專利名稱：光學(xué)檢測氣體的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)檢測流體的設(shè)備，該設(shè)備包括數(shù)個光纖，光源以及檢測器。每個光纖設(shè)置有傳感器端以及相對的耦合端，其中每個傳感器端設(shè)置有具有反射特性的光學(xué)傳感器，其中，反射特性取決于在傳感器被檢測的流體的特性，諸如流體的濃度。
背景技術(shù)：
如在本專利申請文中提及，光學(xué)檢測流體這種表達被理解為意味著在光纖的傳感器端檢測由于被檢測的流體性質(zhì)改變導(dǎo)致的(反射率)光學(xué)改變。例如，流體的這種性質(zhì)是流體的濃度，例如用于檢測這種流體的存在。然而，流體的這種性質(zhì)也可以是流體的PH值或流體的溫度。例如，可以使用該設(shè)備來檢測被釋放的氫氣(例如，在電解反應(yīng)期間)，或檢測在水或乙醇中的碳氫化合物，等等?？梢詫⒃摴鈱W(xué)傳感器在流體(液體和/或氣體)中用來檢測流體(液體和/或氣體)。進一步的申請是用每個傳感器檢測不同的化合物/元素。NL 1030299公開了一種氫氣傳感器，其設(shè)置有光學(xué)轉(zhuǎn)換設(shè)備，該光學(xué)轉(zhuǎn)換設(shè)備的反射特性取決于其被放置的空間中存在的氫氣的量。將該光學(xué)轉(zhuǎn)換設(shè)備經(jīng)由光纖以及二分叉器(bifurcator)連接到光源和檢測器。檢測器檢測光學(xué)轉(zhuǎn)換設(shè)備的反射特性的改變，可以從改變推導(dǎo)出氫氣濃度。可以將檢測器連接到多個光纖，這些光纖被連接到位于相同空間或位于不同區(qū)域的光學(xué)轉(zhuǎn)換設(shè)備。然而，在這種情況下，由檢測器相繼讀取光學(xué)轉(zhuǎn)換設(shè)備是很費時的。參考圖22，US 5320814描述了一種用于確定著色劑特性的光學(xué)系統(tǒng)。將該著色劑盛放在容器中，容器包含一系列光纖的傳感器端，每個傳感器端可以檢測特定的特性。光經(jīng)由光纖導(dǎo)入到樣本容器，以及所產(chǎn)生的射出的信號傳導(dǎo)到光敏檢測器(諸如，照相機)用于進一步處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供可以同時容易地讀取數(shù)個氣體指示器(indicator)的光學(xué)設(shè)備。本發(fā)明的進一步的目的是提供可以用于常規(guī)流體(例如液體)確定的光學(xué)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的該設(shè)備包括光學(xué)體，并且將光纖的耦合端彼此間隔一距離地連接到該光學(xué)體，以及將光源和檢測器設(shè)置在該光學(xué)體上，由此光從光源通過光學(xué)體傳導(dǎo)并在光纖的耦合端進入，以及被光學(xué)傳感器反射并且從光纖的耦合端射出的光通過光學(xué)體傳導(dǎo)，并且由檢測器接收，并且光纖的耦合端之間的距離使得從每個耦合端射出的光可以分別被檢測。由于實施方式中的光學(xué)體具有空間分離的光纖的耦合端， 故能夠同時容易地讀取不同的光學(xué)傳感器。必須將這樣的光學(xué)體與現(xiàn)有技術(shù)中公知的光束分離器相區(qū)別，在光束分離器中能夠區(qū)分用于光纖上入射光束的路徑和用于光纖的出射光束的路徑。這樣的光束分離器使用鏡子等。本發(fā)明涉及單一“視野(field of view)”，光被分別從該單一 “視野”進入以及射 出。進一步的優(yōu)點是，由于將數(shù)個光纖同時耦合到單一光源和單一檢測器，使得成本和故障率降低。此外，由于限制了部件的數(shù)量并且可以用簡單的方式進行定位和校準，所以安裝和維護成本相對要低。