поперечном сечении примерной проточной камеры по фиг. 7, показанным с головкой датчика, вставленной в камеру, вдоль линии поперечного сечения B-B, указываемой на фиг. 7.
[0020] Фиг. 10 является другим видом сверху в поперечном сечении примерной проточной камеры по фиг. 7, показанным с головкой датчика, вставленной в камеру, вдоль линии поперечного сечения A-A, указываемой на фиг. 7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0021] Нижеприведенное подробное описание является примерным по своему характеру и не имеет намерение каким-либо образом ограничивать объем, применимость или конфигурацию изобретения. Наоборот, нижеприведенное описание предоставляет некоторые практические иллюстрации для реализации примеров настоящего изобретения. Примеры конструкций, материалов, размеров и процессов изготовления предоставляются для выбранных элементов, и все остальные элементы используют конструкции, материалы, размеры и процессы изготовления, которые известны для специалистов в данной области техники. Специалисты в данной области техники должны признавать, что многие указанные примеры имеют множество подходящих альтернатив.
[0022] Текучие среды с активными химическими агентами используются во множестве различных отраслей для множества различных вариантов применения. Например, в индустрии чистоты, растворы текучей среды, которые включают в себя хлор или другие активные химические агенты, зачастую используются для того, чтобы очищать и дезинфицировать различные поверхности и оборудование. В этих растворах, концентрация активного химического агента или другие параметры могут влиять на очищающие и дезинфицирующие свойства текучей среды. Соответственно, обеспечение того, что текучая среда имеет надлежащую химическую формулу и подготавливается для намеченного варианта применения, может помогать обеспечивать то, что текучая среда предоставляет подходящие очищающие и дезинфицирующие свойства при последующем использовании.
[0023] Это раскрытие сущности описывает оптический датчик для определения характеристики текучей среды. В частности, это раскрытие сущности описывает способы, системы и устройства, связанные с оптическим датчиком, который может быть использован для того, чтобы определять характеристику текучей среды, такую как, например, концентрация химических частиц в текучей среде, температура текучей среды и т.п. В зависимости от варианта применения, оптический датчик может быть реализован как датчик реального времени, который принимает поток текучей среды из источника текучей среды на непрерывной или периодической основе и анализирует текучую среду для того, чтобы определять характеристику практически в реальном времени. Например, оптический датчик может соединяться с потоком текучей среды через трубу, трубку или другой трубопровод. Оптический датчик затем может принимать пробу текучей среды из источника через трубопровод и анализировать текучую среду для того, чтобы определять характеристики текучей среды.
[0024] В зависимости от варианта применения, оптический датчик может принимать текучую среду, которая содержит загрязняющие материалы (например, твердые частицы), для оптического анализа. По мере того, как текучая среда проходит через оптический датчик, загрязняющие материалы могут осаждаться на датчике, образуя накипь или пленку из накопленного загрязняющего материала. Со временем количество загрязняющего материала, осаждаемого на датчике, может увеличиваться до тех пор, пока датчик более не сможет точно оптически анализировать текучую среду, проходящую через датчик. Например, когда оптический датчик включает в себя оптическое окно для пропускания света и/или приема света в/из проанализированной текучей среды, оптическое окно может покрываться слоем загрязняющего материала, который ограничивает прохождение света через оптическое окно. Это может приводить к тому, что оптический датчик предоставляет неточное считывание для характеристики текучей среды, предназначенной для определения посредством датчика.
[0025] В соответствии с технологиями, описанными в этом раскрытии сущности, предоставляется оптический датчик с впускным портом, который задает сопло для текучей среды. Сопло для текучей среды может быть сконфигурировано с возможностью направлять текучую среду, входящую в оптический датчик, к оптическому окну датчика. Например, сопло для текучей среды может направлять текучую среду, входящую в оптический датчик, непосредственно к оптическому окну, так что входящая текучая среда контактирует с оптическим окном датчика до контактирования с любой другой конструкцией в датчике. Сила входящей текучей среды, контактирующей с оптическим окном, может помогать не допускать накопление загрязняющего материала на оптическом окне и/или смывать накопленный загрязняющий материал. Вместо необходимости регулярно выводить оптический датчик из работы для очистки, текучая среда, направляемая к оптическому окну, может выполнять функцию самоочистки. Как результат, оптический датчик может оставаться в работе без необходимости очистки, и/или оптический датчик может демонстрировать продленный срок эксплуатации между очистками.
[0026] В некоторых примерах согласно этому раскрытию сущности, оптический датчик включает в себя, по меньшей мере, первое оптическое окно, через которое источник света датчика излучает свет в текучую среду, и второе оптическое окно, через которое детектор датчика принимает свет из текучей среды. Датчик может излучать свет в текучую среду для того, чтобы формировать флуоресцентные излучения, и детектор может обнаруживать флуоресцентные излучения для определения характеристики текучей среды. В этом примере оптический датчик может включать в себя первое сопло для текучей среды, сконфигурированное с возможностью направлять часть поступающего потока текучей среды к первому оптическому окну, и второе сопло для текучей среды, сконфигурированное с возможностью направлять другую часть поступающего потока текучей среды ко второму оптическому окну. Посредством предоставления отдельного сопла, ассоциированного с каждым оптическим окном, на каждое оптическое окно могут воздействовать потоки текучей среды под более высоким давлением, чем тогда, когда оптический датчик использует одно сопло для нескольких оптических окон. Это может улучшать действие очистки потока входящей текучей среды.
[0027] В некоторых случаях, когда оптический датчик согласно раскрытию сущности используется в качестве части системы, оптический датчик может соединяться с возможностью обмена текучей средой как с источником жидкости, который подает поток входящей текучей среды в датчик, так и с источником газа, который может подавать поток входящей текучей среды. В ходе работы источник жидкости может подавать текучую среду в оптический датчик для анализа. Периодически, тем не менее, источник жидкости может быть закрыт, а источник газа - открыт, так что из оптического датчика откачивается жидкость, и он заполняется газом. После этого, источник жидкости может быть повторно открыт, чтобы повторно заполнять оптический датчик жидкостью для анализа. Когда это происходит, жидкость, первоначально входящая в оптический датчик, может проходить через заполненное газом пространство в оптическом датчике быстрее, чем тогда, когда оптический датчик заполнен жидкостью. Следовательно, начальная входящая жидкость может воздействовать под давлением на оптическое окно датчика с большей силой, чем жидкость, впоследствии входящая в датчик, когда датчик уже заполнен жидкостью. Это может предоставлять действие очистки при сравнительно высоком давлении, что помогает удалять накопленный загрязняющий материал из оптического окна.
[0028] Фиг. 1 является концептуальной схемой, иллюстрирующей примерную систему 100 с оптическим датчиком, которая может быть использована для того, чтобы анализировать химический раствор, имеющий флуоресцентные свойства. Система 100 включает в себя оптический датчик 102, контроллер 104, источник 106 питания и пользовательский интерфейс 108. Оптический датчик 102 включает в себя проточную камеру 110, которая задает полость для приема и размещения потока текучей среды, и головку 112 датчика, которая вставляется в проточную камеру. Головка 112 датчика сконфигурирована с возможностью определять одну или более характеристик текучей среды по мере того, как текучая среда проходит через проточную камеру 110, таких как, например, концентрация химического соединения в текучей среде, температура текучей среды и т.п. Оптический датчик 102 может обмениваться данными с контроллером 104 при работе, и контроллер 104 может управлять системой 100 с оптическим датчиком.
[0029] Контроллер 104 функционально соединен с оптическим датчиком 102 и включает в себя процессор 114 и запоминающее устройство 116. Сигналы, сформированные посредством оптического датчика 102, передаются в контроллер 104 через проводное или беспроводное соединение, которое в примере по фиг. 1 проиллюстрировано в качестве проводного соединения. Запоминающее устройство 116 сохраняет программное обеспечение для работы контроллера 104, а также может сохранять данные, сформированные или принятые посредством процессора 114, например, из оптического датчика 102. Процессор 114 выполняет программное обеспечение, сохраненное в запоминающем устройстве 116, чтобы управлять работой оптического датчика 102.
[0030] Проточная камера 110 оптического датчика 102 включает в себя впускной порт для передачи текучей среды за пределами проточной камеры внутрь проточной камеры, а также выпускной порт для выпуска текучей среды обратно за пределы проточной камеры. Головка 112 датчика вставляется (например, съемно или постоянно) в проточную камеру 110 и включает в себя, по меньшей мере, одно оптическое окно для направления света в текучую среду, проходящую через проточную камеру 110, и/или приема оптической энергии из потока текучей среды. При работе, текучая среда входит в проточную камеру 110 и направляется мимо оптического окна головки 112 датчика. Внутри проточной камеры, головка 112 датчика может оптически анализировать текучую среду по мере того, как перемещается текучая среда мимо оптического окна. Например, когда оптический датчик 102 реализован как флуорометр, оптический датчик может направлять свет в текучую среду для того, чтобы формировать флуоресцентные излучения, и затем обнаруживать флуоресцентные излучения, чтобы оптически анализировать текучую среду.
[0031] Как подробнее описано ниже (фиг. 7-10), проточная камера 110 может включать в себя впускное отверстие, которое задает сопло для текучей среды, сконфигурированное с возможностью направлять текучую среду, входящую в проточную камеру, непосредственно к оптическому окну головки сенсора. Например, проточная камера 110 может включать в себя сопло для текучей среды, которое находится в плоскости, идентичной плоскости оптического окна головки датчика, и ориентировано таким образом, что текучая среда, входящая в проточную камеру, непосредственно контактирует с оптическим окном после выпуска из сопла для текучей среды. Вместо контакта с поверхностью стенки или другой внутренней поверхностью проточной камеры 110 после выпуска из сопла для текучей среды, сопло для текучей среды может выпускать текучую среду так, что текучая среда контактирует с оптическим окном головки 112 датчика до контактирования с другими поверхностями в проточной камере. В некоторых примерах, проточное сопло ориентируется таким образом, что центр потока текучей среды, испускаемого посредством сопла для текучей среды, направлен в приблизительно по центру оптического окна. Направление текучей среды, входящей в проточную камеру 110, к оптическому окну головки 112 датчика может способствовать уменьшению или исключению образования загрязнений на оптическом окне.
