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環(huán)境傳感器、具有傳感器的顆粒物計數(shù)系統(tǒng)及其操作方法

文檔序號:6144711閱讀:223來源:國知局
專利名稱:環(huán)境傳感器、具有傳感器的顆粒物計數(shù)系統(tǒng)及其操作方法
環(huán)境傳感器、具有傳感器的顆粒物計數(shù)系統(tǒng)及其操作方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2007年9月4日提交的美國第11/849,421號專利申請的優(yōu)先權(quán),其 全部內(nèi)容通過引用并入本文。
背景技術(shù)
本發(fā)明涉及環(huán)境傳感器,如用來檢測空氣或液體環(huán)境中顆粒物的顆粒物計數(shù)器。 本發(fā)明還涉及具有環(huán)境傳感器的顆粒物計數(shù)系統(tǒng),操作顆粒物計數(shù)系統(tǒng)的方法,以及操作 環(huán)境傳感器的方法。在一些其它應(yīng)用中,如果出現(xiàn)污染的情況,顆粒物檢測能夠監(jiān)控與期望目標(biāo)不適 應(yīng)的物質(zhì)的產(chǎn)生,甚至能夠進行原子級別的監(jiān)控。例如,制藥廠商需要無菌環(huán)境來避免活的 有機體與被制造或包裝的產(chǎn)品接觸。而且,制藥廠商監(jiān)控特定區(qū)域來保證符合潔凈標(biāo)準(zhǔn)。其它通常需要在環(huán)境中采用顆粒物計數(shù)系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用是半導(dǎo)體制造業(yè)。半導(dǎo)體 制造廠商監(jiān)控其工藝流體、氣體和環(huán)境的潔凈程度來識別并消除污染源。其它工業(yè)部門可 使用顆粒物計數(shù)系統(tǒng)來檢測和控制影響產(chǎn)品性能和質(zhì)量的污染。例如,自動化產(chǎn)品、便攜式 設(shè)備、微機械結(jié)構(gòu)以及光學(xué)組件的制造廠商可在其一些制造過程中使用顆粒物計數(shù)系統(tǒng)。因此,需要一種在其它事件中,能夠執(zhí)行可靠的顆粒物計數(shù)并允許獲取和發(fā)布與 顆粒物計數(shù)相關(guān)的信息的環(huán)境傳感器。還需要集成這種環(huán)境傳感器的顆粒物計數(shù)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在一種實施方式中,本發(fā)明提供了一種從環(huán)境傳感器到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對顆粒 物計數(shù)信息進行通信的方法。所述方法包括產(chǎn)生來自于空間、通過所述環(huán)境傳感器的流體 流;檢測流體中的顆粒物;在第一時間間隔內(nèi)確定與檢測到的顆粒物的數(shù)量有關(guān)的第一顆 粒物計數(shù);在第二時間間隔內(nèi)確定與檢測到的顆粒物的數(shù)量有關(guān)的第二顆粒物計數(shù);基于 所述第一顆粒物計數(shù)和所述第二顆粒物計數(shù)確定總顆粒物計數(shù);以及將所述總顆粒物計數(shù) 從所述環(huán)境傳感器到所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行通信。所述通信動作包括對來自于所述環(huán) 境傳感器的所述總顆粒物計數(shù)進行無線通信。在另外一種實施方式中,本發(fā)明提供一種顆粒物計數(shù)系統(tǒng)。該顆粒物計數(shù)系統(tǒng)包 括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);以及環(huán)境傳感器,放置在空間內(nèi)。所述環(huán)境傳感器包括入口和出 口,從而使流體流從所述入口流至所述出口,顆粒物檢測部分,用于檢測流體中的顆粒物, 以及控制器,連接至所述顆粒物檢測部分。所述控制器被配置為在多個時間間隔內(nèi)分別確 定具有預(yù)定特性的顆粒物的多個計數(shù),所述控制器還被配置為存儲在一個時間間隔內(nèi)檢測 到的多個計數(shù)中的至少一個,并且所述控制器還被配置為通過將滾動計數(shù)技術(shù)用于所述多 個計數(shù)而連續(xù)更新總計數(shù)。所述環(huán)境傳感器還包括通信層,連接到所述控制器,以將計數(shù)通 信至所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所述通信層包括天線,以用于對計數(shù)進行無線通信。在另外一種實施方式中,本發(fā)明提供一種環(huán)境傳感器,適于放置在空間內(nèi)。所述環(huán) 境傳感器包括入口和出口,使得流體流從所述入口移動至所述出口 ;顆粒物檢測部分,用
5于檢測流體中的顆粒物;控制器,連接到所述顆粒物檢測部分。所述控制器被配置為確定多 個顆粒物計數(shù),每個顆粒物計數(shù)均表示在相應(yīng)時間間隔內(nèi)檢測到的顆粒物數(shù)目,并且所述 控制器被配置為確定代表在多個時間間隔內(nèi)檢測到的顆粒物的總顆粒物計數(shù)。所述環(huán)境傳 感器還包括無線通信層,連接到所述控制器,以將所述總顆粒物計數(shù)和所述多個顆粒物計 數(shù)中的至少一個無線傳輸。 本發(fā)明的其它方面將由于具體實施方式



而變得更加明了。

圖1是顆粒物計數(shù)系統(tǒng)的示意圖。
圖2是第二顆粒物計數(shù)系統(tǒng)的示意圖。
圖3是顆粒物計數(shù)器的示意圖。
圖4是圖3中示出的顆粒物計數(shù)器的局部示意圖。
圖5是圖4中示出的控制器的可選結(jié)構(gòu)額示意圖。
圖6是圖4中示出的通信層的可選結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意圖。