在一個實施方式中，按照網(wǎng)格將光纖的耦合端連接到光學(xué)體，在該實施方式中，檢測器被設(shè)置有圖像平面，用于根據(jù)光點網(wǎng)格接收從每個耦合端射出的光，該光點網(wǎng)格對應(yīng)于耦合端網(wǎng)格。例如，該網(wǎng)格是正方形或矩形，以使光點網(wǎng)格也被形成為正方形或矩形網(wǎng)格。在該光點網(wǎng)格中，如果光點沒有出現(xiàn)，或僅出現(xiàn)到減小的程度，這就意味著相關(guān)光纖的傳感器沒有反射光，或者僅反射了不充足的光。這就給出了關(guān)于在該傳感器的位置存在的流體的濃度的信息。這樣的網(wǎng)格是明確的，也就是說，例如，如果將傳感器端相對于光學(xué)體移動，可以導(dǎo)致由在光學(xué)體上的光纖生成的“圖像”移位，但是盡管如此，該網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)保持原樣。這意味著，例如，如果使用照相機來檢測圖像，照相機可以記錄這樣的移位，這樣的結(jié)果是保證了對在傳感器上的每個信號進行正確讀取。第一光學(xué)傳感器可以具有取決于第一流體的濃度的反射特性，以及第二光學(xué)傳感器具有取決于第二流體的濃度的反射特性，其中第二流體不同于第一流體。然后可將每個傳感器具體體現(xiàn)為用于每次檢測不相同的流體，使得可以測量流體的構(gòu)成，諸如氣體混合物的氣體組成。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，在光纖處的光強度(光強度的改變)被確定。原則上，這就意味著不是被觀察到的顏色的改變，而是被導(dǎo)入的光的量的哪個部分在特定的光纖處被返回。在一個實施方式中，將第一光學(xué)傳感器設(shè)置在第一位置，將第二光學(xué)傳感器設(shè)置在第二位置。這樣能夠檢測在不同位置的流體濃度。例如，這些傳感器可具體體現(xiàn)為氫氣傳感器，可將這些氫氣傳感器設(shè)置在氫氣車輛的不同位置。由此，能夠容易地在這些多個位置同時檢測氫氣。將不同位置的表達理解為意味著在這些傳感器之間存在著相當遠的距離， 并且這些傳感器不相鄰接。這樣的距離至少是幾厘米。在第一實施方式中，第一傳感器具有在流體的第一濃度下發(fā)生改變的反射特性， 第二傳感器具有在相同流體的第二濃度下發(fā)生改變的反射特性，第二濃度與第一濃度不相同。將每個傳感器配置成檢測相同流體的不同濃度。這樣，能夠發(fā)現(xiàn)濃度大小以及濃度增大或減小的速度。在一個實施方式中，光纖的耦合端位于共同的耦合端平面，光可以在該平面進入到所述耦合端或從所述耦合端射出。光纖的耦合端確定直的耦合端平面。從不同的耦合端射出的光束基本彼此平行傳播。這就能夠以簡單的方式從在檢測器檢測到的光點的圖像追溯到相關(guān)的光學(xué)傳感器。光學(xué)體能夠被以不同方式具體體現(xiàn)。例如，耦合端平面位于光學(xué)體的一側(cè)，而光源和檢測器位于與所述耦合端平面相對的光學(xué)體的光傳導(dǎo)側(cè)。在一個實施方式中，光學(xué)體具有第一光傳導(dǎo)表面，該第一光傳導(dǎo)表面在相對于耦合端平面的第一角度延伸，其中，將光源設(shè)置在該第一光傳導(dǎo)表面上，光學(xué)體具有第二光傳導(dǎo)表面，該第二光傳導(dǎo)表面在相對于耦合端平面的第二角度延伸，將檢測器設(shè)置在所述第3/6頁
