BR112015021347B1

BR112015021347B1 - Sensor ótico e método

Info

Publication number: BR112015021347B1
Application number: BR112015021347-2A
Authority: BR
Inventors: Eugene Tokhtuev; Christopher J. Owen; Anatoly Skirda; Viktor Slobodyan; Paul Simon Schilling; William M. Christensen
Original assignee: Ecolab Usa Inc
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2021-09-08
Also published as: AU2014249545B2; CN105143857A; US20160033407A1; WO2014164204A1; CN105143857B; US20140264077A1; US9857305B2; CA2902520C; EP2972235B1; ES2694830T3; US9140648B2; AU2014249545A1; NZ710977A; EP2972235A1; EP2972235A4; BR112015021347A2; CA2902520A1

Abstract

fluorômetro com múltiplos canais de detecção. um sensor ótico pode ter múltiplos canais de detecção para detectar características diferentes de um fluido. por exemplo, um sensor ótico usado em aplicações de limpeza e higienização industrial pode ter múltiplos canais de detecção para detectar quando um sistema é limpo e apropriadamente higienizado. em um exemplo, um sensor ótico inclui um emissor ótico que direciona luz em um fluido, o primeiro detector ótico que detecta a luz transmitida através do fluido, um segundo detector ótico que detecta luz difundida pelo fluido, e um terceiro detector ótico que detecta emissões fluorescentes emitidas pelo fluido. o emissor ótico e detectores óticos podem ser posicionados em torno da área de análise ótica. dependendo da aplicação, o emissor ótico pode ser posicionado para direcionar luz adjacente a uma parede da área de análise ótica em vez de um centro da párea de análise ótica, o que pode aumentar a potência do sinal nos canais de detecção.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] Esta descrição se refere a dispositivo de medição ótica e, mais particularmente, a fluorômetros para monitorar a concentração de uma ou mais substâncias em uma amostra.

ANTECEDENTES

[002] Em operações de limpeza e antimicrobianas, usuários comerciais (por exemplo, restaurantes, hotéis, fábricas de bebida e alimento, supermercados, etc.) contam com a concentração de um produto de limpeza e antimicrobiano para fazer o produto funcionar de modo efetivo. A falha de um produto de limpeza e antimicrobia- no em funcionar de modo efetivo (por exemplo, devido às questões de concentra-ção) pode fazer um usuário comercial perceber o produto como de qualidade inferior. Consumidores finais podem também perceber o provedor comercial de tais produtos como fornecendo serviços inferiores. Além disso, os usuários comerciais podem ser investigados e/ou sancionados pelas agências governamentais de reguladora e de saúde.Consequentemente, existe uma necessidade de um sistema que possa monitorar as características de soluções fluidas, por exemplo, para determinar se a concentração de um produto está dentro de uma faixa de concentração especificada. O mesmo pode ser verdade para outras aplicações, tais como cuidado da água, controle de pragas, operações de engarrafamento e bebida, operações de processamento e refino de óleo e gás, e similares.

[003] Um método de monitorar a concentração de um produto conta com o monitoramento da fluorescência do produto que ocorre quando a amostra (e o produto dentro da amostra) é exposta a um comprimento de onda de luz predeterminado. Por exemplo, compostos dentro do produto ou um marcador fluorescente adicionado ao produto pode fluorescer quando exposto a certos comprimentos de onda de luz. A concentração do produto pode então ser determinada usando um fluorômetro que mede a fluorescência dos compostos e calcula a concentração do produto químico baseado na fluorescência medida.

[004] Espectroscopia fluorométrica se refere à detecção de luz fluorescente emitida por uma amostra de interesse. Envolve usar um feixe de Luiz, normalmente luz ultravioleta (UV), que excita os elétrons em moléculas de certos compostos na amostra e os faz emitir luz (isto é, “fluorescer”). Existem vários tipos de fluorômetros para medir fluorescência emitida.Fluorômetros em geral têm uma fonte de energia radiante de excitação e um detector com um processador de sinal e um dispositivo de leitura.

SUMÁRIO

[005] Em geral, esta descrição está direcionada a dispositivos fluorométricos, sistemas, e técnicas para monitorar amostras de fluido.Um fluorômetro de acordo com a descrição pode incluir um emissor ótico e múltiplos detectores óticos para monitorar diferentes características da amostra de fluido. Por exemplo, um fluorôme- tro pode incluir um emissor ótico que detecta a luz que passa do emissor ótico e através da amostra de fluido para determinar a concentração de uma espécie não fluorescente no fluido. O fluorômetro pode ainda incluir outro detector ótico que de-tecta emissões fluorescentes da amostra de fluido para determinar a concentração de uma espécie fluorescente no fluido. Configurando o fluorômetro com múltiplos detectores óticos, o fluorômetro pode monitorar diferentes características de um fluido sob análise. Por exemplo, quando usado para monitorar amostras de água de uma operação de limpeza e higienização industrial, o fluorômetro pode determinar se a água de lavagem está limpa (isto é, desprovido suficientemente de um produto sendo lavado) e contém uma quantidade suficiente de higienizador.

[006] Embora o desenho do fluorômetro possa variar, em algumas aplicações, o fluorômetro inclui um emissor ótico que é deslocado com relação a uma área de análise ótica através da qual o fluido flui. O emissor ótico pode ser deslocado de modo que a luz emitida do emissor ótico é direcionada adjacente a uma parede da área de análise ótica em vez de em um centro da área de análise ótica. Tal disposição pode ajudar a minimizar a quantidade de luz emitida pelo emissor ótico que é refletido, por exemplo, devido à turbidez do fluido ou superfícies de parede na párea de análise ótica. Por sua vez, esta configuração pode aumentar a potência de sinal fornecido por um detector ótico detectando luz da área de análise ótica.

[007] Em um exemplo, é descrito um sensor ótico que inclui um emissor ótico, um primeiro detector ótico, um segundo detector ótico, e um terceiro detector ótico. O emissor ótico é configurado para direcionar luz para uma amostra de fluido. O primeiro detector ótico é configurado para detectar a luz emitida pelo emissor ótico e transmitida através da amostra de fluido. O segundo detector ótico é configurado para detectar a luz emitida pelo emissor ótico e difundida pela amostra de fluido. O terceiro detector ótico é configurado para detectar emissões fluorescentes emitidas pela amostra de fluido em resposta à luz emitida pelo emissor ótico. De acordo com o exemplo, o sensor ótico também inclui um filtro de emissão ótica posicionado entre o emissor ótico e a amostra de fluido, um primeiro filtro de detecção ótica posicionado entre o primeiro detector ótico e a amostra de fluido, um segundo filtro de detecção ótica posicionado entre o segundo detector ótico e a amostra de fluido, e um terceiro filtro de detecção ótica posicionado entre o terceiro detector ótico e a amostra de fluido. O exemplo ainda especifica que o filtro de emissão ótica, o primeiro filtro de detecção ótica, e o segundo filtro de detecção ótica são configurados para filtrar os mesmos comprimentos de onda de luz de modo que substancialmente qualquer luz detectada pelo primeiro detector ótico e o segundo detector ótico é luz emitida do emissor ótico e passando através da amostra de fluido.

[008] Em outro exemplo, é descrito um método que inclui emitir luz em uma amostra de fluido por meio de um emissor ótico. O método exemplar também inclui detectar a luz emitida do emissor ótico e transmitida através da amostra de fluido por meio de um primeiro detector ótico, detectar a luz emitida do segundo emissor ótico e difundida pela amostra de fluido por meio de um segundo detector ótico, e detectar emissões fluorescentes emitidas pela amostra de fluido em resposta à luz emitida pelo emissor ótico por meio de um terceiro detector ótico. O método exemplar especifica que detectar luz por meio do primeiro detector ótico e detectar luz por meio do segundo detector ótico ainda inclui filtrar a luz de modo que substancialmente qualquer luz detectada pelo primeiro detector ótico e segundo detector ótico é luz emitida do emissor ótico e passando na amostra de fluido.

[009] Em outro exemplo, é descrito um sistema de sensor ótico que inclui um alojamento que define uma área de análise ótica através da qual uma amostra de fluido se desloca para análise ótica. O alojamento inclui uma montagem de emissor ótico que suporta um emissor ótico configurado para detectar a luz emitida pelo emissor ótico e transmitida através da amostra de fluido, uma segunda montagem de emissor ótico que suporta um segundo detector ótico configurado para detectar a luz emitida pelo emissor ótico e difundida pela amostra de fluido, e uma terceira montagem de emissor ótico que suporta um terceiro detector ótico configurado para detectar emissões fluorescentes emitidas pela amostra de fluido em resposta à luz emitida pelo emissor ótico. O alojamento também inclui uma janela de emissor ótico posicionada entre o emissor ótico e a área de análise ótica, uma primeira janela de detector ótico posicionada entre o primeiro detector ótico e a área de análise ótica, uma segunda janela de detector ótico posicionada entre o segundo detector ótico e a área de análise ótica, e uma terceira janela de detector ótico posicionada entre o terceiro detector ótico e a área de análise ótica. De acordo com o exemplo, a primeira janela de detector ótico é posicionada em um lado oposto da área de análise ótica a partir da janela de emissor ótico, a segunda janela de detector ótico é posicionada a um ângulo de 90 graus aproximadamente com relação à janela de emissor ótico, e a terceira janela de detector ótico é posicionada em um lado oposto da área de análise ótica da segunda janela de detector ótico.