圖8是網(wǎng)頁形式的信息顯示。
圖9是狀態(tài)寄存器的示意圖。
圖10是示出了多個存儲地址的表格。
具體實施例方式在詳細(xì)說明本發(fā)明的任何實施方式之前,應(yīng)該理解,本發(fā)明不限于在后續(xù)說明中 提出的或者在附圖中示出的結(jié)構(gòu)和部件的排列細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠采用其它實施方式并且能 夠以各種不同的方式實施或者執(zhí)行。而且,應(yīng)該理解,本文使用的短語和術(shù)語是用于說明的 目的而不應(yīng)該被認(rèn)為是一種限制。本文使用的“包括”、“包含”或者“具有”及其變體表示 包含后面列出的條目、其等同物以及附屬項。盡管在本文采用方向標(biāo)記如上、下、向下、向上、向后、底、前、后等來說明附圖,但 這些標(biāo)記都是針對附圖(在正常觀察時)的。這些方向并不意味著對本發(fā)明任何形式的限 制和文字約束。另外,本文使用的術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”是為了說明的目的而不是 為了表明或者暗示相對重要性或者相對意義。另外,應(yīng)該理解,本發(fā)明的實施方式包括硬件、軟件和電子元器件或模塊,為了方 便論述,這些實施方式被示出和說明為似乎這些部件的大部分僅僅實現(xiàn)為硬件。然而,本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員在閱讀了具體實施方式
后應(yīng)該認(rèn)識到,至少在一種實施方式中,基于本 發(fā)明各方面的電子產(chǎn)品可以實現(xiàn)為軟件形式。這樣,應(yīng)該注意到,基于設(shè)備的多個硬件和軟 件,以及多種不同結(jié)構(gòu)的部件可以被用來實現(xiàn)本發(fā)明。而且,如后續(xù)章節(jié)中所描述的,在附 圖中說明的機械結(jié)構(gòu)是為了示例性地示出本發(fā)明的實施方式,這些機械結(jié)構(gòu)也可以采用其 它可替代的機械結(jié)構(gòu)。圖1是采用無線接入點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的顆粒物計數(shù)系統(tǒng)10的示意圖。顆粒物計數(shù)系 統(tǒng)10包括環(huán)境傳感器15,無線接入點(WAP) 20,以及通過網(wǎng)絡(luò)30連接到WAP20的數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)(DAS)25??梢灶A(yù)想到,環(huán)境傳感器15,WAP20等的數(shù)量可根據(jù)所示結(jié)構(gòu)的不同而不同。
在示出的結(jié)構(gòu)中,環(huán)境傳感器15與WAP20通過無線協(xié)議(如標(biāo)準(zhǔn)無線協(xié)議)進 行無線通信,以發(fā)送或者接收信息。WAP20通過“有線”連接被連接到網(wǎng)絡(luò)30。在一種結(jié)構(gòu) 中,WAP20可包括NETGEARWGR614無線路由器。使用術(shù)語“有線”是為了定義一種連接方式 如USB電纜、DSL電纜、以太網(wǎng)線以及其它。類似地,網(wǎng)絡(luò)30是為了廣義地表示是因特網(wǎng)連 接或者是內(nèi)網(wǎng)或者內(nèi)部網(wǎng)連接。還應(yīng)該預(yù)想到,網(wǎng)絡(luò)30可包括無線連接器。除了圖1中具 體示出的DAS25,顆粒物計數(shù)系統(tǒng)10還可以包括其它連接到網(wǎng)絡(luò)30的其他元件,如計算機 35。圖2是配置為ad-hoc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的顆粒物計數(shù)系統(tǒng)40的示意圖。更具體地,顆粒 物計數(shù)系統(tǒng)40包括無線連接到DAS25并可以可選地連接到網(wǎng)絡(luò)30的一個或多個環(huán)境傳感 器15 (在圖2中僅示出了一個環(huán)境傳感器15)。在顆粒物計數(shù)系統(tǒng)40包含多于一個環(huán)境傳 感器15的結(jié)構(gòu)中,每個環(huán)境傳感器15包括由DAS25識別的地址。每個環(huán)境傳感器15具有 唯一地址,其允許DAS25接收、存儲并對來自于可位于獨立且遠(yuǎn)程環(huán)境中的各個環(huán)境傳感 器15的信息進行通信。如本文所使用的,術(shù)語“信息”應(yīng)該被廣義地理解為包含信號(如 模擬信號、數(shù)字信號等)、狀態(tài)、數(shù)據(jù)(如打包數(shù)據(jù)、非打包數(shù)據(jù)等)等,并用來提供知識、數(shù) 值、事件、事實、測量、輸出以及類似內(nèi)容。參考圖1和2,顆粒物計數(shù)系統(tǒng)10和40被設(shè)置為對從環(huán)境傳感器15到DAS25進 行通信,從而交換關(guān)于環(huán)境傳感器15所在空間的信息,也被定義為環(huán)境區(qū)(如“干凈”區(qū))。 顆粒物計數(shù)系統(tǒng)10和40的一個不同點是,在顆粒物計數(shù)系統(tǒng)10中,DAS25可以通過網(wǎng)絡(luò) 30遠(yuǎn)程訪問環(huán)境傳感器15,而在顆粒物計數(shù)系統(tǒng)40中,DAS25直接通過無線連接來訪問環(huán) 境傳感器15。然而,應(yīng)該理解,在圖1和2中示出的拓?fù)浜?或配置是用于示例性說明的目 的,并且其它配置的顆粒物計數(shù)系統(tǒng)也在本發(fā)明的所要求的方面之內(nèi)。例如,應(yīng)該預(yù)想到, 傳感器15可以通過有線方式與WAP20或者DAS25進行通信。