[0032] Оптический датчик 102 соединяется, по меньшей мере, с одним источником текучей среды, который в примере по фиг. 1 проиллюстрирован как два источника текучей среды (первый источник 118 текучей среды и второй источник 120 текучей среды). Первый источник 118 текучей среды поддерживает обмен текучей средой с проточной камерой 110 через первый трубопровод 122 для текучей среды, который проходит через первый клапан 124. Второй источник 120 текучей среды поддерживает обмен текучей средой с проточной камерой 110 через второй трубопровод 126 для текучей среды, который проходит через второй клапан 128. Первый трубопровод 122 для текучей среды и второй трубопровод 126 для текучей среды соединяются с возможностью обмена текучей средой с общим впускным портом (например, одним впускным портом) проточной камеры 110 в примере системы 100 с оптическим датчиком. В других примерах, таких как примеры, в которых проточная камера 110 включает в себя несколько впускных портов, первый трубопровод 122 для текучей среды и второй трубопровод 126 для текучей среды могут соединяться с возможностью обмена текучей средой с проточной камерой через различные впускные порты.
[0033] Хотя не проиллюстрировано на фиг. 1, контроллер 104 может функционально соединяться с первым клапаном 124 и вторым клапаном 128. В некоторых примерах, контроллер 104 избирательно открывает и закрывает первый клапан 124 и второй клапан 128, с тем чтобы переводить текучую среду из первого источника 118 текучей среды и/или второго источника 120 текучей среды в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой 110. Например, запоминающее устройство 116 может сохранять инструкции, которые при выполнении посредством процессора 114 инструктируют контроллеру 104 избирательно открывать и/или закрывать первый клапан 124 и/или второй клапан 128, с тем чтобы избирательно переводить текучую среду из первого источника 118 текучей среды и/или второго источника 120 текучей среды в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой 110. Когда первый источник 118 текучей среды поддерживает обмен текучей средой с проточной камерой 110, текучая среда из первого источника текучей среды может протекать через проточную камеру. В отличие от этого, когда второй источник 120 текучей среды поддерживает обмен текучей средой с проточной камерой 110, текучая среда из второго источника текучей среды может протекать через проточную камеру.
[0034] В дополнение или вместо управления первым клапаном 124 и вторым клапаном 128, контроллер 104 может функционально соединяться с одним или более подающих устройств, которые управляют доставкой текучей среды из первого источника 118 текучей среды и второго источника 120 текучей среды. Примерные подающие устройства включают в себя насосы и другие дозаторы. Контроллер 104 может запускать и/или останавливать подающие устройства, чтобы переводить текучую среду из первого источника 118 текучей среды и/или второго источника 120 текучей среды в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой 110. Контроллер 104 также может увеличивать и/или уменьшать скорость подающих устройств, чтобы регулировать скорость, на которой текучая среда из первого источника 118 текучей среды и/или второго источника 120 текучей среды входит в проточную камеру 110.
[0035] Первый источник 118 текучей среды и второй источник 120 текучей среды могут предоставлять газообразные текучие среды, жидкие текучие среды, либо один источник текучей среды может предоставлять газообразную текучую среду, в то время как другой источник текучей среды предоставляет жидкую текучую среду. В одном примере, первый источник 118 текучей среды представляет собой источник газообразной текучей среды, и второй источник 120 текучей среды представляет собой источник жидкой текучей среды. Второй источник 120 текучей среды может подавать в проточную камеру 110 жидкость, которая предназначена для оптического анализа посредством головки 112 датчика. Например, второй источник 120 текучей среды может подавать в проточную камеру 110 жидкость, которая включает в себя химическое соединение, которое передает функциональные свойства жидкости (например, очищающие свойства, антибактериальные свойства). Оптический датчик 102 может принимать жидкость и оптически анализировать жидкость, чтобы определять концентрацию химического соединения, например, отслеживать и/или регулировать состав источника жидкости. Первый источник 118 текучей среды может подавать в проточную камеру 110 газ, который, в некоторых примерах, используется для очистки проточной камеры и/или очистки проточной камеры жидкости.
[0036] В ходе работы оптического датчика 102, второй источник 120 текучей среды может подавать в проточную камеру 110 для оптического анализа жидкость, которая содержит загрязняющие материалы (например, твердые частицы). По мере того, как жидкость проходит через проточную камеру, загрязняющие материалы могут накапливаться в проточной камере и отлагаться на головке 112 датчика. Со временем, загрязняющие материалы могут образовываться на головке 112 датчика до уровня, при котором оптический датчик 102 более не может точно определять характеристику жидкости, проходящей через проточную камеру.
[0037] Чтобы помогать уменьшать или исключать накопление загрязнений в оптическом датчике 102, первый источник 118 текучей среды может периодически подавать в проточную камеру 110 газ, чтобы очищать проточную камеру от жидкости. Например, контроллер 104 может управлять первым клапаном 124 и вторым клапаном 128 в ходе работы системы 100 с оптическим датчиком таким образом, чтобы прекращать поток жидкости к проточной камере и инициировать поток газа к проточной камере 110. Газ может вытеснять жидкость в проточной камере 110 так, что из проточной камеры откачивается жидкость. После этого, контроллер 104 может возобновлять обмен текучей средой между источником жидкой текучей среды и проточной камерой. Жидкость, входящая в заполненную газом проточную камеру 110, может проходить на более высокой скорости в камере, чем тогда, когда камера заполнена текучей средой. Эта высокоскоростная текучая среда, входящая в проточную камеру 110, может помогать удалять накопленный загрязняющий материал из проточной камеры 110, такой как, например, загрязнения на оптическом окне головки 112 датчика.
[0038] Например, в ходе работы оптического датчика, который включает в себя проточную камеру 110, имеющую сопло для текучей среды, сконфигурированное с возможностью направлять текучую среду к оптическому окну (например, фиг. 7-10), жидкость может выпускаться из сопла для текучей среды к оптическому окну головки 112 датчика. Это может возникать, когда проточная камера 110 поддерживает обмен текучей средой с источником жидкой текучей среды, таким как второй источник 120 текучей среды. Периодически, контроллер 104 может закрывать второй клапан 128, чтобы блокировать обмен текучей средой между вторым источником 120 жидкой текучей среды и проточной камерой 110, а также открывать первый клапан 124, чтобы переводить первый источник 118 газообразной текучей среды в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой. Газ из первого источника 118 текучей среды может вытеснять жидкую текучую среду в проточной камере 110, так что проточная камера заполняется газообразной текучей средой, а не жидкой текучей средой. Контроллер 104 затем может закрывать первый клапан 124 текучей среды, чтобы блокировать обмен текучей средой между первым источником 118 газообразной текучей среды и проточной камерой 110, а также открывать второй клапан 128, чтобы переводить второй источник 120 жидкой текучей среды в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой. Когда жидкость первоначально входит в проточную камеру 110, чтобы повторно заполнять проточную камеру, жидкость может выпускаться из сопла для текучей среды проточной камеры 110 и проходить через заполненное газом пространство перед воздействием под давлением на оптическое окно головки 112 датчика. Эта жидкость, проходящая через заполненное газом пространство, может проходить быстрее, чем тогда, когда жидкость проходит через идентичное пространство, и пространство заполнено жидкостью. Например, жидкость, проходящая через заполненное газом пространство, может проходить, по меньшей мере, в два раза быстрее (например, по меньшей мере, в три раза быстрее, приблизительно в 3-5 раз быстрее), чем тогда, когда жидкость проходит через идентичное пространство, и пространство заполнено жидкостью. Как результат, жидкость может требовать большей силы для удаления накопленного загрязняющего материала с оптического окна головки 112 датчика, чем тогда, когда из проточной камеры 110 не откачивается жидкость.
[0039] Независимо от конкретной конфигурации проточной камеры 110, контроллер 104 системы 100 с оптическим датчиком может управлять первым источником 118 текучей среды и вторым источником 120 текучей среды таким образом, чтобы попеременно переводить один из источников текучей среды в состояние поддержки обмена с проточной камерой 110 с любой подходящей частотой. Контроллер 104 затем может закрывать первый клапан 124 текучей среды, чтобы блокировать обмен текучей средой между первым источником 118 газообразной текучей среды и проточной камерой 110, а также открывать второй клапан 128, чтобы переводить второй источник 120 жидкой текучей среды в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой. Контроллер 104 может удерживать первый клапан 124 закрытым, а второй клапан 128 - открытым, позволяя жидкой текучей среде протекать в и через проточную камеру 110 в течение периода, превышающего приблизительно 30 секунд, к примеру, превышающего 1 минуту, превышающего 5 минут, превышающего 1 час, или периода в пределах приблизительно от 1 до 5 минут. Контроллер 104 затем может закрывать второй клапан 128, чтобы блокировать обмен текучей средой между вторым источником 120 жидкой текучей среды и проточной камерой 110, и открывать первый клапан 124, чтобы открывать обмен текучей средой между первым источником 118 газообразной текучей среды и проточной камерой. Контроллер 104 затем может удерживать первый клапан 124 открытым, а второй клапан 128 - закрытым в течение периода, превышающего 10 секунд, к примеру, превышающего 1 минуту, превышающего 10 минут, или периода в пределах приблизительно от 1 до 30 минут. Вышеприведенные значения являются просто примерами, и другие диапазоны времени являются возможными и допустимыми.