二光傳導(dǎo)表面上。這樣，光源的光可以以足夠的強度照亮光纖的耦合端，同時檢測器也能夠容易看見從耦合端射出的光。在本實施方式，視場被分為兩個鄰接的部分，一個部分用于射入光以及另一個部分用于進行檢測。優(yōu)選地，第一角度和/或第二角度小于35°。例如，在這種情況下，在光源的光傳導(dǎo)表面與檢測器之間的角度為110°或更大。如果第一角度小于35°，這會在耦合端平面造成陰影?？拷庠吹墓饫w的耦合端會射入更多的光，而離光源最遠的光纖的耦合端可能不再會進入光，因為這些耦合端位于陰影平面中。如果第二角度小于35°，則檢測器可能不再會從離檢測器最遠的耦合端接收到光，而可能從靠近檢測器的耦合端接收更多的光。為了防止耦合端在陰影中完結(jié)(end up)，可以將耦合端靠近耦合端平面的中心來設(shè)置。在一個實施方式中，光學(xué)體具有直(straight)的光傳導(dǎo)表面，該表面大體與耦合端平面平行延伸，將光源設(shè)置在所述光傳導(dǎo)表面的第一部分上，以及將檢測器設(shè)置在所述光傳導(dǎo)表面的第二部分上。由此，可以進入以及射出相對大量的光。其中，在光傳導(dǎo)表面的第一部分上的光源可以圍繞在光傳導(dǎo)表面的第二部分上的檢測器。其中，檢測器位于光源內(nèi)，并且大體上直接對著在光進入和射出的耦合端平面。也是隨著這種變化，視場例如被分為位于外部圓周的環(huán)形部分(光被導(dǎo)入到該環(huán)形部分)以及中央的檢測器部分。在一個實施方式中，光學(xué)體包括光傳導(dǎo)材料(諸如，玻璃或聚碳酸酯)，其中除了至少一個或多個光傳導(dǎo)表面，光學(xué)體由涂覆有光吸收涂層的表面來定界(delimit)。這使得光除了經(jīng)由用于光射出的表面之外不可能以不受控制的方式從光學(xué)體逃離，在該表面中設(shè)置有光源和檢測器。作為聚碳酸酯的替換，可以使用其他任意的光學(xué)上合適的材料，并且出于此目的，原則上可使用氣體。優(yōu)選地，為了增加對比度，光學(xué)體在觀察光纖端的方向設(shè)置暗側(cè)。光纖的耦合端可用不同的方式被連接到光學(xué)體。例如，在光學(xué)體中設(shè)置孔，用于在每個孔接收每個光纖的一個耦合端。孔優(yōu)選地填充有所謂的“指標匹配流體(index matching fluid) ”，以增加檢測準確性。可替換地，光學(xué)體可包括數(shù)個彼此相對放置的體。 例如，光纖通過第一體延伸對著第二體設(shè)置的接觸平面。在此之間，可以設(shè)置“指標匹配流體，，?？梢栽诠鈱W(xué)體中將來自耦合端的光纖設(shè)置為彼此基本平行并間隔一距離。這樣， 耦合端可以以網(wǎng)格的形式被放置，這在檢測器產(chǎn)生容易識別的圖像。在一個實施方式中，該設(shè)備被設(shè)置有圖像識別裝置，用于自動識別由耦合端的檢測器接收到的圖像，該耦合端射出或不射出由傳感器反射的光。作為其結(jié)果，可以在沒有人干預(yù)的情況下進行快速可靠的檢測。本發(fā)明還涉及一種用于光學(xué)檢測流體的方法，該方法包括提供設(shè)備，該設(shè)備包括數(shù)個光纖、光源、檢測器以及光學(xué)體。每個光纖設(shè)置有傳感器端以及相對的耦合端，其中每個傳感器端設(shè)置有具有反射特性的光學(xué)傳感器，其中，反射特性取決于在傳感器被檢測的流體的特性，諸如流體濃度；其中，將光纖的耦合端彼此間隔一距離地連接到該光學(xué)體。將來自光源的光通過光學(xué)體傳導(dǎo)到耦合端，并且在耦合端耦合所述光；將來自耦合端的耦合后的光通過光纖傳導(dǎo)到在傳感器端的傳感器；
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將光量通過傳感器反射到傳感器端，該光量取決于在傳感器的位置檢測的流體的特性；將來自傳感器端的被反射的光通過光纖傳導(dǎo)回耦合端；從耦合端射出被反射的光，以及將來自耦合端的被反射被射出的光通過光學(xué)體傳導(dǎo)到檢測器，并且由檢測器接收所述光；分開檢測來自彼此間隔一距離的不同耦合端的被反射被射出的光。其中，可以根據(jù)圖案將光纖的耦合端連接到光學(xué)體，其中檢測器根據(jù)光點圖案在圖像平面中接收從每個耦合端射出的光，其中光點圖案對應(yīng)于耦合端圖案。該方法具有不同的應(yīng)用。例如，光學(xué)傳感器可以用于檢測不同種類的流體(液體和/或氣體)，或光學(xué)傳感器用于檢測不同位置的濃度，或光學(xué)傳感器用于檢測相同流體的不同濃度。通過圖像識別可以自動識別出檢測器接收到的射出或沒有射出傳感器所反射的光的耦合端的圖像。