[010] Os detalhes de um ou mais exemplo são apresentados nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Outros aspectos, objetivos e vantagens serão evidentes a partir da descrição e desenhos, e a partir das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[011] A Figura 1 é um diagrama ilustrando um sistema de fluido exemplar que inclui um sensor ótico de acordo com exemplos da descrição.

[012] A Figura 2 é um diagrama de bloco ilustrando um sensor ótico exemplar que pode ser usado no sistema de fluido exemplar da Figura 1.

[013] A Figura 3 é um desenho esquemático da configuração física exemplar de um sensor ótico que pode ser usado pelos sensores óticos nas Figuras 1 e 2.

[014] As Figuras 4 e 5 são desenhos em seção transversal do sensor ótico da Figura 3.

[015] A Figura 6 é um desenho em seção transversal de uma configuração alternativa exemplar do sensor ótico da Figura 3.

[016] A Figura 7 é um desenho em seção transversal de uma configuração alternativa exemplar do sensor ótico da Figura 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[017] A descrição detalhada seguinte é exemplar em natureza e não é destinada a limitar o escopo, aplicabilidade ou configuração da invenção em qualquer maneira.Em vez disto, a descrição seguinte fornece algumas ilustrações práticas para implementar exemplos da presente invenção. Exemplos de construções, materiais, dimensões e processos de fabricação são fornecidos para elementos selecionados, e todos os outros elementos empregam o que é conhecido daqueles versados na técnica no campo da invenção. Aqueles versados na técnica reconhecerão que muitos dos exemplos notados têm uma variedade de alternativas adequadas.

[018] Sensores óticos são usados em uma variedade de aplicações, incluin- do monitorar processos industriais. Um sensor ótico pode ser implementado como um dispositivo manual, portátil que é usado para analisar periodicamente as características óticas de um fluido em um processo industrial. Alternativamente, um sensor ótico pode ser instalado online para analisar continuamente as características óticas de um fluido em um processo industrial. Em cada caso, o sensor ótico pode analisar oticamente a amostra de fluido e determinar diferentes características do fluido, tal como a concentração de uma ou mais espécies químicas no fluido.

[019] Como um exemplo, sensores óticos são frequentemente usados em aplicações de limpeza e higienização industriais. Durante um processo de limpeza e higienização industrial, a água é tipicamente bombeada através de um sistema de canalização industrial para lar o sistema de canalização de produto que reside nos canos e qualquer contaminação acumulada dentro dos canos. A água pode também conter um agente de higienização que funciona para higienizar e desinfetar o sistema de canalização. O processo de limpeza e higienização pode preparar o sistema de canalização para receber novo produto e/ou um produto diferente daquele que foi processado anteriormente no sistema.

[020] Um sensor ótico pode ser usado para monitorar as características de água de lavagem e higienização que flui através de um sistema de canalização durante um processo de limpeza e higienização industrial. Tanto continuamente quanto em uma base intermitente, amostras da água são extraídas do sistema de canalização e distribuídas para o sensor ótico. Dentro do sensor ótico, luz é emitida para a amostra de água e usada para avaliar as características da amostra de água. O sensor ótico pode determinar se produto residual no sistema de canalização foi suficientemente lavado dos canos, por exemplo, determinando que existe pouco ou nenhum produto residual na amostra de água. O sensor ótico pode também determinar a concentração de higienizador na amostra de água, pro exemplo, medindo um sinal fluorescente emitido pelo higienizador em resposta à luz emitida na amostra de água. Se for determinado que existe uma quantidade insuficiente de higienizador na amostra de água para higienizar apropriadamente o sistema de canalização, a quan-tidade de higienizador é aumentada para assegurar a higienização apropriada do sistema.

[021] Esta descrição descreve um sensor ótico que, em alguns exemplos, inclui múltiplos detectores óticos fornecendo múltiplos canais de detecção ótica. Cada detector ótico é posicionado em uma localização diferente dentro do sensor ótico com relação a um emissor ótico. Por exemplo, um detector ótico pode ser posicionado em um lado oposto de um canal de fluido do emissor ótico para detectar luz emitida pelo emissor ótico e transmitida através do fluido dentro do canal de fluido. Outro detector ótico pode ser posicionado em um ângulo de 90 graus com relação ao emissor ótico para detectar luz emitida pelo emissor ótico e difundida por fluido dentro do canal de fluido. Ainda outro detector ótico pode ser posicionado em um ângulo de 90 graus diferente com relação ao emissor ótico para detectar emissões fluores-centes de luz emitidas por fluido dentro do canal de fluido em resposta à luz do emissor ótico.

[022] Configurando o sensor ótico com múltiplos canais de detecção ótica, o sensor ótico pode monitorar de modo abrangente amostras de fluido de um processo industrial. Por exemplo, quando implantado como parte de um sistema de limpeza e higienização online, o sensor ótico pode receber amostras de fluido, tais como amostras de água de lavagem contendo um agente de higienização, e emitir luz nas amostras de fluido. A luz detectada pelos detectores óticos diferentes do sensor ótico em resposta à luz emitida pode então variar dependendo das características da amostra de fluido Por exemplo, uma amostra de fluido obtida no começo do processo de limpeza pode conter uma quantidade significante de material oticamente opaco (por exemplo, produto residual em um sistema de canalização) de modo que nem o detector de transmissão nem o detector de difusão recebem qualquer luz. Como as amostras de fluido extraídas do sistema se tornam progressivamente mais limpas, o detector de transmissão se torna saturado com luz. Em torno deste ponto no processo de limpeza, no entanto, o detector de difusão pode começar a detectar a difusão de luz dentro da amostra de fluido para permitir monitoramento continuado da amostra de fluido através do processo de limpeza. Quando o sensor ótico ainda inclui um detector que detecta emissões fluorescentes, o sensor óptico pode monitorar a concentração de agente de higienização nas amostras de água. Desta maneira, o sensor ótico pode usar os diferentes detectores óticos para monitorar o progresso de uma operação de limpeza e higienização e a concentração de um agente de higieni- zação usado na operação de limpeza e higienização. É claro, isto é meramente uma implementação exemplar do sensor ótico, e outras implementações são possíveis e consideradas.

[023] Enquanto o sensor ótico pode ter uma variedade de configurações diferentes, em alguns exemplos, o sensor ótico é desenhado para ter um emissor ótico que é deslocado de um centro de um canal de fluxo através do qual uma amostra de fluido se desloca. Por exemplo, o emissor ótico pode estar disposto para direcionar luz adjacente a uma parede do canal de fluxo em vez de em um centro do canal de fluxo. Quando assim configurada, a luz emitida no canal de fluxo pode ser menos propensa a refletir as superfícies internas do canal de fluxo que quando a luz é direcionada em um centro do canal de fluxo. Por sua vez, isto pode aumentar a potência do sinal detectado pelos detectores óticos, fornecendo sinais mais fortes para monitorar as características do fluido sob análise. Em aplicações onde incrustação se acumula em um detector ótico durante o serviço, a habilidade para gerar sinais mais fortes pode se estender o comprimento de tempo o sensor ótico pode permanecer em serviço entre a limpeza e manutenção.

[024] Configurações de sensor ótico exemplar serão descritas em mais detalhe abaixo com respeito às Figuras 2-6. No entanto, um sistema de fluido exemplar incluindo um sistema de sensor ótico exemplar primeiro será descrito com respeito à Figura 1.

[025] A Figura 1 é um diagrama conceitual ilustrando um sistema de fluido exemplar 100, que pode ser usado para produzir uma solução química tendo propriedades fluorescentes, tal como solução higienizadora exibindo propriedades fluorescentes. O sistema de fluido 100 inclui um sensor ótico 102, um reservatório 104, um controlador 106, e uma bomba 108. O reservatório 104 pode armazenar um agente químico concentrado que pode ser misturado com um diluente, tal como água, para gerar a solução química. O sensor ótico 102 é oticamente conectado à trajetória de fluido 110 e é configurado para determinar uma ou mais características da solução se deslocando através da trajetória de fluido. Em operação, o sensor ótico 102 pode se comunicar com o controlador 106, e o controlador 106 pode controlar o sistema de fluido 100 baseado na informação de característica de fluido gerada pelo sensor ótico.

[026] O controlador 106 é conectado de modo comunicativo com o sensor ótico 102 e a bomba 108. O controlador 106 inclui o processador 112 e a memória 114. O controlador 106 se comunica com a bomba 108 por meio de uma conexão 116. Os sinais gerados pelo sensor ótico 102 são comunicados ao controlador 106 por meio de uma conexão com fio ou sem fio, que no exemplo da Figura 1 é ilustrada como uma conexão com fio 118. A memória 109 armazena o software para rodar o controlador 106 e pode também armazenar dados gerados ou recebidos pelo processador 112, por exemplo, do sensor ótico 102. O processador 112 roda o software armazenado na memória 114 para administrar a operação de sistema de fluido 100.