[0040] В некоторых примерах, контроллер 104 управляет подачей газообразной текучей среды и жидкой текучей среды в проточную камеру 110 таким образом, что отношение количества времени, в течение которого проточная камера заполнена газом, деленного на количество времени, в течение которого проточная камера заполнена жидкостью, превышает 1. Например, контроллер 104 может управлять подачей газообразной текучей среды и жидкой текучей среды в проточную камеру 110 таким образом, что отношение количества времени, в течение которого проточная камера заполнена газом, деленного на количество времени, в течение которого проточная камера заполнена жидкостью, больше 2, больше 5, больше 10 или составляет между 2 и 10. В таких примерах, проточная камера 110 может быть заполнена газом в течение более длительного периода времени, чем проточная камера заполнена жидкостью. В случаях, в которых жидкость, принимаемая посредством проточной камеры 110, содержит загрязняющий материал, уменьшение количество времени, в течение которого жидкость проходит через проточную камеру, может уменьшать количество загрязняющего материала, осаждаемого в камере. Вместо предоставления возможности проточной камеры 110 оставаться заполненной жидкой текучей средой, которая может содержать загрязняющий материал, вместо этого из проточной камеры может откачиваться жидкость, и она может заполняться газом. Проточная камера 110 может периодически заполняться жидкостью для анализа, а затем повторно заполняться газом, что может продлевать срок, в течение которого оптический датчик 102 может оставаться в работе до возникновения необходимости вывода для очистки.
[0041] После прохождения через проточную камеру 110 текучая среда может возвращаться в источник текучей среды или сливаться. В примере по фиг. 1, проточная камера 110 поддерживает обмен текучей средой с выпускным трубопроводом 130 через выпускной клапан 132 и спускным трубопроводом 134 через спускной клапан 136. При работе, контроллер 104 может функционально соединяться с выпускным клапаном 132 и спускным клапаном 136 для избирательного открытия и закрытия клапанов. Например, контроллер 104 может управлять выпускным клапаном 132 таким образом, чтобы открывать клапан 136, и спускным клапаном 136 таким образом, чтобы закрывать клапан, когда первый клапан 124 закрывается, а второй клапан 128 открывается. Это может давать возможность текучей среде вытекать из второго источника 120 текучей среды через проточную камеру 110 и возвращаться в источник текучей среды через выпускной трубопровод 130. Наоборот, контроллер 104 может управлять выпускным клапаном 132 таким образом, чтобы закрывать клапан 136, и спускным клапаном 136 таким образом, чтобы открывать клапан, когда первый клапан 124 открывается, а второй клапан 128 закрывается. Это может давать возможность текучей среде вытекать из проточной камеры 110 (например, для откачивания жидкости из камеры) и/или предоставлять отдельную магистраль для текучей среды для выпуска накопленного загрязняющего материала, вымытого из проточной камеры.
[0042] Первый источник 118 текучей среды и второй источник 120 текучей среды могут представлять собой любой подходящий тип текучей среды. В примерах, в которых первый источник 118 текучей среды представляет собой газообразную текучую среду, газ может быть атмосферным воздухом, кислородом, азотом, углекислым газом или любым другим приемлемым типом газа. В некоторых примерах, газ подается при атмосферном давлении. В других примерах, газ подается при положительном давлении относительно атмосферного давления. Помимо этого, в примерах, в которых второй источник 120 текучей среды представляет собой жидкую текучую среду, текучая среда может быть жидкостью, которая предназначена для оптического анализа (например, чтобы определять концентрацию химического соединения в жидкости), или жидкостью, которая предоставляется с возможностью очищать оптический датчик 102. Например, второй источник 120 текучей среды может быть водой или другой очищающей текучей средой для очистки загрязняющего материала с оптического датчика 102. В других примерах, жидкость, предназначенная для оптического анализа, может направляться к оптическому окну головки 112 датчика в дополнение или вместо предоставления отдельной жидкости очистки. Иными словами, вместо подачи отдельной жидкости очистки в оптический датчик 102 для удаления загрязняющего материала с датчика, жидкость, входящая в оптический датчик для анализа, может непосредственно направляться в датчик, с тем чтобы помогать уменьшать или исключать накопление загрязнений в датчике. Хотя система 100 с оптическим датчиком в примере по фиг. 1 включает в себя первый источник 118 текучей среды и второй источник 120 текучей среды, в других примерах, система с оптическим датчиком может включать в себя меньшее число источников текучей среды (например, один источник текучей среды) или большее число источников текучей среды (например, три, четыре или более источников текучей среды), и раскрытие сущности не ограничивается в этом отношении.
[0043] Например, в одном примере, система 100 с оптическим датчиком включает в себя источник газообразной текучей среды, источник жидкой текучей среды для очистки оптического датчика 102 и источник жидкой текучей среды, которая должна анализироваться посредством оптического датчика 102. Контроллер 104 может управлять системой таким образом, чтобы переводить источник газообразной текучей среды в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой 110, в то время как блокируется обмен текучей средой между источником жидкой текучей среды для очистки и источником жидкой текучей среды, которая должна анализироваться. Он может откачивать жидкость из проточной камеры 110. После этого, контроллер 104 может управлять системой таким образом, чтобы переводить источник жидкой текучей среды для очистки проточной камеры 110 в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой 110, в то время как блокируется поток в источник газообразной текучей среды и источник жидкой текучей среды, которая должна анализироваться. Контроллер 104 затем может управлять системой таким образом, чтобы переводить источник жидкой текучей среды, которая должна анализироваться, в состояние поддержки обмена текучей средой с проточной камерой 110, в то время как блокируется обмен текучей средой между источником жидкой текучей среды для очистки и источником жидкой текучей среды, которая должна анализироваться.
[0044] Оптический датчик 102 в системе 100 с оптическим датчиком может быть использован для того, чтобы анализировать множество различных типов жидких текучих сред. Примерные текучие среды, которые могут быть проанализированы посредством оптического датчика 102, включают в себя, но не только, очищающие средства, санирующие средства, охлаждающую воду для промышленных градирен, биоциды, такие как пестициды, антикоррозийные средства, средства для удаления накипи, средства для удаления загрязнений, стиральные порошки, очистители для очистки на месте, напольные покрытия, составы для мойки машин, составы для очистки воды, составы для мытья бутылок и т.п. В некоторых примерах, текучая среда является водным химическим раствором, который включает в себя одну или более химических присадок. Эти или другие текучие среды могут быть использованы в качестве второго источника 120 текучей среды.
2
3
[0045] В некоторых примерах, оптический датчик 102 сконфигурирован как флуорометр с источником света, который излучает оптическую энергию в текучую среду, протекающую через проточную камеру 110. Текучая среда может испускать флуоресцентное излучение в ответ на оптическую энергию, направляемую в текучую среду. Оптический датчик 102 затем может обнаруживать испускаемое флуоресцентное излучение и определять различные характеристики раствора, такие как концентрация одного или более химических соединений в растворе, на основе абсолютной величины испускаемого флуоресцентного излучения. Чтобы предоставлять возможность оптическому датчику 102 обнаруживать флуоресцентные излучения, жидкая текучая среда, предоставленная из источника текучей среды, в этих примерах может включать в себя молекулу, которая демонстрирует флуоресцентные характеристики. В некоторых примерах, текучая среда может включать в себя полициклическое соединение и/или молекулу бензола, которая имеет одну или более замещающих электронодонорных групп, таких как, например, -OH, -NH и -OCH, которые могут демонстрировать флуоресцентные характеристики. В зависимости от варианта применения, эти соединения могут естественно присутствовать в текучей среде, входящей в оптический датчик 102, вследствие функциональных свойств (например, очищающих и санирующих свойств), передаваемых текучим средам посредством соединений.
[0046] В дополнение или вместо естественного флуоресцирующего соединения, жидкая текучая среда может включать в себя флуоресцентный химический индикатор (который также может упоминаться в качестве флуоресцентного маркера). Флуоресцентный химический индикатор может быть включен в текучую среду, в частности, для того чтобы передавать флуоресцирующие свойства текучей среде. Примерные соединения флуоресцентного химического индикатора включают в себя, но не только нафталиндисульфонат (NDSA), 2-нафталинсульфокислоту, кислотную желтую соль натрия 7,1,3,6,8-пирентетрасульфокислоты и флуоресцеин.
[0047] Независимо от конкретного состава текучей среды, принимаемой посредством проточной камеры 110, оптический датчик 102 может определять одну или более характеристик текучей среды, протекающей через проточную камеру. Примерные характеристики включают в себя, но не только, концентрацию одного или более химических соединений в текучей среде, температуру текучей среды и/или другие характеристики текучей среды, которые могут помогать обеспечивать то, что текучая среда имеет надлежащую химическую формулу для намеченного варианта применения. Оптический датчик 102 может передавать обнаруженную характеристическую информацию в контроллер 104.
[0048] Хотя оптический датчик 102 в системе 100, в общем, описывается как принимающий поток перемещающейся текучей среды, которая проходит через оптический датчик, в других примерах, оптический датчик может быть использован для того, чтобы определять одну или более характеристик стационарного объема текучей среды, которая не протекает через проточную камеру оптического датчика. Когда оптический датчик 102 включает в себя проточную камеру с впускными и выпускными портами (фиг. 7-10), впускные и выпускные порты могут быть закупорены для того, чтобы создавать ограниченную полость для удерживания стационарного (например, непротекающего) объема текучей среды. Ограниченная проточная камера может быть полезной для калибровки оптического датчика 102. Во время калибровки проточная камера может быть заполнена текучей средой, имеющей известную характеристику (например, известную концентрацию одного или более химических соединений, известную температуру), и оптический датчик 102 может определять оцененные характеристики калибровочного раствора. Оцененные характеристики, определенные посредством оптического датчика, могут сравниваться с известными характеристиками (например, посредством контроллера 104) и использоваться для того, чтобы калибровать оптический датчик 102.