圖3是一種示例性環(huán)境傳感器的示意圖。更具體地,圖3中示出的環(huán)境傳感器是 配置為檢測預(yù)定尺寸范圍內(nèi)顆粒物的顆粒物計數(shù)器50。顆粒物計數(shù)器50是通過光散射檢 測原理進行操作的懸浮顆粒物計數(shù)器。然而,另外也可以采用其它懸浮顆粒物計數(shù)器(如 通過光遮擋原理進行操作的顆粒物計數(shù)器)以及它們中間的液體顆粒物計數(shù)器。顆粒物計 數(shù)器50包括流體運動部分55和控制部分60。流體運動部分55包括流體(如空氣)入口 65、顆粒物檢測部分70、真空源75、過濾器80以及流體出口 85。在圖3所示的結(jié)構(gòu)中,氣流是由真空源75(如空氣泵或者風(fēng)箱)產(chǎn)生的。如下文 更具體地描述,按照箭頭90所示,氣流通過入口 65進入顆粒物計數(shù)器50中并穿過對空氣 中顆粒物進行檢測的顆粒物檢測部分70。然后,氣流穿過過濾器80并通過出口 85流出。 在圖3中,示出的真空源75作為流動路徑的一部分。然而,顆粒物計數(shù)器50的其它結(jié)構(gòu)包 括不直接處于流動路徑中的真空源,或者可選地,顆粒物計數(shù)器50可包括外部真空源。類 似地,圖3示出了一種位于出口 85附近的過濾器80。然而,顆粒物計數(shù)器50的其它結(jié)構(gòu)可 以包括不同數(shù)目(包括0個)的過濾器,并且過濾器的位置也可不同。在又一種結(jié)構(gòu)中,流 體運動部分75可包括管或軟管,其一端連接到出口 65,使得真空源(內(nèi)部的或者外部的) 產(chǎn)生來自于管的另一端且穿過上述顆粒物計數(shù)器50的氣流。顆粒物計數(shù)器50的控制部分60包括可操作為控制并操作顆粒物計數(shù)器50的控 制器100??刂撇糠?0還包括電源105、流量傳感器110、光源115 (如激光束發(fā)生器)、光
7探測器120、通信層125、顯示系統(tǒng)130以及輸入/輸出層135。在顆粒物計數(shù)器50的操作 過程中,流量傳感器110可操作為產(chǎn)生表示通過顆粒物計數(shù)器50流動的空氣量的信號。流 量傳感器110產(chǎn)生的信號允許控制器100操作真空源75,以保持通過顆粒物計數(shù)器50的流 量恒定。例如,控制器100可以操作真空源75來保持恒定流速為1立方英尺每分鐘(ft3/ min),其基本上等于28. 3升每分鐘(lt/min)。然而,真空源75能夠基于期望參數(shù)或者顆粒 物計數(shù)器50的特定用途產(chǎn)生其它流速。在其它結(jié)構(gòu)中,環(huán)境傳感器50可包括沒有連接到 控制部分60的外部真空源,使得外部真空源相對于控制部分被獨立地控制,從而產(chǎn)生通過 顆粒物計數(shù)器50的流體流。仍然參考圖3,顯示系統(tǒng)130包括多重光顯示器,以表明顆粒物計數(shù)器50的狀態(tài)。 更具體地,顯示系統(tǒng)130包括與電源、報警系統(tǒng)、顆粒物計數(shù)間隔、光源以及流動狀態(tài)相關(guān) 的“開/關(guān)”型顯示器。例如,顯示系統(tǒng)130可以表示顆粒物計數(shù)器是打開還是關(guān)閉狀態(tài), 是否檢測到與空氣流或者光源115相關(guān)的故障,計數(shù)器50是否正在檢測顆粒物,光源115 是否正在運行,以及流速是否維持恒定。顆粒物計數(shù)器50的其它結(jié)構(gòu)可包括具有不同數(shù)目 和光線組合的顯示系統(tǒng)130,或者可選地為不同的顯示器件(如IXD屏幕)。盡管沒有經(jīng)過 特別說明,I/O層135示出了可選的輸入/輸出連接、顯示器、和/或開關(guān),以允許用戶對顆 粒物計數(shù)器50進行控制和/或交互。在顆粒物計數(shù)器50的操作過程中,通過光線散射對顆粒物進行檢測。更具體地, 光源115在顆粒物計數(shù)器50的顆粒物檢測部分70的內(nèi)部產(chǎn)生激光束140。如箭頭145所 示,顆粒物流過顆粒物檢測部分70并流過激光束140。橫穿顆粒物監(jiān)測部分70的顆粒物導(dǎo) 致光線散射(用150表示),這由光學(xué)檢測器120檢測。光學(xué)檢測器120檢測到光線散射 150而產(chǎn)生電壓脈沖,并將電壓脈沖發(fā)送給控制器100??刂破?00可操作為基于光學(xué)檢測 器120產(chǎn)生的電壓脈沖來確定與顆粒物相關(guān)的信息(如顆粒物尺寸、速度、成份)。由控制 器100確定的信息可被存儲在存儲器中并且/或者由例如顆粒物計數(shù)器50的通信層125 發(fā)送給DAS25。圖4是控制部分60的示意圖,它特別涉及顆粒物的檢測以及關(guān)于檢測到的顆粒物 信息的處理和傳送。因此,圖4更詳細(xì)地示出了光學(xué)檢測器120、控制器100和通信層125。 為了便于圖示說明,還示出了連接到控制器100的真空源75,電源105,流量傳感器110,光 源115,顯示系統(tǒng)130和I/O層135。光學(xué)檢測器120包括圖像檢測器和光學(xué)器件155以檢 測散射光150,還包括放大器160,從而在檢測到散射光150后產(chǎn)生電壓脈沖。控制器100包 括附加放大器165、處理器170以及存儲器175。處理器170包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 180和 脈沖高度分析器或者電壓比較器185。處理器170可以是微處理器、數(shù)字信號處理器、微控 制器或者是可以執(zhí)行指令的類似設(shè)備的形式。當(dāng)然,A/D轉(zhuǎn)換器180和/或電壓比較器185 與處理器170可以是獨立的,存儲器175可以與處理器中170相結(jié)合。接收由光學(xué)檢測器120產(chǎn)生的電壓脈沖,以用于由放大器(或多個放大器)165和 處理器170在控制器100處理。