現(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明更詳細的說明，在附圖中圖Ia示出了用于光學(xué)檢測流體的設(shè)備的第一實施方式的頂視圖；圖Ib示出了圖Ia示出的設(shè)備的透視圖；圖2示出了根據(jù)圖Ia的II的后視圖；圖3示出了由圖Ia和圖Ib示出的設(shè)備的檢測器觀察到的圖像；圖4a到圖4g示出了用于圖Ia和圖Ib示出的設(shè)備的光學(xué)體的不同的實施方式；圖5a示出了用于光學(xué)檢測流體的設(shè)備的第二實施方式的頂視圖；圖5b示出了根據(jù)圖5a的Vb的正視圖；圖6a到圖6f示出了用于圖5a示出的設(shè)備的光學(xué)體的不同的實施方式。
具體實施例方式用于光學(xué)檢測流體的設(shè)備在附圖中總的用參考數(shù)字1表示。設(shè)備1包括數(shù)個光學(xué)傳感器10。雖然在該示例性實施方式中設(shè)備1具有9個光學(xué)傳感器10，但是可以設(shè)置更多或更少的傳感器10。每個傳感器10具有取決于在傳感器10的位置存在的流體的濃度的反射特性。這樣的傳感器10通常是現(xiàn)有技術(shù)中公知的?？梢詫鞲衅?0使用在液體或氣體中來檢測液體或氣體。在本示例性實施方式中，該設(shè)備被具體體現(xiàn)為用于光學(xué)檢測氣體。在本示例性實施方式中，每個傳感器10被具體體現(xiàn)為用于檢測不同的氣體。例如，第一傳感器10包括對氫氣敏感的層，這樣當在第一傳感器10周圍的氫氣濃度發(fā)生改變時，第一傳感器10的反射特性改變。同時，第二傳感器10包括對一氧化碳敏感的層，這樣當在第二傳感器10周圍的一氧化碳濃度發(fā)生改變時，第二傳感器10的反射特性改變。作為對氫氣和一氧化碳敏感的層的替換，第一和/或第二傳感器10可包括對其他氣體敏感的層，諸如二氧化碳、甲烷、氧氣、氨或乙醇。還可以將進一步的傳感器10具體體現(xiàn)為用于檢測在不同情況下的不同氣體，例如上述氣體之一或其他氣體。作為其替代，可將傳感器10具體體現(xiàn)為用于檢測相同的氣體。就是說每個傳感器10包括對相同氣體敏感的層，以使在傳感器10周圍的氣體濃度變化時反射特性改變。如果將傳感器10設(shè)置在不同的位置，則在這些不同的位置的檢測氣體濃度。例如，可以針對氫氣的存在性檢查不同的位置。在一個特定實施方式中，每一個傳感器10設(shè)置有不同的敏感層，每個敏感層對相同氣體的不同量做出反應(yīng)。通過將傳感器10的信號相互比較，可以找出絕對氣體濃度。還可以檢測氣體濃度的增加或降低。每個光學(xué)傳感器10被設(shè)置在光纖7的自由端8 (傳感器端8)。每個光纖7從傳感器端8延伸直到耦合端9。每個光纖7可以將來自耦合端9的光傳導(dǎo)到在傳感器端8的光學(xué)傳感器10。光學(xué)傳感器10反射的光經(jīng)由相同的光纖7傳導(dǎo)回耦合端9，該光取決于傳感器10周圍的氣體濃度。根據(jù)圖案將光纖7的耦合端9連接到光學(xué)體2。在本示例性實施方式中，該圖案由 3X3的光纖7形成(見圖2)。在該圖案中耦合端9彼此間隔一距離。光學(xué)體2由光傳導(dǎo)材料制成，例如玻璃或透明塑料(諸如，聚碳酸酯)。光學(xué)體2 大體上是塊狀。光學(xué)體2由下表面26、上表面27以及外圍表面28來定界。