[0049] Система 100 с оптическим датчиком в примере по фиг. 1 также включает в себя источник 106 питания, пользовательский интерфейс 108 и трубопроводы 122, 126, 130, 134. Источник 106 питания доставляет рабочую мощность в различные компоненты системы 100 с оптическим датчиком и, в различных примерах, может включать в себя мощность из линии питания, такой как линия питания переменного тока или постоянного тока либо аккумулятор. Пользовательский интерфейс 108 может быть использован для того, чтобы предоставлять ввод в систему 100 с оптическим датчиком (например, для изменения рабочих параметров системы, выполнения калибровочной процедуры) или принимать вывод из системы. Пользовательский интерфейс 108 может, в общем, включать в себя экран отображения или другие носители для вывода и носители для пользовательского ввода. В некоторых примерах, система 100 с оптическим датчиком может обмениваться данными через проводное или беспроводное соединение с одним или более удаленных вычислительных устройств. Трубопроводы 122, 126, 130, 134 для текучей среды в системе 100 могут представлять собой любой тип гибкой или негибкой системы трубок, системы труб или другой магистрали для текучей среды.
[0050] В примере по фиг. 1, оптический датчик 102 определяет характеристику текучей среды, протекающей через проточную камеру 110 (например, концентрацию химического соединения, температуру и т.п.). Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей пример оптического датчика 200, который определяет характеристику текучей среды. Датчик 200 может быть использован в качестве оптического датчика 102 в системе 100 с оптическим датчиком, или датчик 200 может быть использован в других вариантах применения, помимо системы 100 с оптическим датчиком.
[0051] Со ссылкой на фиг. 2, датчик 200 включает в себя контроллер 220, один или более оптических излучателей 222 (упоминаемых в данном документе как "оптический излучатель 222"), один или более оптических детекторов 224 (упоминаемых в данном документе как "оптический детектор 224") и температурный датчик 221. Контроллер 220 включает в себя процессор 226 и запоминающее устройство 228. При работе, оптический излучатель 222 направляет свет в текучую среду, протекающую через канал 230 для текучей среды, и оптический детектор 224 обнаруживает флуоресцентные излучения, сформированные посредством текучей среды. Свет, направляемый в текучую среду посредством оптического излучателя 222, может формировать флуоресцентные излучения посредством возбуждения электронов флуоресцирующих молекул в текучей среде, что приводит к тому, что молекулы излучают энергию (т.е. флуоресцируют), которая может быть обнаружена посредством оптического детектора 224. Например, оптический излучатель 222 может направлять свет на одной частоте (например, на ультрафиолетовой частоте) в текучую среду, протекающую через канал 230 для текучей среды, и приводить к тому, что флуоресцирующие молекулы излучают световую энергию на другой частоте (например, на частоте видимого света). Температурный датчик 221 в датчике 200 может измерять температуру потока текучей среды рядом (например, в контакте) с датчиком. В некоторых примерах, датчик 200 обменивается данными с внешними устройствами.
[0052] Запоминающее устройство 228 сохраняет программное обеспечение и данные, используемые или сформированные посредством контроллера 220. Например, запоминающее устройство 228 может сохранять данные, используемые посредством контроллера 220 для того, чтобы определять концентрацию одного или более химических компонентов в текучей среде, отслеживаемой посредством датчика 200. В некоторых примерах, запоминающее устройство 228 сохраняет данные в форме уравнения, которое связывает флуоресцентные излучения, обнаруженные посредством оптического детектора 224, с концентрацией одного или более химических компонентов.
[0053] Процессор 226 выполняет программное обеспечение, сохраненное в запоминающем устройстве 228, чтобы выполнять функции, приписанные датчику 200 и контроллеру 220 в этом раскрытии сущности. Компоненты, описанные в качестве процессоров в контроллере 220, в контроллере 104 или в любом другом устройстве, описанном в этом раскрытии сущности, могут включать в себя один или более процессоров, к примеру, один или более микропроцессоров, процессоров цифровых сигналов (DSP), специализированных интегральных схем (ASIC), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), программируемых логических схем и т.п., отдельно или в любой подходящей комбинации.
[0054] Оптический излучатель 222 включает в себя, по меньшей мере, один оптический излучатель, который излучает оптическую энергию в текучую среду, присутствующую в канале 230 для текучей среды. В некоторых примерах, оптический излучатель 222 излучает оптическую энергию в диапазоне длин волн. В других примерах, оптический излучатель 222 излучает оптическую энергию с одной или более дискретных длин волн. Например, оптический излучатель 222 может осуществлять излучение с двумя, тремя, четырьмя или более дискретных длин волн.
[0055] В одном примере, оптический излучатель 222 излучает свет в ультрафиолетовом спектре. Свет в ультрафиолетовом спектре может включать в себя длины волн в диапазоне приблизительно 200-400 нанометров. Свет, излучаемый посредством оптического излучателя 222, направлен в текучую среду в канале 230 для текучей среды. В ответ на прием оптической энергии, могут возбуждаться флуоресцирующие молекулы в текучей среде, что приводит к тому, что молекулы формируют флуоресцентные излучения. Флуоресцентные излучения, которые могут иметь или не иметь другую частоту относительно энергии, излучаемой посредством оптического излучателя 222, могут быть сформированы в качестве возбужденных электронов в флуоресцирующих молекулах, изменяют энергетические состояния. Энергия, излучаемая посредством флуоресцирующих молекул, может быть обнаружена посредством оптического детектора 224. Например, оптический излучатель 222 может излучать свет в частотном диапазоне приблизительно 280-310 нм и, в зависимости от состава текучей среды, вызывать флуоресцентные излучения в диапазоне приблизительно 310-400 нм.
[0056] Оптический излучатель 222 может быть реализован множеством различных способов в датчике 200. Оптический излучатель 222 может включать в себя один или более источников света, чтобы возбуждать молекулы в текучей среде. Источники света примера включают в себя светоизлучающие диоды (светодиоды), лазеры и лампы. В некоторых примерах, оптический излучатель 222 включает в себя оптический фильтр для того, чтобы фильтровать свет, излучаемый посредством источника света. Оптический фильтр может быть размещен между источником света и текучей средой и выбран с возможностью пропускать свет в определенном диапазоне длин волн. В некоторых дополнительных примерах, оптический излучатель включает в себя коллиматор, например, коллиматорную линзу, колпак или отражатель, размещенный рядом с источником света, чтобы коллимировать свет, излучаемый из источника света. Коллиматор может уменьшать дивергенцию света, излучаемого из источника света, уменьшая оптический шум.
[0057] Датчик 200 также включает в себя оптический детектор 224. Оптический детектор 224 включает в себя, по меньшей мере, один оптический детектор, который обнаруживает флуоресцентные излучения, испускаемые посредством возбужденных молекул в канале 230 для текучей среды. В некоторых примерах, оптический детектор 224 размещается на другой стороне канала 230 для текучей среды относительно оптического излучателя 222. Например, оптический детектор 224 может быть размещен на стороне канала 230 для текучей среды, которая смещена приблизительно на 90 градусов относительно оптического излучателя 222. Такая компоновка может уменьшать количество света, которое испускается посредством оптического излучателя 222, пропускается через текучую среду в канале 230 для текучей среды и обнаруживается посредством оптического детектора 224. Этот пропускаемый свет потенциально может вызывать помехи для флуоресцентных излучений, обнаруженных посредством оптического детектора.
[0058] При работе величина оптической энергии, обнаруженной посредством оптического детектора 224, может зависеть от содержания текучей среды в канале 230 для текучей среды. Если канал для текучей среды содержит раствор текучей среды, который имеет определенные свойства (например, определенное химическое соединение и/или определенную концентрацию химических частиц), оптический детектор 224 может обнаруживать определенный уровень флуоресцентной энергии, излучаемой посредством текучей среды. Тем не менее, если раствор текучей среды имеет другие свойства (например, другое химическое соединение и/или другую концентрацию химических частиц), оптический детектор 224 может обнаруживать другой уровень флуоресцентной энергии, излучаемой посредством текучей среды. Например, если текучая среда в канале 230 для текучей среды имеет первую концентрацию флуоресцирующего химического соединения(й), оптический детектор 224 может обнаруживать первую абсолютную величину флуоресцентных излучений. Тем не менее, если текучая среда в канале 230 для текучей среды имеет вторую концентрацию флуоресцирующего химического соединения(й), которая превышает первую концентрацию, оптический детектор 224 может обнаруживать вторую абсолютную величину флуоресцентных излучений, которая превышает первую абсолютную величину.
[0059] Оптический детектор 224 также может быть реализован множеством различных способов в датчике 200. Оптический детектор 224 может включать в себя один или более фотодетекторов, таких как, например, фотодиоды или фотоумножители, для преобразования оптических сигналов в электрические сигналы. В некоторых примерах, оптический детектор 224 включает в себя линзу, размещенную между текучей средой и фотодетектором, для фокусировки и/или формирования оптической энергии, принимаемой из текучей среды.
[0060] Датчик 200 в примере по фиг. 2 также включает в себя температурный датчик 221. Температурный датчик 221 сконфигурирован с возможностью считывать температуру текучей среды, проходящей через проточную камеру датчика. В различных примерах, температурный датчик 316 может представлять собой биметаллический механический температурный датчик, температурный датчик на основе электрического сопротивления, оптический температурный датчик или любой другой подходящий тип температурного датчика. Температурный датчик 221 может формировать сигнал, который представляет абсолютную величину считываемой температуры. В других примерах, датчик 200 не включает в себя температурный датчик 221.