[027] Omo descrito em mais detalhe abaixo, o sensor ótico 102 é configurado para analisar oticamente uma amostra de fluido que flui através da trajetória de fluido 110. Em um exemplo, o sensor ótico 102 inclui um emissor ótico que emite luz na amostra de fluido e múltiplos detectores óticos (por exemplo, dois, três, ou mais detectores óticos) que medem luz da amostra de fluido. Por exemplo, o sensor ótico 102 pode incluir um detector ótico que é posicionado para medir luz emitida pelo emissor ótico e transmitido através da amostra de fluido. O sensor ótico 102 pode ainda incluir um detector ótico que é posicionado para medir luz emitida pelo emissor ótico e difundido em uma direção substancialmente ortogonal para a direção de emissão. O sensor ótico 102 pode ainda incluir um detector ótico que é posicionado e configurado para medir emissões fluorescentes emitidas pela amostra de fluido. Em operação, os detectores óticos que medem a transmitância ótica e difusão podem ser usados para medir a transparência ótica da amostra de fluido, que pode indicar a limpeza do sistema a partir do qual a amostra de fluido foi extraída. O detector ótico que mede a fluorescência pode ser usado para medir a concentração de uma espécie química (por exemplo, higienizador, agente de controle de corrosão) na amostra de fluido. Fornecendo múltiplos detectores óticos, o sensor ótico 102 pode medir diferentes características óticas da amostra de fluido, tal como a quantidade de material oticamente opaco na amostra de fluido (por exemplo, contaminação sendo limpa de um sistema) e uma concentração de uma espécie química na amostra de fluido. Em adição, o sensor ótico 102 pode medir a transparência ótica da amostra de fluido através de uma ampla faixa de concentrações do material oticamente opaco.

[028] Independente do número de detectores óticos no sensor ótico 102, em alguns exemplos adicionais descritos em mais detalhe abaixo, este sensor ótico tem um emissor ótico que é posicionado para direcionar luz adjacente a uma parede de uma área de análise ótica em vez de em um centro da área de análise ótica. Movendo o emissor ótico de modo que ele é desviado de um centro da área de análise ótica, a luz emitida pelo emissor ótico pode ser menos propensa a refletir das superfícies internas na área de análise ótica. Por sua vez, isto pode aumentar a quantidade de luz recebida por um detector ótico no sensor ótico 102, aumentando a potência do sinal produzido pelo detector ótico.

[029] No exemplo da Figura 1, o sistema de fluido 100 é configurado para gerar uma solução química tendo propriedades fluorescentes. O sistema de fluido 100 pode combinar um ou mais agentes químicos concentrados armazenados dentro do reservatório 104 com água ou outro fluido de diluição para produzir as soluções químicas. Soluções químicas exemplares que podem ser produzidas pelo sistema de fluido 100 incluem, mas não são limitados a, agentes de limpeza, agentes de higienização, água de resfriamento para torres de resfriamento industriais, bioci- das tais como pesticidas, agentes anticorrosão, agentes desincrustantes, agentes anti-incrustação, detergentes de lavagem, limpadores do tipo limpar-no-local, revestimentos de piso, composições de cuidado de veículo, composições de cuidado de água, composições de lavagem de garrafas, e similares.

[030] As soluções químicas geradas pelo sistema de fluido 100 podem emitir radiação fluorescente em resposta à energia ótica direcionada para as soluções pelo sensor ótico 102. O sensor ótico 102 pode então detectar a radiação fluorescente emitida e determinar várias características da solução, tal como uma concentração de um ou mãos compostos químicos na solução baseada na magnitude da radiação fluorescente emitida. A fim de permitir que o sensor ótico 102 detecte emissões fluorescentes, o fluido gerado pelo sistema de fluido 100 e recebido pelo sensor ótico 102 pode incluir uma molécula que exibe características fluorescentes. Em alguns exemplos inclui um composto policíclico e/ou uma molécula de benzeno que tem um ou mais grupos de doação de elétron substituinte tais como, por exemplo, -OH, -NH2 e -OCH3, que podem exibir características fluorescentes. Dependendo da aplicação, estes compostos podem estar naturalmente presentes nas soluções químicas geradas pelo sistema de fluido 100 devido às propriedades funcionais (por exemplo, propriedades de limpeza e higienização) conferidas para as soluções pelos compostos.

[031] Em adição a ou em lugar de um composto naturalmente fluorescente, o fluido gerado pelo sistema de fluido 100 e recebido pelo sensor ótico 102 pode incluir um marcador fluorescente (que pode também ser referido como um marcador fluorescente). O marcador fluorescente pode ser incorporado no fluido especificamente para conferir propriedades fluorescentes ao fluido. Compostos de marcador fluorescente exemplares incluem, mas não são limitados a, di-sulfonato de naftaleno (NDSA), ácido 2-naftalenossulfônico, Acid Yellow 7,1,3,6,8-sal de sódio de ácido pi- renotetrasulfônico, e fluoresceína.

[032] Independente da composição especifica do fluido gerado pelo sistema de fluido 100, o sistema pode gerar fluido em qualquer maneira adequada. Sob o controle do controlador 106, a bomba 108 pode bombear mecanicamente uma quantidade definida para gerar uma solução líquida adequada para a aplicação destinada. A trajetória de fluido 110 pode então conduzir a solução líquida para uma localização de descarga pretendida. Em alguns exemplos, o sistema de fluido 100 pode gerar um fluxo de solução líquida continuamente por um período de tempo tal como, por exemplo, um período maior que 5 minutos, um período maior que 30 minutos, ou mesmo um período maior que 24 horas. O sistema de fluido 100 pode gerar solução continuamente em que o fluxo da solução que passa através da trajetória de fluido 110 pode ser substancial ou inteiramente ininterrupto por um período de tempo.

[033] M alguns exemplo, monitorar as características do fluido que flui através da trajetória de fluido 110 pode ajudar a assegurar que o fluido é apropriadamente formulado para uma aplicação à jusante pretendida. Monitorar as características do fluido que flui através da trajetória de fluido 110 pode também fornecer informação de retorno, por exemplo, para ajustar parâmetros usados para gerar nova solução de fluido. Por estas e outras razões, o sistema de fluido 100 pode incluir um sensor para determinar as várias características do fluido gerado pelo sistema.

[034] No exemplo da Figura 1, o sistema de fluido 100 inclui o sensor ótico 102. O sensor ótico 102 é configurado para determinar uma ou mais características do fluido que flui através da trajetória de fluido 110. As características exemplares incluem, mas não são limitadas a, a concentração de um ou mais compostos químicos dentro do fluido (por exemplo, a concentração de um ou mais agentes ativos adicionados a partir do reservatório 104 e/ou a concentração de um ou mais materiais sendo lavados a partir da canalização no sistema de fluido 100), a temperatura do fluido, a condutividade do fluido, o pH do fluido, a taxa de fluxo em que o fluido se move através do sensor ótico, e/ou outras características do fluido que podem ajudar a assegurar o sistema a partir do qual a amostra de fluido sendo analisada está operando apropriadamente. O sensor ótico 102 comunica a informação característica detectada ao controlador 106 por meio da conexão 118.

[035] Em resposta a receber a característica detectada, o processador 112 do controlador 106 pode comparar a informação característica determinada para um ou mais limites armazenados na memória 114 tal como um ou mais limites de concentração. Baseado na comparação, o controlador 106 pode ajustar o sistema de fluido 100, por exemplo, de modo que a característica detectada combine com o valor alvo para a característica. Em alguns exemplos, o controlador 106 começa e/ou para a bomba 108 ou aumenta e/ou diminui a vazão da bomba 108 para ajustar a concentração de um composto químico que flui através da trajetória de fluido 110. Iniciar a bomba 108 ou aumentar a vazão de operação da bomba 108 pode aumentar a concentração do composto químico no fluido. Parar a bomba 108 ou diminuir a vazão de operação da bomba 108 pode diminuir a concentração de composto quí-mico no fluido. Em alguns exemplos, o controlador 106 pode controlar o fluxo de água que mistura com um composto químico no reservatório 104 baseado em informação de característica determinada, por exemplo, iniciando ou parando uma bomba que controla o fluxo de água ou aumentando ou diminuindo uma vazão em que a bomba opera. Embora não ilustrado no sistema de fluido 100 exemplar da Figura 1, o controlador 106 pode também ser acoplado de modo comunicativo com um permu- tador de calor, e/ou refrigerador para ajustar a temperatura do fluido que flui através da trajetória de fluido 110 baseado em informação de característica a partir do sensor ótico 102.

[036] O sensor ótico 102 pode ser implementado em um número de maneiras diferentes em sistema de fluido 100. No exemplo mostrado na Figura 1, o sensor ótico 102 é posicionado em linha com a trajetória de fluido 110 para determinar uma característica do fluido que flui através da trajetória de fluido. Em outros exemplos, um cano, tubo, ou outro conduto pode ser conectado entre a trajetória de fluido 110 e uma câmara de fluxo do sensor ótico 102. Em tais exemplos, o conduto pode conectar de modo fluido a câmara de fluxo (por exemplo, uma entrada da câmara de fluxo) do sensor ótico 102 na trajetória de fluido 110.Quando o fluido se move através da trajetória de fluido 110, uma parte do fluido pode entrar no conduto e passar adjacente a uma cabeça de sensor posicionada dentro de uma câmara de fluido, desse modo permitindo que o sensor ótico 102 determine um ou mais características do fluido que flui através da trajetória de fluido. Quando implementado para receber fluido diretamente da trajetória de fluido 110, o sensor ótico 102 pode ser caracterizado como um sensor ótico online. Depois de passar através da câmara de fluxo, o fluido analisado pode ou não ser retornado para a trajetória de fluido 110, por exemplo, por meio de outro conduto conectando uma saída da câmara de fluxo na trajetória de fluido.