在本示意性實施方式中，外圍表面28包括兩個側(cè)面31、一個后表面30以及兩個前表面18、19。兩個前表面18、19形成了兩個光傳導(dǎo)表面18、19。光學(xué)體2的其他表面26、27、30、31設(shè)置有光吸收涂層(諸如，暗色或黑色涂料)。在本示意性實施方式中，光纖7被設(shè)置在光學(xué)體5的后表面30中。光纖7的耦合端9位于共同的耦合端平面14，也就是說，耦合端平面14是由光纖7的耦合端9定義的直平面?？梢杂貌煌姆椒▽⒐饫w7的耦合端9固定在共同的耦合端平面14中。在本示例性實施方式中，在光學(xué)體5的后表面30中設(shè)置多個孔15。每個孔15中設(shè)置有一個光纖 7?？?5填充有“指標匹配流體”。將塑料保護套筒16安裝在光纖7的周圍，在圖Ia中僅部分示出該塑料保護套筒 16。在本示例性實施方式中，將塑料保護套筒16沿著光纖7的端部從耦合端9移除，以保證耦合端9與“指標匹配流體”之間良好的光耦合?？?5具有相對狹窄直徑的部分，用于在沒有塑料保護套筒16的情況下容納光纖7的端部。這樣需要較少的“指標匹配流體”。為了加固光纖7，當將它們固定到光學(xué)體2時，還可以給光纖7設(shè)置包圍塑料保護套筒16的加固套筒(未示出)。將光源3設(shè)置在光學(xué)體2的第一光傳導(dǎo)表面18上。在本示例性實施方式中，光源 3是單色的(homogeneous)。例如，單色光源3在第一光傳導(dǎo)表面18產(chǎn)生散開的光平面。 將檢測器5設(shè)置在第二光傳導(dǎo)表面19上。例如，將檢測器5設(shè)計為二維照相機(例如，CCD 照相機或CMOS照相機)。可選地，將檢測器5設(shè)置有用于聚焦耦合端平面14的透鏡。在本示例性實施方式中，光傳導(dǎo)表面18、19局耦合端平面14之間的角α大約為 35°。由此，光源3可以照射所有彼此間隔一距離的耦合端9，同時，檢測器5可看見所有的耦合端9。光傳導(dǎo)表面18、19之間的角度β大約為110°。用于光學(xué)檢測氣體的設(shè)備1的操作如下。單色光源3產(chǎn)生光，產(chǎn)生的光通過光學(xué)體2傳導(dǎo)并在光纖7的耦合端9處耦合。光纖7將從耦合端9進入的光傳導(dǎo)到在傳感器端 8的傳感器10。取決于傳感器10周圍存在的氣體量，傳感器10可選地將光反射到更大或更小的程度。在足夠低的氣體濃度，傳感器10通過光纖7將光反射回耦合端9。隨后，被反射的光從耦合端9射出，并且經(jīng)由光學(xué)體2傳導(dǎo)到檢測器5。由此檢測器5接收耦合端平面14的圖像，在圖像中，耦合端9產(chǎn)生了或沒有產(chǎn)生反射光點。由于耦合端9彼此間隔一距離，可以分別檢測來自不同的耦合端9的反射的光。在圖3中示出了由檢測器5接收到的耦合端平面14的圖像的一個示例。如果所有傳感器10都反射光，則將可看到3X3的光點圖案。然而，在圖3示出的耦合端的3X3 圖案的圖像中，漏掉了左中、右上以及右下的光點。由此得出，這些相對應(yīng)的傳感器10檢測到增加的氣體濃度，以至于沒有反射光或反射的光不充足。使用用于檢測氣體的設(shè)備1，因此可以同時讀取數(shù)個氣體傳感器。通過圖像識別軟件可以自動分析耦合端平面14的圖像。由此，可以用簡單快速的方式執(zhí)行不同傳感器10的自動讀取。可以用不同的方法實現(xiàn)塊狀光學(xué)體2的形狀。在圖4a到圖4g中示出了塊狀光學(xué)體2的示例。在圖4a中，光學(xué)體2用一個塊件制成，而圖4b中光學(xué)體2用兩個塊件制成。 例如，后部是黑色材料的塊狀體，光纖7穿過該塊狀體伸出。耦合端平面14對應(yīng)于兩個部分之間的分界面。圖4c示出了與根據(jù)圖4a的光學(xué)體以相同的方法操作的光學(xué)體2，但其制造更簡單。圖4d示出了沒有突出的轉(zhuǎn)角的實施方式。