更具體地,放大器(或多個放大器)165可對電壓脈沖進行 放大和過濾,并且A/D 180可將脈沖電壓轉(zhuǎn)化為用于由電壓比較器185分析的數(shù)字信號。 電壓比較器185通過將數(shù)字信號與預(yù)定值或者電壓閾值進行比較而對數(shù)字信號進行分析。 基于該比較,處理器170可確定是否電壓脈沖大于電壓閾值,例如,并將該信息存儲在存儲 器175中。當(dāng)控制器100接收到由光學(xué)檢測器120產(chǎn)生的脈沖,具有預(yù)定特征(如顆粒物尺寸)的顆粒物計數(shù)可被存儲在存儲器175中。圖5是作為圖4中示出的控制器100的替換結(jié)構(gòu)的控制器100A的示意圖??刂?器100A包括放大器(或多個放大器)165和存儲器175??刂破?00A還包括具有電壓比較 器185A的處理器170A,電壓比較器185A對光學(xué)檢測器120 (在圖5中沒有示出)產(chǎn)生的模 擬電壓脈沖進行比較。因此,控制器100A基于模擬信號分析并且確定顆粒物尺寸信息,而 控制器100基于數(shù)字信號分析并且確定顆粒物尺寸信息。在顆粒物計數(shù)器50的一種示例性結(jié)構(gòu)中,兩個顆粒物計數(shù)被存儲在存儲器175 中。第一顆粒物計數(shù)是尺寸大于0.5微米的顆粒物的計數(shù)。第二顆粒物計數(shù)是尺寸大于5 微米的顆粒物的計數(shù)。在其他結(jié)構(gòu)中,不同的顆粒物計數(shù)可被存儲在存儲器175中。通過 顆粒物計數(shù)器50的標(biāo)定過程確定與每個顆粒物尺寸(如0. 5微米和5微米)相關(guān)的電壓 閾值。標(biāo)定過程可包括產(chǎn)生已知尺寸(如0.5微米或者5微米)大小的顆粒物氣霧云,并 且允許氣霧云流過顆粒物計數(shù)器50。在標(biāo)定過程中可使用DAS25來觀察顆粒物計數(shù)器50 檢測到的顆粒物尺寸,使得操作人員可以調(diào)整顆粒物計數(shù)器50直到產(chǎn)生正確的信息。盡管 可對顆粒物計數(shù)器50進行標(biāo)定,以檢測較寬范圍的顆粒物尺寸,但通常對顆粒物計數(shù)器50 進行標(biāo)定,以感應(yīng)尺寸為0. 5微米和5微米的顆粒物,這是因為0. 5微米與潔凈區(qū)的特定潔 凈度相關(guān),而5微米與細(xì)菌或者對于潔凈區(qū)有意義的相似要素的尺寸相關(guān)。再參考圖4,通信層125包括處理器190、存儲器195、調(diào)制器/解調(diào)器電路200以 及天線205。在顆粒物計數(shù)器50的一種示例性結(jié)構(gòu)中,通信層125包括數(shù)字連接無線模塊, 以允許顆粒物計數(shù)器50和第二設(shè)備之間進行通信。更具體地,通信層125從控制器100接 收顆粒物尺寸信息,并如圖1所示,通信層125可操作為將該信息無線發(fā)送給WAP20,或者如 圖2所示直接發(fā)送給ad-hoc拓?fù)渲械腄AS25。在一些結(jié)構(gòu)中,通信層125可包括存儲在存 儲器195中的網(wǎng)頁設(shè)計,通信層125可操作為將顆粒物計數(shù)信息和/或(顆粒物計數(shù)器50 的)狀態(tài)信息與網(wǎng)頁設(shè)計相結(jié)合,并傳送結(jié)合后的信息。通信層125還接收信息和/或指 令來操作顆粒物計數(shù)器50。例如,通信層125可接收來自于DAS25的顆粒物計數(shù)請求或者 接收來自于計算機(如圖1中示出的計算機)的狀態(tài)請求。圖6是作為圖4中示出的通信層125的替換結(jié)構(gòu)的通信層125A的示意圖。通信 層125A包括處理器190和存儲器195。通信層125A還包括用來與另一個設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)進 行通信的接線器,如RJ-45接線器210。在另外一種結(jié)構(gòu)中,顆粒物計數(shù)器50可包括與控制 器一體制造的通信層。然后,控制器將可操作為如關(guān)于控制器100和通信層125或125A的 描述那樣進行控制和通信。圖7是在圖1和2中示出的DAS25的示意圖。在示出的結(jié)構(gòu)中,DAS25包括計算 機系統(tǒng)215,計算機系統(tǒng)215具有處理器220、通信層225、存儲器230、顯示系統(tǒng)235和I/O 層240。本文所述的計算機系統(tǒng)215是與顆粒物計數(shù)器50相關(guān)的計算機系統(tǒng)。然而,計算 機系統(tǒng)215可以與其他設(shè)備(如圖7中示出的傳感設(shè)備)進行通信。該傳感設(shè)備可包括溫 度傳感器245、濕度傳感器250以及壓力傳感器255。參考圖1,2和7,DAS25配置為與環(huán)境傳感器15進行通信,從而發(fā)送如控制命令 或者數(shù)據(jù)請求等信息,并接收如顆粒物計數(shù)和環(huán)境傳感器15的狀態(tài)等信息。在示出的結(jié)構(gòu) 中,DAS25包括被標(biāo)識為驅(qū)動260的一組指令,驅(qū)動260被專門設(shè)計為對環(huán)境傳感器15進 行操作。例如,驅(qū)動260可獲取由顆粒物計數(shù)器50采集的數(shù)據(jù),并且可選地獲取來自于其