[037] Em ainda outros exemplos, o sensor ótico 102 pode ser usado para determinar uma ou mais características de um volume estacionário de fluido que não flui através de uma câmara de fluxo do sensor ótico. Por exemplo, o sensor ótico 102 pode ser implementado como uma ferramenta de monitoramento offline (por exemplo, como um sensor manual), que exige encher o sensor ótico com uma amostra de fluido manualmente extraída do sistema de fluido 100.

[038] O sistema de fluido 100 no exemplo da Figura 1 também inclui o reser- vatório 104, a bomba 108 e trajetória de fluido 110. O reservatório 104 pode ser qualquer tipo de recipiente que armazena um agente químico para distribuição sub-sequente que inclui, por exemplo, um tanque, um saco, uma garrafa, e uma caixa. O reservatório 104 pode armazenar um líquido, um sólido (por exemplo, pó), e/ou um gás. A bomba 108 pode ser qualquer forma de mecanismo de bombeamento que supre fluido do reservatório 104. Por exemplo, a bomba 108 pode compreender uma bomba peristáltica ou outra forma de bomba contínua, uma bomba de deslocamento positivo, ou qualquer outro tipo de bomba apropriado para a aplicação particular. Em exemplos em que o reservatório 104 armazena um sólido e?/ou um gás, a bomba 108 pode ser substituída por um tipo diferente de dispositivo de medição configurado para distribuir o agente químico gás e/ou sólido para uma localização de descarga pretendida. A trajetória de fluido 110 no sistema de fluido 100 pode ser qualquer tipo de tubulação, canalização ou conduto flexível ou inflexível.

[039] No exemplo da Figura 1, o sensor ótico 102 determina uma característica do fluido que flui através da trajetória de fluido 110 (por exemplo, concentração de um composto químico, temperatura ou similar), e o controlador 106 controla o sistema de fluido 100 baseado na característica determinada e, por exemplo, uma característica alvo armazenada na memória 114. A Figura 2 é um diagrama de bloco ilustrando um exemplo de um sensor ótico 200 que determina uma característica de um meio fluido. O sensor 200 pode ser usado como sensor ótico 102 em sistema de fluido 100, ou sensor 200 pode ser usado em outras aplicações além do sistema de fluido 100.

[040] Com referência à Figura 2, o sensor 200 inclui um controlador 220, um ou mais emissores óticos 222 (referido aqui como “emissor ótico 222”), e um ou mais detectores óticos que, no exemplo ilustrado, é mostrado como incluindo três detectores óticos: o primeiro detector ótico 224A, segundo detector ótico 224B, e terceiro detector ótico 224C (coletivamente referido aqui como “detectores óticos 224”). O sensor 200 também inclui filtros óticos 225A-225D (coletivamente “filtros óticos 225”) posicionados entre o emissor ótico 222/detectores óticos 224 e a área de análise ótica 230. O controlador 220 inclui um processador 226 e uma memória 228. Em operação, o emissor ótico 222 direciona luz em uma amostra de fluido enchendo a área de análise ótica 230. a amostra de fluido pode ser estacionária dentro da área de análise ótica 230. Alternativamente, a mostra de fluido pode estar fluindo através da área de análise ótica 230. Independentemente, em resposta à luz emitida pelo emissor ótico 222, um ou mais detectores óticos 224 pode detectar luz emanando de ou passando através do fluido. As características do fluido na área de análise ótica 230 (por exemplo, a concentração de espécies químicas diferentes no fluido) podem ditar se a luz emitida pelo emissor ótico 222 atinge qualquer um ou todos os detectores óticos 224. Adicionalmente, a posição e configuração de cada um dos detectores óticos 224 com relação ao emissor ótico 222 podem influenciar se os detectores óticos detectam luz emitida pelo emissor ótico 222 durante a operação.

[041] Em alguns exemplos, o sensor ótico 200 inclui emissores adicionais e/ou detectores. Por exemplo, o sensor ótico 200 pode incluir um quarto detector 224D que funciona como um detector de referência. Em operação, o quarto detector 224D pode receber luz não filtrada do emissor ótico 222 para monitorar a intensidade de saída do emissor ótico. O controlador 220 pode ajustar medições feitas por detectores óticos 224A-224C para compensar as mudanças na saída do emissor ótico 222, como determinado baseado em dados do quarto detector ótico 224D.

[042] Embora o sensor 200 é em geral descrito como sendo um sensor ótico, o sensor pode incluir um ou mais componentes de sensor não ótico para medir propriedades adicionais de um fluido que flui através do sensor. No exemplo da Figura 2, o sensor 200 inclui um sensor de temperatura 221, um sensor de pH 229, um sensor de condutividade 231, e um sensor de fluxo 232. O sensor de temperatura 221 pode detectar uma temperatura do fluido que flui através do sensor; o sensor de pH 229 pode determinar um pH do fluido que flui através do sensor; e sensor de condutividade 231 pode determinar uma condutividade elétrica do fluido que flui através do sensor. O sensor de fluxo 232 pode monitorar a taxa de fluxo em que o fluido está fluindo através do sensor.

[043] Na configuração de sensor 200, o primeiro detector ótico 224A, um segundo detector ótico 224B, e um terceiro detector ótico 224C são posicionados em um lado diferente da área de análise ótica 230 que o emissor ótico 222. Em particular, o primeiro detector ótico 224A é posicionado em um lado oposto da área de análise ótica 230 que o emissor ótico 222 (por exemplo, diretamente através da área de análise ótica a partir do emissor ótico). O segundo detector ótico 224B é posicionado em um ângulo de aproximadamente 90 graus com relação ao emissor ótico 222. Adicionalmente, o terceiro detector ótico 224C é posicionado em um lado oposto da área de análise ótica 230 do segundo detector [ótico 224B e também em um ângulo de aproximadamente 90 graus com relação ao emissor ótico 222.

[044] O primeiro detector ótico 224A e o segundo detector ótico 224B no exemplo da Figura 2 são configurados para detectar a luz direcionada pelo emissor ótico 222 no fluido em área de análise ótica 230 e passando através do fluido (por exemplo, tanto por transmissão direta quanto pode difusão/reflexão). O primeiro detector ótico 224A pode detectar a luz transmitida diretamente através da área de análise ótica em uma trajetória de transmissão substancialmente linear. O segundo detector ótico 224B pode detectar luz transmitida do emissor ótico 222 e difundi- da/refletida por fluido dentro da área de análise ótica 230. Por exemplo, o segundo detector ótico 224B pode detectar a luz transmitida do emissor ótico 222 e difundida em uma ortogonal (por exemplo, aproximadamente 90 graus) com relação à direção de emissão de luz. O terceiro detector ótico 224C no exemplo da Figura 2 é configurado para detectar emissões fluorescentes geradas pelo fluido em área de análise ótica 230 em resposta à luz do emissor ótico 222.

[045] Em operação, o primeiro detector ótico 224A e/ou segundo detector ótico 224B pode ser usado para determinar uma concentração de uma espécie não fluorescente na amostra de fluido sob análise enquanto o terceiro detector ótico 224C pode ser usado para determinar uma concentração de uma espécie fluorescente na amostra de fluido sob análise. A quantidade de luz detectada por cada um dos detectores 224 pode estar associada com os níveis diferentes de concentração de produto químico armazenado na memória 228. Consequentemente, durante o uso, o processador 226 pode receber sinais de cada um dos detectores óticos 224 representativos da quantidade de luz detectada por cada detector ótica, comparar e/ou processar os sinais baseados em informação de calibração armazenada na memória 228, e determinar a concentração de uma ou mais espécies químicas na amostra de fluido sob análise. Fornecendo um primeiro detector ótico 224A e o segundo detector ótico 224B em lados diferentes da área de análise ótica 230, o sensor 200 pode determinar uma concentração para uma espécie não fluorescente sobre uma faixa maior de concentrações que se o sensor inclui somente um do primeiro detector ótico 224A e segundo detector ótico 224B.

[046] Como um exemplo, o sensor 200 pode ser usado para monitorar a água de lavagem que é usado para nivelar um sistema de canalização contendo um material oticamente opaco tal como leite. O sensor 200 pode receber e avaliar amostras da água de lavagem por todo o processo de lavagem. No começo do processo de lavagem, o sensor 200 pode receber uma amostra de fluido que contém uma alta concentração do material oticamente opaco. Quando o emissor ótico 222 direcionar luz nesta amostra de fluido, nem o primeiro detector ótico 224A nem o segundo detector ótico 224B podem detectar qualquer luz, indicando que existe uma alta con-centração do material oticamente opaco na amostra. Como o material oticamente opaco começa a limpar do sistema de canalização, o sensor 200 pode receber uma amostra de fluido que contém uma quantidade reduzida de material oticamente opa- co. Quando o emissor ótico 222 direciona a luz nesta amostra de fluido, o primeiro detector ótico 224A pode detectar alguma luz que transmite através da amostra de fluido e o segundo detector ótico 224B pode ou não detectar luz que difunde dentro da amostra de fluido. O sensor 200 ode determinar uma concentração do material oticamente opaco, por exemplo, baseado em uma magnitude do sinal recebido do primeiro detector ótico 224A e dados de calibração armazenados na memória.