[0061] Контроллер 220 управляет работой оптического излучателя 222 и принимает сигналы относительно количества света, обнаруженного посредством оптического детектора 224. Контроллер 220 также принимает сигналы из температурного датчика 221 относительно температуры текучей среды в контакте с датчиком. В некоторых примерах, контроллер 220 дополнительно обрабатывает сигналы, например, чтобы определять концентрацию все большего числа химических частиц в текучей среде, проходящей через канал 230 для текучей среды.
[0062] В одном примере, контроллер 220 управляет оптическим излучателем 222 таким образом, чтобы направлять излучение в текучую среду, и дополнительно управляет детектором 224 таким образом, чтобы обнаруживать флуоресцентные излучения, испускаемые посредством текучей среды. Контроллер 220 затем обрабатывает информацию по световому обнаружению, чтобы определять концентрацию химических частиц в текучей среде. Например, в случаях, в которых текучая среда включает в себя флуоресцентный химический индикатор, концентрация интересующих химических частиц может быть определена на основе определенной концентрации флуоресцентного химического индикатора. Контроллер 220 может определять концентрацию флуоресцентного химического индикатора посредством сравнения абсолютной величины флуоресцентных излучений, обнаруженных посредством оптического детектора 224 из текучей среды, имеющей неизвестную концентрацию химического индикатора, с абсолютной величиной флуоресцентных излучений, обнаруженных посредством оптического детектора 224 из текучей среды, имеющей известную концентрацию химического индикатора. Контроллер 220 может определять концентрацию интересующих химических частиц с использованием нижеприведенных уравнений (1) и (2):
уравнение 1:
уравнение 2:
c
m
0
f
m
x
0
[0063] В вышеприведенных уравнениях (1) и (2), C является текущей концентрацией интересующих химических частиц, C является текущей концентрацией флуоресцентного химического индикатора, C является номинальной концентрацией интересующих химических частиц, C является номинальной концентрацией флуоресцентного химического индикатора, K является поправочным коэффициентом наклона, S является текущим флуоресцентным измерительным сигналом, и Z является смещением нуля. Контроллер 220 дополнительно может регулировать определенную концентрацию интересующих химических частиц на основе температуры, измеряемой посредством температурного датчика 221.
[0064] Датчик 102 (фиг. 1) и датчик 200 (фиг. 2) могут иметь ряд различных физических конфигураций. Фиг. 3 и 4 являются схематичными чертежами одной примерной конфигурации датчика 300, которая может быть использована посредством датчика 102 и датчика 200. Датчик 300 включает в себя проточную камеру 302, головку 304 датчика, крышку 306 датчика и стопорящий элемент 308. Головка 304 датчика показывается снаружи и может вставляться в проточную камеру 302 на фиг. 3, в то время как головка датчика показывается вставленной в проточную камеру 302 и закрепленной на проточной камере через стопорящий элемент 308 на фиг. 4. Когда головка 304 датчика вставляется и закрепляется на проточной камере 302, проточная камера может задавать ограниченную полость, которая принимает текучие среды из источника текучей среды и управляет потоком текучей среды мимо головки 304 датчика. Например, как подробнее описано ниже, проточная камера 302 может включать в себя сопло для текучей среды, которое направляет текучую среду, входящую в проточную камеру 302, к оптическому окну головки 304 датчика. Сопло для текучей среды может помогать исключать накопление загрязнений на головке 304 датчика и/или удалять накопленный загрязняющий материал из головки датчика, например, когда датчик реализован как датчик реального времени, непрерывно принимающий перемещающуюся текучую среду из источника текучей среды.
[0065] Проточная камера 302 датчика 300 сконфигурирована с возможностью принимать и размещать головку 304 датчика. В общем, головка 304 датчика может представлять собой любой компонент датчика 300, который может вставляться в проточную камеру 302 и сконфигурирован с возможностью считывать характеристику текучей среды в камере для текучей среды. В различных примерах, головка 304 датчика может быть сконфигурирована с возможностью считывать характеристики для определения концентрации одного или более химических соединений в текучей среде в проточной камере 302, температуры текучей среды в камере для текучей среды, pH текучей среды в камере для текучей среды и/или другие характеристики текучей среды, которые могут помогать обеспечивать то, что текучая среда имеет надлежащую химическую формулу для намеченного варианта применения, как описано выше относительно фиг. 1 и 2.
[0066] Фиг. 5 и 6 являются альтернативными видами примерной головки 304 датчика, проиллюстрированной на фиг. 3. Как показано, головка 304 датчика включает в себя корпус 310 головки датчика, первое оптическое окно 312, второе оптическое окно 314 и, по меньшей мере, один температурный датчик, который, в проиллюстрированном примере, показан как два температурных датчика 316A и 316B (совместно "температурный датчик 316"). Корпус 310 головки датчика задает непроницаемую конструкцию для текучей среды, которая может размещать различные компоненты датчика 300, такие как, например, оптический излучатель (фиг. 2) и оптический детектор (фиг. 2). Корпус 310 головки датчика может, по меньшей мере, частично и в некоторых случаях полностью погружаться в текучую среду. Первое оптическое окно 312 задает оптически прозрачную секцию корпуса 310 головки датчика, через которую оптический излучатель датчика 300 может направлять свет в текучую среду в проточной камере 302, например, чтобы вызывать флуоресцентные излучения. Второе оптическое окно 314 задает другую оптически прозрачную секцию корпуса 310 головки датчика, через которую оптический детектор датчика 300 может принимать флуоресцентные излучения, испускаемые посредством текучей среды в проточной камере 302. Температурный датчик 316 сконфигурирован с возможностью контактировать с текучей средой в проточной камере 302 для определения температуры текучей среды.
[0067] Корпус 310 головки датчика может задавать любой подходящий размер и форму и размер, и форма корпуса головки датчика может варьироваться, например, в зависимости от числа и компоновки датчиков, переносимых посредством корпуса. В примере фиг. 5 и 6, корпус 310 головки датчика задает продолговатое тело, которое протягивается от ближнего конца 318 к дальнему концу 320 (т.е. в направлении по оси Z, указываемом на фиг. 5 и 6), и включает в себя плоскую нижнюю поверхность 321. В некоторых примерах, корпус 310 головки датчика задает продолговатое тело, которое имеет длину в направлении по оси Z, указываемом на фиг. 5 и 6, которая превышает ширину в главном направлении (например, в направлении по оси Х или в направлении по оси Y, указываемом на фиг. 5 и 6).
В других примерах, корпус 310 головки датчика задает длину, которая меньше ширины в главном направлении корпуса.
[0068] Хотя корпус 310 головки датчика проиллюстрирован как задающий практически круглую форму поперечного сечения (т.е. в плоскости X-Y, указываемой на фиг. 5 и 6), в других примерах, корпус может задавать другие формы. Корпус 310 головки датчика может задавать любую многоугольную (например, квадратную, шестиугольную) или дугообразную (например, круговую, эллиптическую) форму либо даже комбинации многоугольных и дугообразных форм. Например, в некоторых примерах, корпус 310 головки датчика задает угловую выемку, выступающую внутрь корпуса. Угловая выемка может предоставлять местоположение для размещения первого оптического окна 312 и второго оптического окна 314, например, для того, чтобы направлять свет из излучателя света через одно окно в пробу текучей среды и принимать флуоресцентные излучения, сформированные посредством пробы текучей среды, через другое окно. Угловая выемка также может задавать канал для текучей среды для направления текучей среды между первым оптическим окном и вторым оптическим окном, например, когда корпус 310 головки датчика вставляется в проточную камеру 302 (фиг. 3), и текучая среда протекает через проточную камеру.
[0069] В примере корпуса 310 головки датчика, корпус включает в себя угловую выемку 322, заданную посредством первой плоской поверхности 324 и второй плоской поверхности 326. Первая плоская поверхность 324 и вторая плоская поверхность 326 протягиваются радиально внутрь к центру корпуса 310 головки датчика. Первая плоская поверхность 324 пересекает вторую плоскую поверхность 326, чтобы задавать угол пересечения между двумя плоскими поверхностями. В некоторых примерах, угол пересечения между первой плоской поверхностью 324 и второй плоской поверхностью 326 составляет приблизительно 90 градусов, хотя угол пересечения может составлять больше 90 градусов или меньше 90 градусов, и следует принимать во внимание, что датчик в соответствии с раскрытием сущности не ограничивается в этом отношении.
[0070] Когда корпус 310 головки датчика включает в себя угловую выемку 322, первое оптическое окно 312 может быть размещено на одной стороне угловой выемки, в то время как второе оптическое окно 314 может быть размещено на другой стороне угловой выемки. Такая компоновка может уменьшать количество света, который излучается посредством оптического излучателя 222, пропускается через текучую среду в проточной камере 302 и обнаруживается посредством оптического детектора, например, по сравнению с тем, когда первое оптическое окно 312 размещается развернутым на 180 градусов относительно второго оптического окна 314. Свет, сформированный посредством оптического излучателя, который пропускается через текучую среду и обнаруживается посредством оптического детектора, потенциально может создавать помехи для способности оптического детектора обнаруживать флуоресцентные излучения.
[0071] Первое оптическое окно 312 и второе оптическое окно 314 представляют собой оптически прозрачные части корпуса 310 головки датчика. Первое оптическое окно 312 может быть оптически прозрачным для частоты света, излучаемого посредством оптического излучателя датчика 300. Второе оптическое окно 314 может быть оптически прозрачным для частоты флуоресцентных излучений, испускаемых посредством текучей среды в камере для текучей среды. При работе, первое оптическое окно 312 и второе оптическое окно 314 могут предоставлять оптические магистрали для пропускания света, сформированного посредством оптического излучателя, размещаемого в корпусе 310 головки датчика, в текучую среду в проточной камере 302 и для приема флуоресцентных излучений, испускаемых посредством текучей среды, посредством оптического детектора, размещенного в корпусе головки датчика.