在這種情況下，如果需要，將光纖的耦合端設(shè)置得更加緊密，以防止耦合端位于陰影中。圖4e到圖4g示出了具有圓形光學(xué)體2的實施方式。圖5a示出了用于檢測流體的設(shè)備的第二實施方式，其中，同樣的參考數(shù)字被用于相同或相似的部分。本實施方式與圖1示出的實施方式的不同僅在于，光學(xué)體2僅具有一個光傳導(dǎo)前表面20。該光傳導(dǎo)前表面20包括兩個部分21、22(見圖5a)。將檢測器5設(shè)置在中央部分22，而將單色光源3設(shè)置在圍繞中央部分22和檢測器的部分21上。在本實施方式中，單色(環(huán)形)光源3的光入射到空間分離的光纖7的耦合端9或自由端。這些耦合端還傳導(dǎo)從光纖射出的來自傳感器10的信號，該信號能夠被檢測器5檢測到。在檢測器 5和光源3之間的空間中不會分別存在輔助光學(xué)工具，諸如光束分離器、鏡子等。圖6a到圖 6f示出了在這種情況下也可以用不同的方式設(shè)計光學(xué)體2。本發(fā)明不限于在附圖中示出的實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想出在本發(fā)明范圍中的多種修改。例如，檢測器也可以具體體現(xiàn)為以被稱作“線陣列”的形式，或“2D陣列”CCD 檢測器的形式，諸如網(wǎng)絡(luò)攝像機，其中，例如，每個耦合端9可用多個像素。
權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)檢測流體的設(shè)備(1)，該設(shè)備(1)包括多個光纖(7)，每一個所述光纖(7)設(shè)置有傳感器端(8)和相對的耦合端(9)，其中每一個所述傳感器端(8)設(shè)置有光學(xué)傳感器(10)，所述光學(xué)傳感器(10)具有取決于在所述傳感器(10)處檢測的所述流體的特性的反射特性，所述流體的特性例如是所述流體的濃度，光源(3)，檢測器(5)，其特征在于，所述設(shè)備包括光學(xué)體(2)，并且所述光纖(7)的所述耦合端(9)彼此間隔一距離地被連接到所述光學(xué)體(2)，并且所述光源(3)和所述檢測器(5)被設(shè)置在所述光學(xué)體(2)上，以使得光從所述光源(3)通過所述光學(xué)體(2)傳導(dǎo)并在所述光纖(7)的所述耦合端(9)處進入，以及被所述光學(xué)傳感器(10)反射并且從所述光纖(7)的所述耦合端(9)射出的光通過所述光學(xué)體(2)傳導(dǎo)并且由所述檢測器(5)接收，并且所述光纖(7)的所述耦合端(9)之間的距離使得從每個耦合端(9)射出的光能夠分別被檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中根據(jù)圖案將所述光纖(7)的所述耦合端(9)連接到所述光學(xué)體(2)，其中所述檢測器(5)設(shè)置有圖像平面(12)，用于根據(jù)對應(yīng)于所述耦合端的所述圖案的光點圖案，接收從每個耦合端(9)射出的光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中第一光學(xué)傳感器(10)具有取決于第一流體的濃度的反射特性，以及第二光學(xué)傳感器(10)具有取決于第二流體的濃度的反射特性，所述第二流體不同于所述第一流體。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中第一光學(xué)傳感器(10)被設(shè)置在第一位置，而第二光學(xué)傳感器(10)被設(shè)置在第二位置，所述第二光學(xué)傳感器與所述第一光學(xué)傳感器不相鄰接。