9它傳感器的數(shù)據(jù),如溫度傳感器245、濕度傳感器250和壓力傳感器255,并且可將數(shù)據(jù)發(fā)送 到數(shù)據(jù)庫用于存儲。驅(qū)動260還可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡淠軌虮蝗』匾杂糜谶M一步處理的存儲單 元。對DAS25的數(shù)據(jù)的處理可包括將數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的閾值進行比較,并以對于用戶來說很顯 著的方式將數(shù)據(jù)通過顯示系統(tǒng)235進行顯示。驅(qū)動260還可包括用于操作顆粒物計數(shù)器50 的特定元件的指令。例如,驅(qū)動260可單獨地操作并監(jiān)控真空源75、光源115和顯示系統(tǒng) 130。在圖1和圖2中示出的結(jié)構(gòu)中,顆粒物計數(shù)系統(tǒng)10、40可包括顆粒物計數(shù)器50, 其被標(biāo)定為檢測尺寸大于0. 5微米的顆粒物。而且,具有驅(qū)動260的計算機系統(tǒng)215可被 配置為將與顆粒物計數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)移動到顆粒物計數(shù)器50中的特定存儲地址,并從通信 層125取回與網(wǎng)頁信息結(jié)合的顆粒物計數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù),并且用顯示系統(tǒng)235顯示所取回的 數(shù)據(jù)。圖8是由顯示系統(tǒng)235產(chǎn)生的示例性信息顯示265。信息顯示265顯示各種不同的 信息,可包括系統(tǒng)信息270、狀態(tài)信息275以及計數(shù)信息280。所示出的信息顯示265的形 式為由計算機系統(tǒng)215通過例如網(wǎng)絡(luò)30訪問的網(wǎng)頁。因為,顆粒物計數(shù)器50的通信層125 可包括網(wǎng)頁設(shè)計信息,所以當(dāng)顆粒物計數(shù)器50和計算機系統(tǒng)215處于如圖2所示的ad-hoc 拓?fù)渲袝r,顯示265可以采用如圖8所示的網(wǎng)頁形式。系統(tǒng)信息270是指顆粒物計數(shù)器50 和網(wǎng)絡(luò)連接的具體類型。狀態(tài)信息275是指顆粒物計數(shù)器50的狀態(tài)以及顆粒物計數(shù)器50 的具體元件的狀態(tài),如光源115和真空源75。計數(shù)信息280是指顆粒物計數(shù)器50檢測到的 數(shù)據(jù),如流速和顆粒物數(shù)目。圖9是存儲在存儲器175的某個存儲位置的狀態(tài)信息275的示意圖。更具體地,狀 態(tài)信息275示出在第一存儲地址285和第二存儲地址290中,其中,每個地址都是16位的 存儲地址。對于顯示狀態(tài)信息275的計算機系統(tǒng)215來說,驅(qū)動260僅需要取回存儲地址 285,290中的信息。計算機系統(tǒng)215將存儲地址285、290的特定位與顆粒物計數(shù)器50的相 應(yīng)元件的狀態(tài)進行匹配,從而顯示狀態(tài)信息275 (如光源正處于開還是關(guān))。圖10是包括多 個存儲器地址300的存儲器175的示意圖,存儲器地址300專用于不同類型的計數(shù)和與顆 粒物計數(shù)器50相關(guān)的信息(如狀態(tài)信息)。具體參考計數(shù)信息280,驅(qū)動260從顆粒物計數(shù) 器50的存儲器175的特定存儲地址(如存儲地址12和13)中取回計數(shù)信息280。計算機 系統(tǒng)215可操作為,在從存儲器175中的專用存儲地址取回計數(shù)后,顯示計數(shù)信息280 (如, 尺寸大于0. 5微米的顆粒物的數(shù)目)。因此,顆粒物的尺寸信息沒有由顆粒物計數(shù)器50產(chǎn) 生并發(fā)送?;陬w粒物計數(shù)器50的已知標(biāo)定和存儲器175中取回計數(shù)信息280的專用地 址,顯示系統(tǒng)235可以顯示計數(shù)信息280和尺寸信息。類似地,可以從顆粒物計數(shù)器50的 存儲器175中的特定地址取回狀態(tài)信息275。結(jié)果是,改善了顆粒物計數(shù)器50和計算機系 統(tǒng)215之間的數(shù)據(jù)傳輸。具體參考顆粒物計數(shù)器50的操作,在其它參數(shù)中,標(biāo)定顆粒物計數(shù)器50,以建立 要被檢測的顆粒物的尺寸和流速。如上所述,顆粒物計數(shù)器50可被標(biāo)定為檢測兩種尺寸的 顆粒物(例如,尺寸大于0. 5微米的顆粒物和尺寸大于5微米的顆粒物)。還將顆粒物計 數(shù)器50標(biāo)定為具有基本恒定的流速。例如,可將顆粒物計數(shù)器50標(biāo)定為產(chǎn)生約為lft3/ min (大約28.31t/min)的流速。在其他結(jié)構(gòu)中,可將顆粒物計數(shù)器50標(biāo)定為產(chǎn)生不同的流 速,如251t/min、501t/min、751t/min和1001t/min。基于已標(biāo)定的流速,就可以確定顆粒物 計數(shù)器50對潔凈區(qū)的整個容積進行采樣所需的時間。為了進行分析,建立預(yù)定的采樣量,
10從而使得顆粒物計數(shù)能夠被顯示為流量標(biāo)準(zhǔn)單位(如Im3或者Ift3)的函數(shù)。因此,對于標(biāo) 定為產(chǎn)生Ift3Aiin流速的顆粒物計數(shù)器50來說,已確定,顆粒物計數(shù)器50可在約35. 3分 鐘內(nèi)對Im3的采樣體積進行采樣,并且在大約1分鐘的時間內(nèi)對Ift3的采樣體積進行采樣。在示出的結(jié)構(gòu)中,顆粒物計數(shù)器50進一步被設(shè)置為,以多個時間間隔對采樣體積進行采樣。更具體地,顆粒物計數(shù)器50被配置為,在60個時間間隔內(nèi)對采樣體積進行采 樣。因此,如果將采樣體積建立為lm3,那么顆粒物計數(shù)器50可在大約35. 3/60分鐘內(nèi)采樣 l/60m3。類似地,如果將采樣體積建立為1ft3,那么顆粒物計數(shù)器50可在大約一秒內(nèi)采樣 l/60ft3。基于顆粒物計數(shù)器50的應(yīng)用實施和/或期望特征,其它結(jié)構(gòu)可包括顆粒物計數(shù) 器50被標(biāo)定為以不同數(shù)目的時間間隔對整個采樣體積進行采樣。用時間間隔對采樣體積 進行采樣將允許顆粒物計數(shù)器50在存儲器175中存儲與部分計數(shù)相關(guān)的信息。