[047] Como o processo de lavagem continua neste exemplo, o material oticamente opaco pode ainda limpar do sistema de canalização, por exemplo, até que o sistema de canalização é substancial ou inteiramente livre do material oticamente opaco. Consequentemente, o sensor 200 pode receber uma amostra de fluido adicional que contém uma quantidade reduzida adicional de material oticamente opaca. Quando o emissor ótico 222 direciona luz nesta amostra de fluido, a quantidade de luz passando através da amostra de fluido pode saturar primeiro detector ótico 224A porque a transparência ótica da amostra de fluido é tão grande. No entanto, o segundo detector ótico 224B pode detectar luz que difunde dentro da amostra de fluido. A quantidade de luz que difunde pode ser dependente, por exemplo, na concentração do material oticamente opaco na amostra de fluido e/ou a turbidez da amostra de fluido. O sensor 200 pode determinar uma concentração do material oticamente opaco, por exemplo, baseado em uma magnitude do sinal recebido do segundo de-tector ótico 224B e dados de calibração armazenados na memória.

[048] Em casos em que o líquido de lavagem também inclui uma molécula fluorescente, por exemplo, associado com um agente higienizador, o terceiro detector ótico 224C pode detectar as emissões fluorescentes que emanam da amostra de fluido em resposta à luz emitida pelo emissor ótico 222. O sensor 200 pode então determinar uma concentração do material fluorescente, por exemplo, baseada em uma magnitude do sinal recebido do terceiro detector ótico 224A e dados de calibra- ção armazenados na memória. Desta maneira, o sensor 200 pode fornecer múltiplos canais de detecção associados com múltiplos detectores óticos. Os detectores óticos diferentes podem se configurados e dispostos com relação ao emissor ótico 222 para detectar luz se deslocando em direções diferentes e/ou comprimentos de onde de luz diferentes. Deve ser apreciado que a discussão precedente de um processo de lavagem é meramente uma implementação exemplar do sensor 200, e a descrição não é limitada neste aspecto.

[049] Para controlar os comprimentos de onda de luz emitida pelo emissor ótico 222 é detectado por detectores óticos 224, o sensor 200 pode incluir filtros óticos 225. Os filtros óticos 225 podem filtrar comprimentos de onda de luz emitida pelo emissor ótico 222 e/ou recebido pelos detectores óticos 224, por exemplo, de modo que somente certos comprimentos de onda de luz são emitidos na área de análise ótica 230 e/ou recebidos da área de análise ótica. No exemplo da Figura 2, um primeiro filtro de detecção ótica 225A é posicionado entre o primeiro detector ótico 224A e área de análise ótica 230; um segundo filtro de detecção ótico 225B é posicionado entre o segundo detector ótico 224B e a área análise ótica; um terceiro filtro de detecção ótica 225C é posicionado entre o terceiro detector ótico 224C e a área de análise ótica; e um filtro de emissão ótica 225D é posicionado entre o emissor ótico 222 e a área de análise ótica. Em operação, a luz emitida pelo emissor ótica 222 passa através do filtro de emissão ótica 225D. O filtro de emissão ótica 225D pode filtrar ou remover certos comprimentos de onda de luz emitida pelo emissor ótico de modo que somente seleciona comprimentos de onda de luz passam através do filtro. Igualmente, filtros de detecção ótica 225a-225C pode filtrar ou remover certos comprimentos de onda de luz de modo que somente selecionam comprimentos de onda de luz são recebidos por detectores óticos 224. Quando usado, o detector ótico de referência 224D pode ser posicionado em uma variedade de localizações dentro do sensor 200. Em exemplos diferentes, detector ótico de referência 224D pode ser posicionado para receber uma parte da luz emitida por emissor ótico 222 mas não filtrada, uma parte da luz refletida pelo filtro 225D, e/ou uma parte da luz transmitida através do filtro 225D a partir do emissor ótica 222.

[050] Os comprimentos de onda de luz que os filtros óticos 225 são designados a filtrar podem variar, por exemplo, dependendo da composição química esperada do fluido em área de análise ótica 230 e os parâmetros de desenho de emissor ótico 222 e detectores óticos 224. em aplicações onde o primeiro detector ótico 224a e o segundo detector ótico 224B são configurados para detectar a luz que passa através de uma amostra de fluido, o primeiro filtro de detecção ótica 225A e o segundo filtro de detecção ótica 225B podem ser configurados para passar os mesmos comprimentos de onda de luz passando através do filtro de emissão ótica 225D enquanto rejeitam todos os outros comprimento de onda de luz. Em contraste, o terceiro filtro de detecção ótica 225C pode ser configurado para rejeitar (por exemplo, filtrar) aqueles comprimentos de onda de luz emitida pelo emissor ótico 222 e passar comprimentos de onda diferentes de luz que correspondem com a parte do espectro em que emite uma molécula fluorescente na amostra de fluido. O terceiro filtro de detecção ótica 225C pode filtrar diferentes comprimentos de onda de luz que o filtro de emissão ótica 225D porque quando o emissor ótico 222 direciona luz em uma frequência (por exemplo, frequência ultravioleta) no fluido que flui através da área de analise ótica 230, moléculas fluorescentes podem emitir energia luminosa em uma frequência diferente (por exemplo, frequência de luz visível, uma frequência de ultravioleta diferente).

[051] Na prática, o primeiro filtro ótico 225A, o segundo filtro ótico 225B, e o filtro de emissão ótica 225D podem ser do mesmo tipo de filtro que filtra os mesmos comprimentos de onda de luz. Em contraste, o terceiro filtro ótico 225C pode ser configurado para rejeitar (por exemplo, filtrar) todos os comprimentos de onda de luz que podem passar através do primeiro filtro ótico 225A, segundo filtro ótico 225B, e o filtro de emissão ótico 225 D e permitir a passagem de comprimentos de onda de luz em uma parte do espectro em que é esperado emitir uma molécula fluorescente na amostra de fluido. Por exemplo, o primeiro filtro ótico 225A, o segundo filtro ótico 225B, e um filtro de emissão ótica 225D podem ser configurados para filtrar comprimentos de onda de luz maiores que 300 nanômetros de modo que somente comprimentos de luz menores que 300 nanômetros podem passar através dos filtros. De acordo com este exemplo, o terceiro filtro de detector ótico 225C pode filtrar comprimentos de onda de luz menores que 300 nanômetros de modo que somente comprimentos de onda de luz maiores que 300 nanômetros podem passar através do filtro.

[052] Configurando o primeiro filtro ótico 225A e o segundo filtro ótico 225B para ser o mesmo filtro ótico que o filtro de emissão ótica 225D, substancialmente qualquer luz (por exemplo, toda a luz) detectada pelo primeiro detector ótico 224a e o segundo detector ótico 224B durante a operação será a luz emitida pelo emissor ótico 222 que passa através do filtro de emissão ótica 225D e a amostra de fluido. Adicionalmente, configurando o terceiro filtro ótico 225C para rejeitar os comprimentos de onda de luz que passam através do filtro de emissão ótica 225D, substancial qualquer luz (por exemplo, toda a luz) detectada pelo terceiro detector ótico 224C será a luz emitida por moléculas fluorescentes na amostra de fluido. Em contraste, se o primeiro filtro ótico 225A e o segundo filtro ótico 225B passassem comprimentos de onda de luz diferentes que o filtro de emissão ótica 225D, o primeiro detector ótico 224A e o segundo detector ótico 224B podem detectar luz de fontes diferentes do emissor ótico 222, tal como a luz emitida por moléculas fluorescentes. Igualmente, se o terceiro filtro ótico 225C passasse comprimentos de onda de luz emitida pelo emissor ótico 222, o terceiro detector ótico 224C pode detectar luz de fontes diferentes as moléculas fluorescentes, tal como a luz emitida pelo emissor ótico propriamente dito.

[053] Em alguns exemplos, todos os três filtros 225A, 225B, 225C são confi- gurados para rejeitar os comprimentos de onda de luz que passam através do filtro de emissão ótica 225D de modo que substancialmente qualquer luz, (por exemplo, toda a luz) detectada por todos os três detectores óticos 224A, 224B, 224C será a luz emitida por moléculas fluorescentes na amostra de fluido. Tal configuração pode ser usada para detectar múltiplas áreas espectrais de fluorescência diferentes (por exemplo, três) para medir múltiplos componentes espectrais simultaneamente. Por exemplo, sinais de um ou dois detectores que medem áreas espectrais diferentes podem ser usados para compensar a interferência de compostos presentes em um fluido e produzir fluorescência mascarando um sinal desejado do terceiro detector. Como um exemplo, a fluorescência de substâncias naturais tal como leite pode estar presente em um fluido e pode interferir com a fluorescência emitida de um composto químico no fluido (por exemplo, um agente de limpeza, agente de higienização, marcador) cuja concentração está sendo medida pelo sensor 200. Para ajudar a compensar por este mascaramento de fluorescência, diferentes áreas espectrais (por exemplo, diferentes comprimentos de onda) das emissões fluorescentes a partir do fluido podem ser detectadas e usadas para compensar de modo computacional a interferência.