[0072] В некоторых примерах, первое оптическое окно 312 и второе оптическое окно 314 изготавливаются из идентичного материала, в то время как в других примерах, первое оптическое окно 312 изготавливается из материала, который отличается от материала, используемого для того, чтобы изготавливать второе оптическое окно 314. Первое оптическое окно 312 и/или второе оптическое окно 314 могут включать или не включать в себя линзу, призму или другое оптическое устройство, которое пропускает и преломляет свет. Например, первое оптическое окно 312 и/или второе оптическое окно 314 могут быть заданы посредством шаровой линзы, размещенной в оптическом канале, протягивающемся через корпус 310 головки датчика. Шаровая линза может быть изготовлена из стекла, сапфира или других подходящих оптически прозрачных материалов.
[0073] В примерах фиг. 5 и 6 корпус 310 головки датчика включает в себя первое оптическое окно 312 для пропускания света в текучую среду и второе оптическое окно 314 для приема флуоресцентных излучений из текучей среды. Первое оптическое окно 312 размещается в позиции по длине корпуса 310 головки датчика, практически идентичной позиции второго оптического окна 314 (т.е. в направлении по оси Z, указываемом на фиг. 5 и 6). В ходе использования, текучая среда в проточной камере 302 (фиг. 3) может перемещаться между оптической осью, протягивающейся через центр первого оптического окна 312, и оптической осью, протягивающейся через центр второго оптического окна 314, например, посредством протекания в положительном направлении по оси Z, указываемом на фиг. 5 и 6. По мере того, как перемещается текучая среда мимо оптических окон, излучатель света может пропускать свет через первое оптическое окно 312 и в текучую среду, что приводит к тому, что молекулы в текучей среде возбуждаются и флуоресцируют. Перед тем, как флуоресцирующая текучая среда протекает мимо второго оптического окна 314, оптическая энергия, излучаемая посредством флуоресцирующих молекул, может быть принята через второе оптическое окно 314 посредством оптического детектора.
[0074] Хотя первое оптическое окно 312 размещается в позиции по длине корпуса 310 головки датчика, практически идентичной позиции второго оптического окна 314 в примере головки 304 датчика, в других примерах, первое оптическое окно 312 может смещаться по длине корпуса головки датчика относительно второго оптического окна 314. Например, второе оптическое окно 314 может быть размещено ближе к ближнему концу 318 корпуса 310 головки датчика относительно первого оптического окна 312. Помимо этого, хотя головка 304 датчика проиллюстрирована как включающая в себя одно оптическое окно для излучения оптической энергии и одно оптическое окно для приема оптической энергии, в других примерах, головка 304 датчика может включать в себя меньшее число оптических окон (например, одно оптическое окно) или большее число оптических окон (например, три, четыре или больше), и раскрытие сущности не ограничивается в этом отношении.
[0075] В ходе работы датчик 300 может обнаруживать флуоресцентные излучения из текучей среды, протекающей через проточную камеру 302. Данные флуоресцентных излучений могут быть использованы для того, чтобы определять концентрацию химических частиц, протекающих через проточную камеру, или определять другие свойства текучей среды в проточной камере. В зависимости от варианта применения, дополнительные данные относительно характеристик текучей среды, протекающей через проточную камеру 302, помимо тех, которые могут быть получены посредством флуорометрического обнаружения, могут быть полезными для того, чтобы отслеживать и/или регулировать свойства текучей среды. По этой причине, датчик 300 может включать в себя другой датчик (например, в дополнение к флуорометрическому оптическому датчику) для считывания различных свойств текучей среды в проточной камере 302.
[0076] На фиг. 5 и 6 головка 304 датчика включает в себя температурный датчик 316 для измерения температуры текучей среды в проточной камере 302. Температурный датчик 316 может считывать температуру текучей среды и формировать сигнал, соответствующий считываемой температуре. В конфигурации с температурным датчиком, температурный датчик может быть реализован как контактный датчик, который определяет температуру текучей среды посредством физического контакта с текучей средой, или как бесконтактный датчик, который определяет температуру текучей среды без необходимости физического контакта датчика с текучей средой. В других примерах, головка 304 датчика не включает в себя температурный датчик 316.
[0077] В примере головки 304 датчика, температурный датчик 316 размещается на другой поверхности корпуса 310 головки датчика относительно оптических окон 312, 314. В частности, температурный датчик 316 размещается на нижней поверхности 321 корпуса 310 головки датчика, в то время как первые оптические окна 312 и второе оптическое окно 314 размещаются на боковой стенке корпуса. В различных примерах, температурный датчик 316 может располагаться заподлицо с поверхностью (например, нижней поверхностью 321) корпуса 310 головки датчика, выступать наружу из поверхности корпуса головки датчика или быть утоплен относительно поверхности корпуса головки датчика.
[0078] Независимо от конкретной компоновки температурного датчика 316 относительно корпуса 310 головки датчика, текучая среда в проточной камере 302 может протекать рядом с температурным датчиком в ходе работы датчика 300. Текучая среда может протекать рядом с температурным датчиком 316 посредством протекания мимо и, необязательно, в контакте с температурным датчиком, так что температурный датчик может считывать температуру текучей среды.
[0079] Как вкратце описано выше, датчик 300 (фиг. 3) включает в себя проточную камеру 302. Проточная камера 302 сконфигурирована с возможностью принимать и размещать головку 304 датчика. В частности, в примере по фиг. 3, проточная камера 302 сконфигурирована с возможностью принимать головку 304 датчика посредством перемещения головки датчика в отрицательном направлении по оси Z, показанном на фиг. 3, до тех пор, пока поверхность головки датчика не будет примыкать к поверхности камеры для текучей среды. Примыкающая поверхность может представлять собой нижнюю поверхность 321 корпуса 310 головки датчика (фиг. 5 и 6) или другую поверхность головки датчика. После надлежащего размещения в проточной камере 302 стопорящий элемент 308 может закрепляться поверх проточной камеры 302 и головки 304 датчика, с тем чтобы механически прикреплять головку датчика к проточной камере.
[0080] Фиг. 7-9 показывают различные виды примерной конфигурации проточной камеры 302. Фиг. 7 является видом сверху в перспективе проточной камеры 302, показанным с головкой 304 датчика, извлеченной из камеры. Фиг. 8 является видом сверху в поперечном сечении проточной камеры 302 (с головкой 304 датчика, вставленной в камеру) вдоль линии поперечного сечения A-A, указываемой на фиг. 7. Фиг. 9 является видом сбоку в поперечном сечении проточной камеры 302 (с головкой 304 датчика, вставленной в камеру) вдоль линии поперечного сечения B-B, указываемой на фиг. 7.
[0081] В проиллюстрированном примере, проточная камера 302 включает в себя корпус 350 проточной камеры, впускной порт 352 и выпускной порт 354. Корпус 350 проточной камеры задает полость 356, которая конфигурируется (например, устанавливается по размерам и форме) с возможностью принимать головку 304 датчика. Впускной порт 352 протягивается через корпус 350 проточной камеры (например, боковую стенку корпуса) и сконфигурирован с возможностью транспортировать текучую среду за пределами корпуса внутрь корпуса. Выпускной порт 354 протягивается через корпус проточной камеры 350 (например, боковую стенку корпуса) и сконфигурирован с возможностью транспортировать текучую среду изнутри корпуса обратно за пределы корпуса. При работе, текучая среда может входить в проточную камеру 302 через впускной порт 352, проходить рядом с первым оптическим окном 312, вторым оптическим окном 314 и температурным датчиком 316 головки 304 датчика и выпускаться из проточной камеры через выпускной порт 354. Когда проточная камера 302 используется в вариантах применения реального времени, текучая среда может протекать через камеру непрерывно в течение определенного периода времени. Например, в зависимости от размера и конфигурации проточной камеры 302, текучая среда может протекать через камеру на скорости в диапазоне от 0,1 галлонов в минуту до 10 галлонов в минуту, хотя другие расходы являются возможными и допустимыми.
[0082] В ходе работы оптического датчика 300, проточная камера 302 может принимать текучую среду, например, из перерабатывающего производственного процесса, которая содержит загрязняющие материалы (например, твердые частицы) и/или газовые пузырьки. Эти загрязняющие материалы и/или газовые пузырьки могут накапливаться в проточной камере, не допуская надлежащего обнаружения характеристик текучей среды посредством головки 304 датчика. В некоторых примерах согласно раскрытию сущности, впускной порт 352 проточной камеры 302 задает, по меньшей мере, одно сопло для текучей среды, которое сконфигурировано с возможностью направлять текучую среду, входящую в проточную камеру 302, к оптическому окну головки 304 датчика. Например, на фиг. 8, впускной порт 352 проиллюстрирован как задающий первое сопло 355A для текучей среды и второе сопло 355B для текучей среды (совместно "сопло 355 для текучей среды"). Когда головка 304 датчика (фиг. 4 и 5) вставляется в проточную камеру 302, первое сопло 355A для текучей среды может направлять текучую среду, входящую в проточную камеру 302, к первому оптическому окну 312, в то время как второе сопло 355B для текучей среды может направлять текучую среду, входящую в проточную камеру, ко второму оптическому окну 314. Сопло 355 для текучей среды впускного порта 352 может помогать уменьшать или исключать накопление загрязняющих материалов на головке 304 датчика, например, посредством инструктирования входящей текучей среде воздействовать под давлением на оптическое окно головки датчика. Воздействующая под давлением текучая среда может предотвращать накопление загрязняющих материалов на оптическом окне головки 304 датчика и/или вытеснять накопленный загрязняющий материал с оптического окна.