5.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中第一傳感器(10)具有在流體的第一濃度下發(fā)生改變的反射特性，而第二傳感器(10)具有在相同流體的第二濃度下發(fā)生改變的反射特性，所述第二濃度與所述第一濃度不相同。
6.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器(10)具有取決于被檢測的所述流體的PH值的反射特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器(10)具有取決于被檢測的所述流體的溫度的反射特性。
8.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器(10)具有取決于被檢測的所述流體中的元素/化合物的存在的反射特性。
9.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光纖(7)的所述耦合端(9)位于共同的耦合端平面(14)中，光在該耦合端平面(14)中能夠被射入到所述耦合端(9)并從所述耦合端(9)射出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)體(2)具有第一光傳導(dǎo)表面(18)，該第一光傳導(dǎo)表面(18)以相對于所述耦合端平面(14)的第一角度延伸，并且其中所述光源 (3)被設(shè)置在所述第一光傳導(dǎo)表面(18)上，并且其中所述光學(xué)體(2)具有第二光傳導(dǎo)表面 (19)，該第二光傳導(dǎo)表面(19)以相對于所述耦合端平面(14)的第二角度延伸，并且其中所述檢測器(5)被設(shè)置在所述第二光傳導(dǎo)表面(19)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述第一角度和/或所述第二角度小于35°。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)體(2)具有直的光傳導(dǎo)表面(20)，該光傳導(dǎo)表面(20)基本與所述耦合端平面(14)平行延伸，并且所述光源(3)被設(shè)置在所述光傳導(dǎo)表面(20)的第一部分(21)上，并且所述檢測器(5)被設(shè)置在所述光傳導(dǎo)表面(20)的第二部分(22)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中在所述光傳導(dǎo)表面(20)的第一部分(21)上的所述光源(3)圍繞所述光傳導(dǎo)表面(20)的第二部分(22)上的所述檢測器(5)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)體(2)包括光傳導(dǎo)材料，例如玻璃或聚碳酸酯，以及其中除了至少所述光傳導(dǎo)表面(20)或所述光傳導(dǎo)表面 (18,19)之外，所述光學(xué)體(2)由涂覆有光吸收涂層的表面(26、27、28、30、31)來定界。
15.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中來自所述耦合端(9)的所述光纖(7)在所述光學(xué)體(2)中被設(shè)置得彼此基本平行，并且彼此間隔一距離。
16.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備(1)被設(shè)置有圖像識別裝置， 該圖像識別裝置用于自動識別由所述檢測器(5)接收到的所述耦合端(9)的圖像，所述耦合端(9)射出或不射出由所述傳感器(10)反射的光。