[054] Enquanto o sensor 200 no exemplo da Figura 2 inclui filtros óticos 225, em outros exemplos, o sensor 200 pode não incluir filtros óticos 225 ou podem ter um número ou disposição diferente dos filtros óticos. Por exemplo, o filtro físico posicionado entre o emissor ótico 222, e a área de análise ótica 230 pode não ser necessária se a fonte de luz de laser é usada fornecendo um feixe de excitação altamente monocromático. Adicionalmente, alguns ou todos os filtros óticos 225A-225C para os detectores podem não ser necessários se a sensibilidade espectral do de- tector(s) fornece a rejeição adequada de luz de excitação e/ou luz fluorescente. Como um exemplo, se o sensor 200 é configurado para medir a fluorescência retardada ou difusão, filtragem de tempo pode ser usada em vez de filtragem espectral física. Em tais casos, os filtros óticos 225 podem ser programas armazenados em memória 228 que são executados pelo processador 226 para filtrar eletronicamente dados gerados por sensor 200.

[055] Sensor 200 na Figura 2 inclui o emissor ótico 222. O emissor ótico 222 pode emitir energia ótica em um fluido presente com área de analise ótica 230. em alguns exemplos, o emissor ótico 222 emite energia ótica sobre uma faixa de comprimentos de onda. Em outros exemplos, o emissor ótico 222 pode emitir em dois, três, quatro ou mais comprimentos de onda distintos. Adicionalmente, embora o sensor 200 seja ilustrado somente como tendo somente um [único emissor ótico, em outras aplicações, o sensor 200 pode ter vários (por exemplo, dois, três, quatro ou mais) emissores óticos.

[056] Em um exemplo, o emissor ótico 222 emite luz dentro do espectro ultravioleta (UV) e/ou na faixa visível do espectro. A luz dentro do espectro UV pode incluir comprimentos de onda na faixa de aproximadamente 200 nm para aproximadamente 400 nanômetros. A Luz dentro do espectro visível pode incluir comprimentos de onda na faixa de aproximadamente 400nm a aproximadamente 700 nm. A luz emitida pelo emissor ótico 222 é direcionada para o fluido dentro da área de análise ótica 230. Em resposta a receber a energia ótica, moléculas fluorescentes dentro do fluido podem excitar, fazendo as moléculas produzirem emissões fluorescentes. Por exemplo, a luz direcionada no fluido por emissor ótico 222 pode gerar emissões fluorescentes excitando elétrons de moléculas fluorescentes dentro do fluido, fazendo as moléculas emitir a energia (por exemplo, fluorescência). As emissões fluorescentes, que podem ou não estar a uma frequência diferente que a energia emitida pelo emissor ótico 222, podem ser geradas como elétrons excitados dentro de moléculas fluorescentes mudam estados de energia. A energia emitida pelas moléculas fluorescentes pode ser detectada pelo terceiro detector ótico 224C.

[057] O emissor ótico 222 pode ser implementado em uma variedade de ma- neiras diferentes dentro do sensor 200. O emissor ótico 222 pode incluir uma ou mais fontes de luz para excitar moléculas dentro do fluido. Fontes de luz exemplares incluem diodos d emissão de luz (LEDs), lasers e lâmpadas. Em alguns exemplos, como discutido acima, o emissor ótico 222 inclui um filtro ótico para filtrar luz emitida pela fonte de luz. O filtro ótico pode ser posicionado entre a fonte de luz e o fluido e ser selecionado para passar luz dentro de certa faixa de comprimento de onda. Em alguns exemplos adicionais, o emissor ótico inclui um colimador, por exemplo, lente de colimação, capa ou refletor, posicionado adjacente à fonte de luz para colimar a luz emitida da fonte de luz. O colimador pode reduzir a divergência da luz emitida da fonte de luz, reduzindo o ruído ótico.

[058] O sensor 200 também inclui detectores óticos 224. Os detectores óticos 224 podem incluir pelo menos um detector ótico que detecta emissões fluorescentes emitidas por moléculas excitadas dentro da área de análise ótica 230 (por exemplo, o detector ótico 224C) e pelo menos um detector ótico que detecta luz emitida pelo emissor ótico 222 e passando através do fluido na área de análise ótica (por exemplo, o primeiro detector ótico 224A e/ou o segundo detector ótico 224B). Em operação, a quantidade de energia ótica detectada por cada detector ótico de detectores óticos 224 pode depender dos conteúdos do fluido dentro da área de análise ótica 230. Se a área de análise ótica contém uma solução fluida que tem certas propriedades (por exemplo, certo composto químico e/ou certa concentração de uma espécie química), cada detector ótico de detectores óticos 224 pode detectar certo nível de energia fluorescente emitida pelo fluido e/ou transmitida através ou difundida pelo fluido. No entanto, se a solução de fluido tem propriedades diferentes (por exemplo, um composto químico diferente e/ou uma concentração diferente da espécie química), cada detector ótico de detectores óticos 224 pode detectar um nível diferente de energia fluorescente emitida pelo fluido e/ou um nível diferente de energia ótica transmitida através ou difundida pelo fluido. Por exemplo, se um fluido dentro da área de análise ótica 230 tem uma primeira concentração de um compos- to(s) químico fluorescente, o terceiro detector ótico 224C pode detectar uma segunda magnitude de emissões fluorescentes que é maior que a primeira magnitude.

[059] Cada detector ótico de detectores óticos 224 pode ser implementado em uma variedade de maneiras diferentes dentro do sensor 200. Cada detector ótico de detectores óticos 224 pode incluir um ou mais fotodetectores tal como, por exemplo, fotodiodos ou fotomultiplicadores, para converter sinais óticos em sinais elétricos. Em alguns exemplos, cada detector ótico de detectores óticos 224 inclui uma lente posicionada entre o fluido e o fotodetector para focalizar e/ou formatar energia ótica recebida do fluido. Em adição, enquanto o sensor 200 no exemplo da Figura 2 inclui três detectores óticos 224A-224C, em outros exemplos, sensor 200 pode incluir menos detectores óticos (por exemplo, um detector ótico único tal como 224B ou 224C) ou mais detectores óticos (por exemplo, quatro, cinco, ou mais). Deve ser apreciado que a descrição não é limitada a um sensor tendo qualquer número especifico de detectores óticos.

[060] O sensor 200 no exemplo da Figura 2 também inclui o sensor de temperatura 221. O sensor de temperatura 221 é configurado para detectar uma temperatura de um fluido que passa através de uma câmara de fluxo do sensor. Em vários exemplos, o sensor de temperatura 221 pode ser um sensor de temperatura mecânica de bimetal, um sensor de temperatura de resistência elétrica, um sensor de temperatura ótica, ou qualquer outro tipo adequado de sensor de temperatura. O sensor de temperatura 221 pode gerar um sinal que é representativo da magnitude da temperatura detectada.

[061] O controlador 220 controla a operação de emissor ótico 222 e recebe sinais relacionados com a quantidade de luz detectada por cada detector ótico de detectores óticos 224. O controlador 220 também recebeu sinais do sensor de temperatura 221 com relação à temperatura do fluido em contato com o sensor, sinais do sensor de pH 229 com referência a pH do fluido em contato com o sensor, sinais do sensor de condutividade 231 referentes à condutividade do fluido em contato com o sensor, e sinais do sensor de fluxo 232 com referência à taxa em que o líquido está seguindo através do sensor. Em alguns exemplos, o controlador 220 ainda processa sinais, por exemplo, para determinar uma concentração de um ou mais espécies químicas dentro do fluido passando através do canal de fluido 230.

[062] Em um exemplo, o controlador 220 controla o emissor ótico 222 para direcionar radiação em um fluido e ainda controla cada detector ótico de detectores óticos 224 para detectar emissões fluorescentes emitidas pelo fluido e/ou luz transmitida através de ou difundida pelo fluido. O controlador 220 então processa a informação de detecção de luz. Por exemplo, o controlador 220 pode processar a infor-mação de detecção de luz recebida do terceiro detector ótico 224C para determinar uma concentração de uma espécie química no fluido. Em casos em que um fluido inclui um marcador fluorescente, uma concentração de uma espécie química de interesse pode ser determinada baseada em uma concentração determinada do marcador fluorescente. O controlador 220 pode determinar uma concentração de marcador fluorescente comparando a magnitude de emissões fluorescentes detectadas pelo terceiro detector ótico 224C de um fluido tendo uma concentração desconhecida do marcador para a magnitude das emissões fluorescentes detectadas pelo terceiro detector ótico 224C de um fluido tendo uma concentração conhecida do marcador. O controlador 200 pode determinar a concentração de uma espécie química de interesse usando as Equações (1) e (2) abaixo:

[063] Nas Equações (1) e (2) acima, Cc é uma concentração atual da espécie química de interesse, Cm é uma concentração atual do marcador fluorescente, C0 é uma concentração nominal da espécie química de interesse, Cf é uma concentração nominal do marcador fluorescente, Km é um coeficiente de correção de inclinação, Sx é um, sinal de medição fluorescente atual, e Z0 é um deslocamento zero. O controla-dor 220 pode ainda ajustar a concentração determinada da espécie química de interesse baseada na temperatura medida pelo sensor de temperatura.