例如,存儲 器175可包括用于部分計數(shù)信息(例如,一個時間間隔內(nèi)的顆粒物數(shù)目,或者在整個采樣體 積完成采樣之前可由DAS25取回的總顆粒物計數(shù),或者之前完成的采樣的顆粒物計數(shù))的 專用存儲地址(如存儲地址300)。另外,采用時間間隔對采樣體積進行采樣將允許顆粒物 計數(shù)器50包括操作特性,所述操作特性被定義為滾動次數(shù),強制計數(shù),以及故障檢測/數(shù)據(jù) 恢復(fù)。滾動計數(shù)滾動計數(shù)特征允許顆粒物計數(shù)器50為最近的采樣體積確定并存儲顆粒物計數(shù)。 更具體地,滾動計數(shù)特征是通過顆粒物計數(shù)器50連續(xù)添加多個時間間隔的顆粒物計數(shù)而 執(zhí)行的。如上所述,一旦六十個時間間隔已經(jīng)過去,則在預(yù)定的存儲地址300處,整個采樣 體積的顆粒物計數(shù)是可用的。由于顆粒物計數(shù)器50對潔凈區(qū)進行連續(xù)采樣,所以顆粒物計 數(shù)器50利用最后一個時間間隔內(nèi)獲得的顆粒物計數(shù)而丟棄由最早一個時間間隔獲得的顆 粒物計數(shù),從而更新整個采樣體積的顆粒物計數(shù)。因此,存儲在與整個采樣體積顆粒物計數(shù) 相對應(yīng)的存儲地址中的顆粒物計數(shù)是在最近的采樣體積過程中得到的計數(shù)。在所示出的結(jié) 構(gòu)中,在圖10中標(biāo)識為0和1的存儲地址300對應(yīng)于整個采樣體積大于0. 5微米的顆粒物 的顆粒物計數(shù)。類似地,圖10中標(biāo)識為2和3的存儲地址對應(yīng)于整個采樣體積大于5微米 的顆粒物的顆粒物計數(shù)。強制計數(shù)強制計數(shù)特性允許DAS25使用顆粒物計數(shù)器50來測試故障條件下DAS的編程邏 輯的操作。強制數(shù)目特性還測試由故障條件所觸發(fā)的或者將從顆粒物計數(shù)器50獲得的顆 粒物數(shù)目與預(yù)定閾值進行比較所觸發(fā)的報警系統(tǒng)(沒有示出)。如圖10所示,由數(shù)字26到 51表示的存儲地址300對應(yīng)于存儲在存儲器175中的強制計數(shù)信息。更具體地,DAS25的 驅(qū)動260包括命令顆粒物計數(shù)器從對強制計數(shù)信息專用的地址300中獲取信息的指令,以 及將信息拷貝(有時也稱為移動)到在顆粒物計數(shù)器50的操作過程中存儲實際的或檢測 到的信息的相應(yīng)存儲地址300的指令。然后如果DAS25正取回實際檢測到的信息,則驅(qū)動 260從存儲器175中讀入信息。在一個實例中,如果用戶測試當(dāng)采樣體積的顆粒物計數(shù)大于 預(yù)定閾值時報警的觸發(fā)情況,則驅(qū)動260命令顆粒物計數(shù)器從對應(yīng)于強制計數(shù)信息的存儲 地址300中獲取計數(shù),并且驅(qū)動260還命令顆粒物計數(shù)器將信息拷貝到在顆粒物計數(shù)器50 的操作過程中存儲顆粒物計數(shù)的存儲地址300中,并且驅(qū)動260將信息取回至DAS25。當(dāng) DAS25接收并處理強制計數(shù)信息而觸發(fā)了報警,測試被認(rèn)為是成功的。如圖10所示,包括強制計數(shù)信息的每個存儲地址300均具有包括了在顆粒物計數(shù)器50的操作過程中存儲的信 息的相應(yīng)存儲地址300。可選地,不同于DAS的輔助計算機或者控制器(如圖1示出的顆粒物計數(shù)系統(tǒng)10 的計算機35),可裝配有可操作為控制顆粒物計數(shù)器并通過網(wǎng)絡(luò)與顆粒物計數(shù)器進行通信 的程序。在這種情況中,輔助計算機發(fā)送命令,以使得顆粒物計數(shù)器向測試狀態(tài)下的DAS發(fā) 送強制計數(shù)和狀態(tài)信息。在此情況中測試DAS變成,而無需測試程序在DAS本身中運行。故障檢測/數(shù)據(jù)恢復(fù)故障檢測特性允許顆粒物計數(shù)器50提供準(zhǔn)確而及時的計數(shù)信息。更具體地,顆粒 物計數(shù)器50可檢測故障條件并可對故障條件做出反應(yīng),使得顆粒物計數(shù)信息不會被損壞。 顆粒物計數(shù)器50可檢測諸如光源115的失效和氣流的中斷的故障條件。在發(fā)生故障條件 的情況下,如圖9所示的對應(yīng)于狀態(tài)信息275的存儲地址得到了更新。因此,顆粒物計數(shù)器 50丟棄了故障條件發(fā)生的時間間隔內(nèi)獲得的計數(shù)信息。一旦狀態(tài)信息275表明故障條件不 存在時,那么顆粒物計數(shù)器50用不再檢測到故障條件的時間間隔內(nèi)檢測的計數(shù)更新總的 顆粒物計數(shù)。這個過程允許顆粒物計數(shù)器50為整個采樣體積的提供計數(shù)信息,而不必丟棄 在檢測到故障條件的情況下與該采樣體積相對應(yīng)的所有計數(shù)。例如,如果采樣體積被確定 為1ft3,并且在六十個時間間隔中的一個內(nèi)檢測到了故障條件,那么顆粒物計數(shù)器50可在 大約61秒時間內(nèi)提供整個采樣體積的顆粒物計數(shù)(比沒有檢測到故障條件的情況增加了 額外的一秒)。因此,丟棄在一個故障時間間隔內(nèi)檢測到的計數(shù)信息而不用丟棄為整個采樣 體積確定的顆粒物計數(shù)。在以下的權(quán)利要求中提出了本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點。
權(quán)利要求