[0083] Помимо этого, направление входящей текучей среды к оптическому окну головки 304 датчика может исключать или уменьшать образование газовых пузырьков в текучей среде, например, по меньшей мере, до оптического анализа посредством головки датчика. В некоторых вариантах применения, газовые пузырьки могут образовываться в текучей среде, перемещающейся через проточную камеру 302, когда текучая среда контактирует с различными поверхностями проточной камеры, например, что приводит к тому, что растворенный газ выходит из раствора и накапливается в проточной камере. Эти газовые пузырьки могут уменьшать точность, с которой головка 304 датчика оптического датчика 300 может определять характеристику текучей среды. Направление текучей среды, входящей в проточную камеру 302, к оптическому окну головки 304 датчика может предотвращать образование газовых пузырьков в текучей среде и/или обеспечивать возможность оптического анализа текучей среды до того, как образуются газовые пузырьки в текучей среде.
[0084] Сопло 355 для текучей среды может представлять собой любую конструкцию, которая направляет текучую среду, входящую в проточную камеру 302, к оптическому окну головки 304 датчика. Сопло 355 для текучей среды может конусообразно суживаться (например, в отрицательном направлении по оси Y, указываемом на фиг. 8), чтобы увеличивать скорость текучей среды, протекающей через сопло, расширяться, чтобы снижать скорость текучей среды, протекающей через сопло, или поддерживать равную площадь поперечного сечения по длине сопла. В примере фиг. 7-9, сопло 355 для текучей среды выступает из внутренней стенки проточной камеры 302 в угловую выемку 322 головки 304 датчика. Сопло 355 для текучей среды задает один трубопровод для текучей среды, который разделяется на дальнем конце на первое сопло 355A для текучей среды и второе сопло 355B для текучей среды. В других примерах, первое сопло 355A для текучей среды и второе сопло 355B для текучей среды могут задавать отдельную магистраль для текучей среды, которая выступает из стенки проточной камеры 302. Помимо этого, в еще одних других примерах, сопло 355 для текучей среды может не выступать из стенки проточной камеры 302. Наоборот, в этих примерах, сопло 355 для текучей среды может располагаться заподлицо или быть утоплено в стенку проточной камеры 302.
[0085] Сопло 355 для текучей среды задает, по меньшей мере, одно отверстие (например, два отверстия в примере фиг. 7-9), которое выталкивает текучую среду, входящую в проточную камеру 302, к оптическому окну головки 304 датчика. Размер отверстия сопла для текучей среды может варьироваться, например, в зависимости от размера проточной камеры 302 и количества текучей среды, которая должна транспортироваться через проточную камеру. Помимо этого, размер отверстия сопла для текучей среды может варьироваться в зависимости от размера оптического окна головки 304 датчика. В некоторых примерах, сопло 355 для текучей среды задает отверстие, которое имеет площадь поперечного сечения, меньшую или равную площади поперечного сечения оптического окна головки 304 датчика. Например, в примере фиг. 7-9, первое сопло 355A для текучей среды может задавать площадь поперечного сечения, меньшую площади поперечного сечения первого оптического окна 312, и/или второе сопло 355B для текучей среды может задавать площадь поперечного сечения, меньшую площади поперечного сечения второго оптического окна 314. Площадь поперечного сечения первого сопла 355A для текучей среды может быть идентичной или отличающейся от площади поперечного сечения второго сопла 355B для текучей среды. Задание размеров первого сопла 355A для текучей среды и второго сопла 355B для текучей среды таким образом, что сопла для текучей среды имеют площади поперечного сечения, меньшие или равные площадям поперечного сечения первого оптического окна 312 и второго оптического окна 314, может фокусировать текучую среду, входящую в проточную камеру 302, на оптических окнах. Вместо направления сравнительно большего потока текучей среды к первому оптическому окну 312 и/или второму оптическому окну 314, фокусировка потока текучей среды в сравнительно меньший поток может увеличивать давление и/или скорость потока текучей среды. Это может увеличивать силу, с которой поток текучей среды воздействует под давлением на оптическое окно головки 304 датчика для удаления загрязняющих материалов.
[0086] Сопло 355 для текучей среды может быть размещено во множестве различных местоположений вдоль проточной камеры 302, и позиция может варьироваться, например, на основе местоположения оптического окна головки 304 датчика. В некоторых примерах, головка 304 датчика включает в себя первое оптическое и второе оптическое окно, которые размещаются в общей плоскости вдоль корпуса 310 головки датчика. Общая плоскость может быть общей вертикальной плоскостью (например, плоскостью Y-Z, указываемая на фиг. 5 и 6) или общей горизонтальной плоскостью (например, плоскостью X-Y, указываемая на фиг. 5 и 6). Например, в примере головки 304 датчика (фиг. 5 и 6), первое оптическое окно 312 и второе оптическое окно 314 размещаются с общей горизонтальной плоскостью, проходящей через центр каждого оптического окна. В некоторых примерах, сопло 355 для текучей среды может быть размещено в плоскости, идентичной плоскости оптического окна головки 304 датчика (например, в плоскости, идентичной плоскости как первого оптического окна 312, так и второго оптического окна 314). Это местоположение может минимизировать расстояние, которое должна проходить текучая среда от конца сопла для текучей среды до оптического окна головки датчика.
[0087] Фиг. 9 является видом сбоку в поперечном сечении, показывающим проточную камеру 302 с головкой 304 датчика, вставленной в камеру. В этой конфигурации, второе сопло 355B для текучей среды размещается в общей или идентичной плоскости 400 со вторым оптическим окном 314. Хотя не проиллюстрировано в виде в поперечном сечении, первое сопло 355A для текучей среды также может быть размещено в общей плоскости 400 с первым оптическим окном 312. Когда сопло 355 для текучей среды размещается в общей плоскости 400 с оптическим окном головки 304 датчика, текучая среда может проходить в плоскости (например, линейно) между концом сопла для текучей среды и оптическим окном в ходе работы. В зависимости от местоположения сопла для текучей среды относительно оптического окна, размещение сопла 355 для текучей среды в общей плоскости оптического окна головки 304 датчика может минимизировать расстояние, которое текучая среда проходит между соплом для текучей среды и оптическим окном в ходе работы. В свою очередь, это может увеличивать силу, с которой текучая среда воздействует под давлением на оптическое окно. С учетом вышесказанного, в других примерах сопло 355 для текучей среды не размещается в общей плоскости 400 с первым оптическим окном 312 и/или вторым оптическим окном 314, и раскрытие сущности не ограничивается в этом отношении.
[0088] Сопло 355 для текучей среды и, в частности, отверстие текучей среды сопла 355 для текучей среды может иметь множество различных ориентаций относительно оптического окна головки 304 датчика. В общем, ориентация отверстия сопла 355 для текучей среды таким образом, что отверстие указывает на оптическое окно головки 304 датчика, может быть полезным для направления текучей среды к оптическому окну. В ходе работы, когда сопло 355 для текучей среды имеет такую конфигурацию, текучая среда, выпускаемая из сопла для текучей среды, может проходить от сопла для текучей среды до оптического окна головки 304 датчика без контакта с поверхностью стенки или другой внутренней поверхностью проточной камеры 110. Вместо этого, сопло 355 для текучей среды выхода текучей среды может непосредственно контактировать с оптическим окном головки 304 датчика до контакта с другими поверхностями в проточной камере 302.
[0089] Вновь ссылаясь на фиг. 8, первое сопло 355A для текучей среды задает первую ось 380A протекания текучей среды, протягивающуюся через центр первого сопла для текучей среды, и второе сопло 355B для текучей среды задает вторую ось 380B протекания текучей среды, протягивающуюся через центр второго сопла для текучей среды. Первая ось 380A протекания текучей среды протягивается через и пересекает приблизительно центр первого оптического окна 312, так что когда текучая среда протекает через первое сопло 355A для текучей среды, поток текучей среды, выходящий из сопла, практически центрируется на оптическом окне. Вторая ось 380B протекания текучей среды протягивается через и пересекает приблизительно центр второго оптического окна 314, так что когда текучая среда протекает через второе сопло 355B для текучей среды, поток текучей среды, выходящий из сопла, практически центрируется на оптическом окне. В других примерах, первая ось 380A протекания текучей среды и/или вторая ось 380B протекания текучей среды могут идти через другую часть первого оптического окна 312 и/или второго оптического окна 314, отличную от центра оптических окон, или могут вообще не идти через оптические окна. Например, первая ось 380A протекания текучей среды и вторая ось 380B протекания текучей среды могут идти через стенку корпуса 310 головки датчика, так что когда текучая среда протекает через первое сопло 355A для текучей среды и второе сопло 355B для текучей среды, потоки текучей среды, выходящие из сопел, ударяются о стенку корпуса головки датчика, например, перед протеканием к первому оптическому окну 312 и второму оптическому окну 314. Такая конфигурация может рассеивать силу потока входящей текучей среды до контактирования с оптическим окном головки 304 датчика.
[0090] В ходе работы проточной камеры 302 в примере фиг. 7-9, текучая среда входит во впускной порт 352 проточной камеры и проходит через впускной порт и в некоторых примерах через часть сопла 355 для текучей среды, перед разбиванием на первое сопло 355A для текучей среды и второе сопло 355B для текучей среды. Часть текучей среды, входящей во впускной порт, выпускается через первое сопло 355A для текучей среды, в то время как другая часть текучей среды, входящей во впускной порт, выпускается через второе сопло 355B для текучей среды. В некоторых примерах, вся текучая среда, входящая во впускной порт 352, выпускается из впускного порта через первое сопло 355A для текучей среды и второе сопло 355B для текучей среды. Например, когда сопло 355A для текучей среды задает отверстие, которое имеет приблизительно идентичный размер с отверстием, заданным посредством второго сопла 355B для текучей среды, приблизительно половина текучей среды, входящей во впускной порт 352, может выпускаться из впускного порта через первое сопло 355A для текучей среды, тогда как другая половина выпускается из второго сопла 355B для текучей среды. После выпуска из сопла 355 для текучей среды текучая среда может проходить из дальнего наконечника сопла для текучей среды через заполненное газом или жидкостью пространство до контактирования с первым оптическим окном 312 и вторым оптическим окном 314.