[064] O controlador 220 pode também processar informação de detecção de luz recebida do primeiro detector ótico 224A e/ou segundo detector ótico 224B para determinar outros aspectos do fluido sob análise, tal como uma concentração de uma espécie química não fluorescente no fluido. O controlador 220 pode determinar a concentração da espécie química não fluorescente comparando a magnitude de luz detectada pelo primeiro detector ótico 224A e/ou segundo detector ótico 224B de um fluido tendo uma concentração desconhecida da espécie com a magnitude da luz detectada pelo primeiro detector ótico 224a e/ou segundo detector ótico 224B a partir de um fluido que tem uma concentração conhecida da espécie. O controlador 220 pode comparar a concentração determinada com um ou mais limites armazenados na memória 28. Por exemplo, quando o controlador 220 é usado para monitorar a água de lavagem, o controlador pode comparar a concentração determinada da espécie não fluorescente com um ou mais limites armazenados na memória. O controlador 220 pode ainda ajustar o processo de lavagem (por exemplo, para iniciar, parar ou ajustar as taxas de água de lavagem) baseado na comparação.

[065] A área de análise ótica 230 no sensor 200 pode ser uma região do sensor onde o fluido pode residir e/ou passar através para análise ótica. Em um exemplo, a área de análise ótica 230 compreende um tubo de material oticamente transparente (por exemplo, vidro, plástico, safira) através do qual a luz pode ser emitida e recebida. O tubo pode definir um diâmetro interno e um diâmetro externo , onde uma espessura de parede do tubo separa o diâmetro interno do diâmetro externo. Em outro exemplo, a área de análise ótica 230 é uma região de um alojamento de câmara de fluxo através do qual o líquido flui para análise ótica. Embora a área de análise ótica 230 seja ilustrada conceitualmente como sendo quadrada em formato de seção transversal, a área pode definir qualquer formato poligonal (por exemplo, triângulo, hexágono) ou arqueado (por exemplo, circular, elíptico) ou mesmo combinações de formatos poligonais e arqueados. Em adição, enquanto a párea de análise ótica 230 pode ser de qualquer tamanho, em algumas aplicações, a área de análise ótica é comparativamente pequena para minimizar a quantidade de fluido que é necessária par encher a área de análise ótica. Por exemplo, a área de análise ótica 230 pode definir uma dimensão de seção transversal maior (por exemplo, diâmetro) menor que 15 milímetros (mm), tal como menor que 10 mm, ou menor que 5 mm. Em um exemplo, a área de análise ótica 230 é um tubo tendo um diâmetro externo que varia de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 4 mm, uma espessura de parede variando de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 1 mm, e um diâmetro interno variando de aproximadamente 9 mm a aproximadamente 1 mm.

[066] A memória 228 do sensor 200 armazena software e dados usados ou gerados pelo controlador 220. Por exemplo, a memória 228 pode armazenar dados usados pelo controlador 220 para determinar uma concentração de um ou mais componentes químicos dentro do fluido sendo monitorado pelo sensor 200. em alguns exemplos, a memória 228 armazena dados na forma de uma equação que relaciona a luz detectada pelos detectores óticos 224 com uma concentração de um ou mais componentes químicos.

[067] O processador 226 roda o software armazenado na memória 228 para realizar as funções atribuídas ao sensor 200 e ao controlador 220 nesta descrição. Os componentes descritos como processadores dentro do controlador 220, o controlador 106, ou qualquer outro dispositivo descrito nesta descrição, podem incluir um ou mais processadores, tais como um ou mais microprocessadores, processadores de sinal digital (DSPs), circuitos integrados específicos da aplicação (ASICs), matrizes de portas de campo programáveis (FPGAs), circuito lógico programável, ou simi- lar, sozinhos ou em qualquer combinação adequada.

[068] O sensor 102 (Figura 1) e o sensor 200 (Figura 2) podem ter um número de configurações físicas diferentes.A Figura 3 é um desenho esquemático de uma configuração exemplar de um sensor 300, que pode ser usado pelo sensor 102 e sensor 200. O sensor 300 inclui uma câmara de fluxo 302, um,a montagem de emissão/detecção de luz 304, uma cobertura superior de câmara de fluxo 306, e uma cobertura inferior de câmara de fluxo 308. A câmara de fluxo 302 tem uma entrada 310 que recebe fluido (por exemplo, da trajetória de fluido 110 na Figura 1), uma saída 312 que suporta o fluido depois da análise ótica dentro da câmara de fluxo, e uma área de análise ótica 314 entre a entrada e a saída.

[069] A montagem de emissão/detecção de luz 304 é mostrada fora de e in- serível na câmara de fluxo 302. A montagem de emissão/detecção de luz 304 inclui uma montagem de emissor ótico 316 que suporta um emissor ótico, uma primeira montagem de detector ótico 318 que suporta um primeiro detector ótico, uma segunda montagem de detector ótico 320 que suporta um segundo detector ótico, e uma terceira montagem de detector ótico 322 que suporta um terceiro detector ótico. Em operação, o emissor ótico suportado pela montagem de emissor ótico 316 pode emitir energia ótica através de uma primeira janela ótica 324 em área de análise ótica 314. Esta primeira janela ótica 324 pode ser referida como uma janela de emissor ótico. O primeiro detector ótico suportado pela primeira montagem de detector ótico 318 pode detectar luz emitida pelo emissor ótico, e transmitida através da área de análise ótica 314, e recebida através de uma segunda janela ótica 326. Esta segunda janela ótica 326 pode ser referida como uma primeira janela de detector ótico. O segundo detector ótico suportado pela segunda montagem de detector ótico 320 pode detectar a luz emitida pelo emissor ótico e difundida em uma direção substancialmente ortogonal à direção de emissão através de uma terceira janela ótica 328. Esta terceira janela ótica 328 pode ser referida como uma segunda janela de detec tor ótico. Em adição, o terceiro detector ótico suportado pela terceira montagem de detector ótico 322 pode detectar emissões fluorescentes de dentro da área de análise ótica 314 através de uma quarta janela ótica 330. Esta quarta janela ótica 330 pode ser referida como uma terceira janela de detector ótico.

[070] As janelas óticas 324, 326, 328 e 330 são mostradas como sendo posicionadas fora da câmara de fluxo 302 e inserível na câmara de fluxo. Quando inseridas na câmara de fluxo, as janelas óticas podem definir regiões oticamente transparentes à prova de fluido através das quais a luz pode ser emitida na área de análise ótica 314 e detectada a partir da área DCE análise ótica. As janelas óticas 324, 326, 328 e 330 podem ou não incluir lente, prisma, ou outro dispositivo ótico que transmite e refrata luz. No exemplo ilustrado, janelas óticas 324, 326, 328 e 330 são formadas por uma lente esférica posicionada dentro de um canal de inserção se estendendo através da câmara de fluxo 302. A lente esférica pode ser fabricada de vidro, safira, ou outros materiais oticamente transparentes adequados. Em exemplos diferentes, as janelas óticas 324, 326, 328 e 330 podem não ser removíveis mas podem em vez disto ser formadas permanentemente/conectada com a câmara de fluxo 302.

[071] Em adição à câmara de fluxo 302 e montagem de emissão/detecção de luz 304, o sensor 300 no exemplo da Figura 3 também inclui um painel de conexão elétrica 332, um cabo elétrico 334, e um sensor de temperatura 336. O painel de conexão elétrica 332 acopla eletricamente a montagem de emissor ótico 316, a primeira montagem de detector ótico 318, a segunda montagem de detector ótico 320, e terceira montagem de detector ótico 322 no cano elétrico 334. O cabo elétrico 334 pode conduzir sinais elétricos transmitidos para ou gerados pelo sensor 300. O cabo elétrico 334 pode ou não também conduzir energia para o sensor 300 para acionar os vários componentes do sensor. O sensor de temperatura 336 pode detectar uma temperatura do fluido que entra na área de análise ótica e gerar um sinal que cor- responde com a temperatura detectada.

[072] A Figura 4 é uma ilustração em seção transversal do sensor 300 tomada em um plano Z-Y indicado na Figura 3 que divide em dois a terceira janela ótica 328 e a quarta janela ótica 330. Componentes iguais do sensor 300 nas Figuras 3 e 4 são identificados por números de referência iguais. Como mostrado na Figura 4, as janelas óticas 324, 328 e 330 são posicionadas dentro da câmara de fluxo 302 para direcionar luz para ou receber luz da área de análise ótica 314. A área de análise ótica 314 é uma trajetória de fluxo definida na câmara de fluxo 302 através da qual o fluido pode se deslocar além das janelas óticas do sensor para análise ótica. No exemplo ilustrado, as janelas óticas 324, 328 e 330 são posicionadas em uma localização coplanar (isto é, coplanar no plano X-Y indicado na Figura 4) ao longo da área de análise ótica 314, por exemplo, de modo que um plano comum se estende através de um centro geométrico das janelas óticas 324, 328, e 330. A segunda janela ótica 326 (não ilustrada naFigura 4) pode ser posicionada no mesmo plano que as janelas óticas 324, 328 e 330. Posicionar as janelas óticas 324, 326, 328 e 330 em um plano comum pode ser útil de modo que os detectores óticos posicionados atrás das janelas óticas 326, 328 e 330 recebem luz do mesmo plano em que o emissor ótico posicionado atrás da janela ótica 324 emite. Se as janelas óticas 326, 328 e 330 são deslocadas do plano em que a janela ótica 324 é posicionada, a quantidade de luz detectada, e, portanto a potência do sinal gerado, pelos detectores posicionados atrás das janelas pode ser reduzida quando comparada com uma localização coplanar.