一種從環(huán)境傳感器到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對顆粒物計數(shù)信息進行通信的方法,所述方法包括產(chǎn)生來自于空間、通過所述環(huán)境傳感器的流體流;檢測流體中的顆粒物;在第一時間間隔內(nèi)確定與檢測到的顆粒物的數(shù)量有關(guān)的第一顆粒物計數(shù);在第二時間間隔內(nèi)確定與檢測到的顆粒物的數(shù)量有關(guān)的第二顆粒物計數(shù);基于所述第一顆粒物計數(shù)和所述第二顆粒物計數(shù)確定總顆粒物計數(shù);以及將所述總顆粒物計數(shù)從所述環(huán)境傳感器到所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行通信,所述通信動作包括對來自于所述環(huán)境傳感器的所述總顆粒物計數(shù)進行無線通信。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中所述環(huán)境傳感器包括真空源,并且產(chǎn)生所述流體流 的步驟包括用所述真空源產(chǎn)生真空。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其中檢測顆粒物的步驟包括 用光源產(chǎn)生光束,并且檢測由流過所述環(huán)境傳感器的至少一個顆粒物所導(dǎo)致的光束的散射。
4.如權(quán)利要求3所述的方法,其中檢測顆粒物的步驟還包括 基于對所述光束的散射的檢測產(chǎn)生信號,將所述信號與閾值進行比較,以及 確定是否所述信號與所述閾值具有關(guān)系。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其中確定第一顆粒物計數(shù)的步驟包括將所述第一時間間 隔內(nèi)檢測到的顆粒物的特征值與數(shù)值進行比較,并且當(dāng)比較結(jié)果滿足關(guān)系時,增加所述第 一顆粒物計數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法,其中所述環(huán)境傳感器包括存儲器,其中所述方法還包括 在地址處將所述總計數(shù)存儲在所述存儲器中,其中確定第一顆粒物計數(shù)的步驟包括用所述 第一顆粒物計數(shù)更新所述地址處的所述總計數(shù),并且用所述第二顆粒物計數(shù)更新所述地址 處的所述總計數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,還包括在第三時間間隔內(nèi)確定與檢測到的顆粒物的數(shù)量 有關(guān)的第三顆粒物計數(shù),并且其中確定總顆粒物計數(shù)的步驟還基于所述第三顆粒物計數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其中確定總顆粒物計數(shù)的步驟包括 將所述第三顆粒物計數(shù)增加到所述總顆粒物計數(shù)中,并且從所述總顆粒物計數(shù)中減去所述第一顆粒物計數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法,其中確定總顆粒物計數(shù)的步驟包括確定代表了在采樣 體積中顆粒物數(shù)量的計數(shù),所述采樣體積在多個時間間隔流過所述環(huán)境傳感器。
10.如權(quán)利要求9所述的方法,還包括分別為多個時間間隔確定多個顆粒物計數(shù),其中 確定多個顆粒物計數(shù)的步驟包括確定第一顆粒物計數(shù)以及確定第二顆粒物計數(shù),并且其中 確定總顆粒物計數(shù)的步驟包括將在所述多個時間間隔的最后一個中由所述環(huán)境傳感器計 數(shù)得到的顆粒物數(shù)量增加到所述總顆粒物計數(shù),并且確定總顆粒物計數(shù)的步驟還包括從所 述總顆粒物計數(shù)中減去在用于所述總顆粒物計數(shù)的最早時間間隔內(nèi)由所述環(huán)境傳感器計 數(shù)得到的顆粒物的數(shù)量。
11.如權(quán)利要求1所述的方法,其中對所述總顆粒物計數(shù)進行無線通信的步驟還包括將所述總顆粒物計數(shù)與顯示信息相結(jié)合。
12.如權(quán)利要求1所述的方法,其中對所述總顆粒物計數(shù)進行無線通信的步驟包括將 與所述總顆粒物計數(shù)相關(guān)的信號發(fā)送到無線接入點,其中所述無線接入點通過網(wǎng)絡(luò)連接到 所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法,其中所述環(huán)境傳感器包括存儲器,所述存儲器在存儲地 址具有所述總顆粒物計數(shù),其中所述方法還包括所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)顯示所述總顆粒物計 數(shù)和指示,基于所述計數(shù)存儲在所述環(huán)境傳感器中的存儲地址,所述指示對應(yīng)于由所述環(huán) 境傳感器計數(shù)得到的顆粒物特性。
14.一種顆粒物計數(shù)系統(tǒng),包括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);以及環(huán)境傳感器,放置在空間內(nèi),所述環(huán)境傳感器包括入口和出口,從而使流體流從所述入口流至所述出口,顆粒物檢測部分,用于檢測流體中的顆粒物,控制器,連接至所述顆粒物檢測部分,所述控制器被配置為在多個時間間隔內(nèi)分別確 定具有預(yù)定特性的顆粒物的多個計數(shù),所述控制器還被配置為存儲在一個時間間隔內(nèi)檢測 到的多個計數(shù)中的至少一個,并且所述控制器還被配置為通過將滾動計數(shù)技術(shù)用于所述多 個計數(shù)而連續(xù)更新總計數(shù),以及通信層,連接到所述控制器,以將計數(shù)通信至所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),所述通信層包括 天線,以用于對計數(shù)進行無線通信。
15.如權(quán)利要求14所述的顆粒物計數(shù)系統(tǒng),其中所述環(huán)境傳感器還包括能夠操作為在 所述入口和所述出口之間產(chǎn)生所述流體流的真空源。