17.一種用于光學(xué)檢測流體的方法，該方法包括 提供設(shè)備(1)，該設(shè)備(1)包括多個光纖(7)、每一個所述光纖(7)設(shè)置有傳感器端(8)和相對的耦合端(9)，每一個所述傳感器端(8)設(shè)置有光學(xué)傳感器(10)，所述光學(xué)傳感器(10)具有取決于在所述傳感器 (10)處檢測的所述流體的特性的反射特性，所述流體的特性例如是所述流體的濃度；光源(3)、檢測器(5)以及光學(xué)體(2)，其中所述光纖(7)的所述耦合端(9)彼此間隔一距離地被連接到所述光學(xué)體(2)；將來自所述光源(3)的光通過所述光學(xué)體(2)傳導(dǎo)到所述耦合端(9)，并且在所述耦合端(9)處耦合所述光；將來自所述耦合端(9)的耦合后的光通過所述光纖傳導(dǎo)到在所述傳感器端(8)處的所述傳感器(10)；通過所述傳感器(10)反射光量到所述傳感器端(8)，該光量取決于在所述傳感器(10) 的位置檢測的所述流體的特性；將來自所述傳感器端(8)的被反射的光通過所述光纖(7)傳導(dǎo)回所述耦合端(9)； 射出來自所述耦合端(9)的所述被反射的光，并將來自所述耦合端(9)的被反射的射出的光通過所述光學(xué)體(2)傳導(dǎo)到所述檢測器(5)，并且由所述檢測器(5)接收所述光；分別檢測來自不同耦合端(9)的所述被反射的射出的光，該不同的耦合端(9)被設(shè)置為彼此間隔一距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中根據(jù)圖案將所述光纖(7)的所述耦合端(9)連接到所述光學(xué)體(2)，并且所述檢測器(5)根據(jù)光點圖案在圖像平面中接收來自每個耦合端(9)的所述射出的光，所述光點圖案對應(yīng)于所述耦合端(9)的圖案。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其中所述光學(xué)傳感器(10)檢測不同種類的流體。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-20中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述光學(xué)傳感器(10)檢測不同位置的濃度。
21.根據(jù)權(quán)利要求17-20中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述光學(xué)傳感器(10)檢測相同流體的不同濃度。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述光學(xué)傳感器(10)檢測所述溫度下的PH值。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-22中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中，通過圖像識別來自動識別所述檢測器(5) 接收到的所述耦合端(9)的圖像。
全文摘要
一種用于光學(xué)檢測流體的設(shè)備，該設(shè)備包括多個光纖，每個光纖設(shè)置有傳感器端和相對的耦合端。每個傳感器端設(shè)置有傳感器，傳感器具有取決于在傳感器處檢測的流體濃度的反射特性。該設(shè)備包括光源，檢測器以及光學(xué)體。光纖的耦合端連接到光學(xué)體并且彼此間隔一距離。光源和檢測器被設(shè)置在光學(xué)體上，由此光從光源通過光學(xué)體傳導(dǎo)并在光纖的耦合端耦合，以及被光學(xué)傳感器反射并且從光纖的耦合端射出的光通過光學(xué)體傳導(dǎo)，并且由檢測器接收。光纖的耦合端之間的距離使從每個耦合端射出的光可以被分別檢測。
文檔編號G01N21/77GK102439427SQ201080016110
公開日2012年5月2日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者M·J·斯拉曼 申請人:荷蘭能源建設(shè)基金中心