[0091] В ходе работы головки 304 датчика, головка датчика может излучать свет через первое оптическое окно 312 в текучую среду, протекающую через проточную камеру 302, и принимать оптическую энергию (например, флуоресцентные излучения) из текучей среды через второе оптическое окно 314 для обнаружения характеристики текучей среды. Если сопло 355 для текучей среды выступает из стенки проточной камеры 302 в оптические магистрали, протягивающиеся через первое оптическое окно 312 и второе оптическое окно 314, сопло для текучей среды потенциально может вызывать оптические помехи для датчика. Соответственно, в некоторых примерах, когда сопло 355 для текучей среды выступает из стенки проточной камеры 302, сопло для текучей среды имеет такой размер, чтобы помогать минимизировать или исключать оптические помехи посредством сопла.
[0092] Фиг. 10 является другим видом сверху в поперечном сечении проточной камеры 302 (показанным с головкой 304 датчика, вставленной в камеру, и без сопла 355 для текучей среды для целей иллюстрации) вдоль линии поперечного сечения A-A, указываемой на фиг. 7. Фиг. 10 иллюстрирует примерные оптические области, которые могут быть заданы посредством оптического датчика 300. В этом примере, первое оптическое окно 312 сконфигурировано с возможностью проецировать свет из источника света на первую оптическую область 402 угловой выемки 322, и второе оптическое окно 314 сконфигурировано с возможностью принимать свет из второй оптической области 404 угловой выемки. Первая оптическая область 402 перекрывается со второй оптической областью 404 рядом с первым оптическим окном 312 и вторым оптическим окном 314. В зависимости от ориентации и конструкции головки 304 датчика, первая оптическая область 402 может отклоняться от второй оптической области 404, когда оптические области протягиваются в направлении от первого оптического окна 312 и второго оптического окна 314, задавая третью оптическую область 406. Сопло для текучей среды (не проиллюстрировано на фиг. 10) может иметь такой размер, что сопло выступает в третью оптическую область 406 без выступания в первую оптическую область 402 и/или вторую оптическую область 404. Такое задание размеров может помогать минимизировать степень, в которой выступающее сопло для текучей среды вызывает оптические помехи для головки 304 датчика.
[0093] Оптический датчик 300 в примере фиг. 7-10 включает в себя два оптических окна (оптическое окно 312 и второе оптическое окно 314). По этой причине, проточная камера 302 в этом примере, в общем, описывается как имеющая два сопла для текучей среды, первое сопло 355A для текучей среды и второе сопло 355B для текучей среды. В других примерах, проточная камера 302 может иметь меньшее число сопел для текучей среды (например, одно сопло для текучей среды) или большее число сопел для текучей среды (например, три, четыре или более сопел для текучей среды), и раскрытие сущности не ограничивается в этом отношении. Например, когда головка 304 датчика оптического датчика 300 имеет более двух оптических окон, проточная камера 302 может иметь больше двух сопел для текучей среды. В некоторых примерах, проточная камера 302 включает в себя, по меньшей мере, одно сопло для текучей среды, ассоциированное с каждым оптическим окном головки 304 датчика. Дополнительно, в то время как первое сопло 355A для текучей среды и второе сопло 355B для текучей среды проиллюстрированы на фиг. 7-10 как поддерживающие обмен текучей средой с общим впускным портом, в других примерах, каждое сопло для текучей среды может быть задано посредством отдельного впускного порта, протягивающегося через боковую стенку корпуса 350 проточной камеры. Вместо сегментации входящей текучей среды во впускном порту 352 проточной камеры 302, текучая среда, входящая в проточную камеру, может разбиваться или предоставляться из различных источников за пределами камеры и вводиться в проточную камеру через различные впускные порты.
[0094] Как вкратце пояснено выше относительно фиг. 7, проточная камера 302 включает в себя впускной порт 352 и выпускной порт 354. Впускной порт 352 сконфигурирован с возможностью соединяться с трубопроводом для транспортировки текучей среды из источника внутрь проточной камеры 302. Выпускной порт 354 сконфигурирован с возможностью соединяться с трубопроводом для транспортировки текучей среды из проточной камеры 302. Впускной порт 352 и выпускной порт 354 могут быть размещены в любом подходящем местоположении по периметру корпуса 350 проточной камеры. В примере фиг. 7-10, впускной порт 352 размещается на боковой стенке корпуса, в то время как выпускной порт 354 размещается на нижней поверхности корпуса. Впускной порт 352 может размещаться в других местоположениях относительно выпускного порта 354, и раскрытие сущности не ограничивается в этом отношении.
[0095] Вновь ссылаясь на фиг. 3, датчик 300 также включает в себя крышку 306 датчика и стопорящий элемент 308. Крышка 306 датчика может задавать крышку, которая размещает различные электрические компоненты датчика 300. Например, крышка 306 датчика может размещать, по меньшей мере, часть оптического излучателя (например, оптического излучателя 222) и/или оптического детектора (например, оптического детектора 224), и/или контроллера (например, контроллера 220) датчика 300. Крышка 306 датчика может быть постоянно прикреплена (например, формована как единое целое) к датчику 300 или может быть съемной с датчика 300.
[0096] В некоторых примерах, датчик 300 не включает в себя контроллер и/или другие электронные компоненты, которые физические размещены вместе с датчиком (например, в крышке 306 датчика). Наоборот, различные компоненты датчика 300 могут быть расположены в одном или более корпусов, которые являются физически отдельными от датчика и функционально соединены с датчиком (например, через проводное или беспроводное соединение). В одном примере, крышка 306 датчика для датчика 300 является съемной, и головка 304 датчика для датчика сконфигурирована с возможностью подключаться к карманному модулю контроллера. Примерные модули контроллера карманного компьютера, которые могут быть использованы в датчике 300, описываются в публикации патента (США) № 2011/0240887, поданной 31 марта 2010 года, и в публикации патента (США) № 2011/0242539, также поданной 31 марта 2010 года. Содержимое этих публикаций патента полностью содержится в данном документе по ссылке.
[0097] В ходе работы текучая среда под давлением может протекать через проточную камеру 302 датчика 300. Когда головка 304 датчика конструируется с возможностью быть съемной с проточной камеры 302, текучая среда под давлением, протекающая через проточную камеру, может пытаться принудительно выталкивать головку датчика из камеры для текучей среды. По этой причине, датчик 300 может включать в себя стопорящий элемент, чтобы стопорить головку 304 датчика в проточной камере 302.
[0098] В примере по фиг. 3 датчик 300 включает в себя стопорящий элемент 308. Стопорящий элемент 308 может помогать предотвращать расцепление головки 304 датчика с проточной камерой 302, когда текучая среда под давлением протекает через проточную камеру. В некоторых примерах, стопорящий элемент 308 сконфигурирован с возможностью закреплять головку 304 датчика на проточной камере 302 посредством завинчивания стопорящего элемента поверх части как головки датчика, так и проточной камеры. В различных примерах, стопорящий элемент 308 может быть сконфигурирован с возможностью закреплять головку 304 датчика на проточной камере 302 с использованием другого типа крепежных средств, таких как, например, зажимы, болты и т.п. Посредством механического прикрепления головки 304 датчика к проточной камере 302 датчик 300 может задавать влагонепроницаемую полость (например, за исключением впускного порта 352 и выпускного порта 354) для приема и анализа пробы текучей среды.
[0099] Технологии, описанные в данном раскрытии сущности, могут быть реализованы, по меньшей мере, частично в аппаратных средствах, программном обеспечении, микропрограммном обеспечении или в любой комбинации вышеозначенного. Например, различные аспекты описанных технологий могут быть реализованы в одном или более процессоров, включающих в себя один или более микропроцессоров, процессоров цифровых сигналов (DSP), специализированных интегральных схем (ASIC), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA) либо любых других эквивалентных интегрированных или дискретных логических схем, а также любые комбинации таких компонентов. Термин "процессор" может, в общем, означать любую вышеприведенную логическую схему, отдельно или в сочетании с другой логической схемой или любой другой эквивалентной схемой. Модуль управления, содержащий аппаратные средства, также может выполнять одну или более технологий этого раскрытия сущности.
[0100] Такие аппаратные средства, программное обеспечение и микропрограммное обеспечение могут быть реализованы в идентичном устройстве или в отдельных устройствах, чтобы поддерживать различные операции и функции, описанные в этом раскрытии сущности. Помимо этого, любой из описанных блоков, модулей или компонентов может быть реализован вместе или отдельно в качестве дискретных, но взаимодействующих логических устройств. Иллюстрация различных признаков в качестве модулей или блоков имеет намерение подчеркивать различные функциональные аспекты и не обязательно подразумевает, что такие модули или блоки должны быть реализованы посредством отдельных аппаратных или программных компонентов. Наоборот, функциональность, ассоциированная с одним или более модулей или блоков, может выполняться посредством отдельных аппаратных или программных компонентов либо интегрироваться в общих или отдельных аппаратных или программных компонентах.
[0101] Технологии, описанные в этом раскрытии сущности, также могут быть осуществлены или кодированы на машиночитаемом носителе, к примеру, на энергонезависимом машиночитаемом носителе хранения данных, содержащем инструкции. Инструкции, встраиваемые или кодированные на машиночитаемом носителе хранения данных, могут инструктировать программируемому процессору или другому процессору осуществлять способ, например, когда инструкции выполняются. Энергонезависимые машиночитаемые носители хранения данных могут включать в себя формы энергозависимых и/или энергонезависимых запоминающих устройств, включающие в себя, например, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), программируемое постоянное запоминающее устройство (PROM), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM), электронно стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), флэш-память, жесткий диск, CD-ROM, гибкий диск, кассету, магнитные носители, оптические носители или другие машиночитаемые носители.
[0102] Описаны различные примеры. Эти и другие примеры находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.