16.如權(quán)利要求15所述的顆粒物計數(shù)系統(tǒng),其中所述真空源置于所述環(huán)境傳感器內(nèi)部 的空間內(nèi),并且被連接到所述控制器。
17.如權(quán)利要求14所述的顆粒物計數(shù)系統(tǒng),其中所述控制器包括存儲器,以用于在第 一存儲地址存儲在一個時間間隔內(nèi)檢測到的計數(shù),并在第二存儲地址存儲總計數(shù),其中所 述控制器還被配置為利用在所述一個時間間隔內(nèi)檢測到的所述計數(shù)連續(xù)更新所述第一存 儲地址,并且其中所述控制器還被配置為利用所述總計數(shù)連續(xù)更新所述第二存儲地址。
18.如權(quán)利要求14所述的顆粒物計數(shù)系統(tǒng),其中所述總計數(shù)對應(yīng)于采樣體積中顆粒物 的數(shù)目,所述采樣體積是在多個時間間隔內(nèi)流過所述環(huán)境傳感器。
19.如權(quán)利要求14所述的顆粒物計數(shù)系統(tǒng),其中所述控制器包括在存儲地址具有所述 總計數(shù)的存儲器,并且其中所述控制器被配置為將表示采樣體積中顆粒物數(shù)目的顆粒物計 數(shù)存儲在所述存儲地址中,并利用表示采樣體積中顆粒物數(shù)目的顆粒物計數(shù)更新所述存儲 地址,所述采樣體積是在多個時間間隔內(nèi)流過所述環(huán)境傳感器。
20.如權(quán)利要求14所述的顆粒物計數(shù)系統(tǒng),其中所述通信層包括顯示信息,并且其中 所述通信層能夠操作為將所述總計數(shù)與所述顯示信息相結(jié)合,并對與所述 顯示信息結(jié)合的 所述總計數(shù)進行無線傳輸。
21.如權(quán)利要求20所述的顆粒物計數(shù)系統(tǒng),其中所述控制器包括在存儲地址具有所 述總計數(shù)的存儲器,其中所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)顯示與所述顯示信息結(jié)合的 所述總計數(shù), 并且其中與所述顯示信息結(jié)合的所述總計數(shù)包括所述總計數(shù)和指示,基于所述總計數(shù)存儲在所述環(huán)境傳感器中的存儲地址,所述指示對應(yīng)于由所述環(huán)境傳感器計數(shù)得到的顆粒物特 性。
22.如權(quán)利要求14所述的顆粒物計數(shù)系統(tǒng),還包括無線接入點,所述天線將計數(shù)通信 至所述無線接入點,并且所述無線接入點被配置為通過網(wǎng)絡(luò)將計數(shù)通信至所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)。
23.—種環(huán)境傳感器,適于放置在空間內(nèi),所述環(huán)境傳感器包括入口和出口,使得流體流從所述入口移動至所述出口 ;顆粒物檢測部分,用于檢測流體中的顆粒物;控制器,連接到所述顆粒物檢測部分,所述控制器被配置為確定多個顆粒物計數(shù),每個 顆粒物計數(shù)均表示在相應(yīng)時間間隔內(nèi)檢測到的顆粒物數(shù)目,并且所述控制器被配置為確定 代表在多個時間間隔內(nèi)檢測到的顆粒物的總顆粒物計數(shù);以及無線通信層,連接到所述控制器,以將所述總顆粒物計數(shù)和所述多個顆粒物計數(shù)中的 至少一個無線傳輸。
24.如權(quán)利要求23所述的環(huán)境傳感器,還包括真空源,其連接到所述控制器并能夠操 作為在所述入口和所述出口之間產(chǎn)生所述流體流。
25.如權(quán)利要求24所述的環(huán)境傳感器,還包括存儲器,用于在第一存儲地址存儲當(dāng)前 顆粒物計數(shù),并在第二存儲地址存儲所述總計數(shù),其中,所述控制器被配置為利用所述多個 顆粒物計數(shù)中的當(dāng)前計數(shù)更新所述當(dāng)前顆粒物計數(shù),并且所述控制器被配置為基于所述多 個顆粒物計數(shù)的滾動計數(shù)技術(shù)更新所述總計數(shù)。
26.如權(quán)利要求24所述的環(huán)境傳感器,其中所述通信層包括顯示信息,并且其中所述 通信層被配置為將所述多個顆粒物計數(shù)中的至少一個以及所述總顆粒物計數(shù)與所述顯示 信息相結(jié)合并無線傳輸。
27.如權(quán)利要求26所述的環(huán)境傳感器,其中所述控制器包括在存儲地址具有所述總顆 粒物計數(shù)的存儲器,其中所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)顯示與所述顯示信息結(jié)合的所述總顆粒物 計數(shù),并且其中與所述顯示信息結(jié)合的所述總顆粒物計數(shù)包括所述總顆粒物計數(shù)和指示, 基于所述總顆粒物計數(shù)存儲在所述環(huán)境傳感器中的存儲地址,所述指示對應(yīng)于由所述環(huán)境 傳感器計數(shù)得到的顆粒物特性。
全文摘要
一種環(huán)境傳感器,包括入口和出口,使得流體流從所述入口移動至所述出口;顆粒物檢測部分,用于檢測流體中的顆粒物;以及控制器,連接到所述顆粒物檢測部分。該環(huán)境傳感器可與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(例如,通過無線接入點)進行通信,從而形成顆粒物計數(shù)系統(tǒng)。本發(fā)明還公開了操作環(huán)境傳感器的方法和操作顆粒物檢測系統(tǒng)的方法。
文檔編號G01N21/53GK101849176SQ200880114662
公開日2010年9月29日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者丹尼爾·愛德華·該隱, 喬·索莫薩, 大衛(wèi)·L·錢德勒, 格倫·Y·科祖瑪 申請人:溫徹爾達(dá)因有限公司
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