[073] Enquanto o sensor ótico 300 é ilustrado como tendo somente uma única fileira de janelas óticas 324, 326, 328 e 330, posicionada em um plano comum ao emissor ótico 222 e detectores óticos 224, em exemplos em que o sensor ótico tem mais emissores e/ou detectores óticos, o sensor pode ter uma ou mais fileiras adicionais de janelas óticas. Por exemplo, o sensor ótico 300 pode incluir duas, três ou mais fileiras empilhadas verticalmente (por exemplo, na direção Z indicada na Figura 4) de janelas óticas, onde as janelas óticas em cada fileira são coplanares (isto é, coplanares no plano X-Y indicado na Figura 4). Em um exemplo, o sensor ótico 300 inclui três fileiras de janelas óticas, onde cada fileira inclui um emissor ótico e três detectores óticos.Como outro exemplo, o sensor ótico 300 inclui duas fileiras de janelas óticas, onde cada fileira inclui dois emissores óticos e dois detectores óticos. Aumentar o número de emissores óticos e/ou detectores óticos no sensor 300 pode aumentar o número de comprimentos de onda de luz emitida em e/ou detectada a partir do fluido que flui através da trajetória de fluido 314.

[074] A Figura 4 também ilustra o sensor de temperatura 336. O sensor de temperatura 336 é posicionado dentro de uma cavidade comum 335 do alojamento ótico 302 que contém o detector ótico 358. O sensor de temperatura 336 se estende através de uma parte inferior da cavidade de modo que o sensor contata o fluido que flui através do sensor ótico para detectar uma temperatura do fluido. No exemplo, o sensor de temperatura 336 é formado em um painel de circuito 339, que é o mesmo painel de circuito que contém o detector ótico 358. Isto é, um painel de circuito único contém os mesmos eletrônicos para o sensor de temperatura que o detector ótico.Tal configuração pode ser útil para tornar o sensor ótico mais compacto.

[075] Em alguns exemplos, o sensor 300 inclui componentes de sensor não óticos, tais como um sensor de pH, um sensor de condutividade, e um sensor de fluxo. Quando usado, cada um dos sensores não óticos pode ser formado em um painel de circuito comum com um dos emissores óticos (por exemplo, os eletrônicos para um dos emissores óticos) e/ou detectores óticos (por exemplo, eletrônicos para os detectores óticos) do sensor posicionado dentro de uma cavidade comum do alojamento. Por exemplo, os componentes eletrônicos para o sensor de pH podem ser formados no mesmo painel de circuito que um detector ótico, os componentes ele-trônicos para o sensor de condutividade podem ser formados no mesmo painel de circuito que um detector ótico diferente, e os componentes eletrônicos para o sensor de temperatura 336 podem ser formados no painel de circuito 339 de ainda outro detector ótico. Cada sensor pode se estender através de uma parte inferior de uma cavidade respectiva de alojamento ótico 102 (por exemplo, como mostrado para o sensor de temperatura 336 na Figura 4) para contatar o fluido que flui através do sensor. Quando usado, o sensor de fluxo pode também ser formado no mesmo painel de circuito que um dos emissores óticos/detectores óticos. Como um exemplo, os eletrônicos para um sensor de fluxo de pressão diferencial podem ser formados no mesmo painel de circuito que um dos emissores óticos/detectores óticos com o sensor de fluxo posicionado na região 337 para medir o fluxo adjacente a saída 312.

[076] A Figura 5 é uma ilustração em seção transversal do sensor 300 tomada ao longo da linha A-A indicada na Figura 4. Novamente, componentes iguais do sensor 300 nas Figuras 3-5 são identificados por números de referência iguais. Como mostrado neste exemplo, um emissor ótico 350 é posicionado (por exemplo, centralizado) atrás da primeira janela ótica 324, e um primeiro detector ótico 352 é posi-cionado (por exemplo, centralizado) atrás da segunda janela ótica 326. O primeiro detector ótico 352 é posicionado em um lado oposto da área de análise ótica 314, por exemplo, de modo que a luz emitida do emissor ótico 350 que se desloca em uma direção linear ou substancialmente linear e transmitida através do fluido na pá- rea de análise ótica é recebida pelo primeiro detector ótico. Em alguns exemplos, o primeiro detector ótico 352 é posicionado em um lado oposto da área de análise ótica 324 de modo que um eixo 380, localizado em um plano comum de janelas óticas 324, 326, 328, 330 (por exemplo, um plano X-Y comum indicado nas Figuras 4 e 5) e estendendo através de um centro geométrico da primeira janela ótica 324, intercepta a segunda janela ótica 326 através da área de análise ótica 314. Por exemplo, o eixo 380 se estendendo através de um centro geométrico da primeira janela ótica 324 pode interceptar um eixo 382 que está localizado no plano comum das janelas óticas 324, 326, 328, 330 e que se estende através de um centro geométrico da segunda janela ótica 326. Em tal configuração, a segunda janela ótica 326 pode ser posicionada diretamente através a área de análise ótica 314 a partir da primeira janela ótica 324. Em outros exemplos, como descrito em mais detalha abaixo com respeito à Figura 6, a segunda janela ótica 326 pode ser posicionada através da área de análise ótica 314 a partir da primeira janela ótica 324, mas pode ser desviada da primeira janela ótica (por exemplo, na direção Y positiva ou negativa indicada na Figura 5).

[077] No exemplo da Figura 5, o sensor 300 também inclui um segundo detector ótico 356 posicionado (por exemplo, centralizado) atrás da terceira janela ótica 328 e um terceiro detector ótico 358 posicionado (por exemplo, centralizado) atrás da quarta janela ótica 330. O segundo detector ótico 356 é posicionado em um ângulo de aproximadamente 90 graus com respeito ao emissor ótico 350, por exemplo, de modo que a luz emitida do emissor ótico 350 se deslocando em uma direção linear ou substancialmente linear deve difundir em, uma direção em geral ortogonal e ser transmitida através do fluido na área de análise ótica a fim de ser recebida pelo segundo detector ótico. O terceiro detector ótico 358 é posicionado oposto ao segundo detector ótico 356 através da área de análise ótica 314. O terceiro detector ótico 358 é também posicionado em um ângulo de aproximadamente 90 graus com respeito ao emissor ótico 350, por exemplo, de modo que a luz emitida do emissor ótico 350 se deslocando em uma direção linear ou substancialmente linear deve difundir em uma direção em geral ortogonal e ser transmitida através do fluido na área de análise ótica a fim de ser recebida pelo terceiro detector ótico.

[078] Em alguns exemplos, o segundo detector ótico 356 é posicionado em um ângulo de aproximadamente 90 graus com respeito ao emissor ótico 350 de modo que um eixo 384 em um plano comum de janelas óticas 324, 326, 328, 330 (por exemplo, um plano X-Y comum indicado nas Figuras 4 e 5) e se estendendo através de um centro geométrico da terceira janela ótica 328 intercepta o eixo 380 em um ângulo de aproximadamente 90 graus (por exemplo, um ângulo variando de 60 graus a 120 graus). O terceiro detector ótico 358 pode ser posicionado em um ângulo de aproximadamente 90 graus com respeito ao emissor ótico 350 de modo que um eixo 386 em um plano comum das janelas óticas 324, 326, 328, 330 (por exemplo, um plano X-Y comum indicado nas Figuras 4 e 5) e se estendendo através de um centro geométrico da quarta janela ótica 330 intercepta o eixo 380 em um ângulo de aproximadamente 90 graus (por exemplo, um ângulo variando de 60 graus a 120 graus). Em exemplos diferentes, o eixo 384 e o eixo 386 podem interceptar um ao outro de modo que a terceira janela ótica é posicionada diretamente oposta à quarta janela ótica, ou o eixo 384 e o eixo 386 podem ser deslocados um do outro (por exemplo, na direção X-Y positiva ou negativa indicada na Figura 5), de modo que a terceira janela ótica é desviada da quarta janela ótica. Posicionar a terceira janela ótica 328 e a quarta janela ótica 330 (e os detectores correspondentes posicionados atrás das janelas óticas) em um ângulo com relação à primeira janela ótica 324 (e o emissor ótico correspondente posicionado atrás da janela ótica) pode ser útil para limitar a quantidade de luz recebida pelos detectores, Se os detectores recebem muita luz, os detectores podem se tornar saturados e parar de fornecer informação de análise útil.

[079] Quando o sensor 300 está disposto como ilustrado na Figura 5, o emissor ótico 350 e os detectores óticos 352, 356, 358 podem ser centralizados em torno da área de análise ótica 314 de modo a emitir luz para e receber luz de um centro geométrico da área de análise ótica. Tal configuração pode ser útil para fornecer uma área central de inspeção ótica em que a luz é direcionada e recebida durante a operação do sensor 300. Em outros exemplos, no entanto, um ou mais do emissor ótico 350 e detectores óticos 352, 356, 358 podem ser deslocados da área de análise ótica 314 de modo que a luz não é emitida para e/ou recebida de um centro da área de análise ótica, mas em vez disto em uma região fora do centro da area de análise ótica.

[080] O requerente verificou que, em alguns exemplos, mover um emissor ótico de modo que o emissor direciona luz adjacente a uma parede de uma área de análise ótica em vez de em um centro da área de análise ótica pode aumentar a quantidade de luz detectada, e portanto, a potência de sinal gerado de um detector ótico posicionado para receber luz da área de análise ótica. Por exemplo, a potência de sinal gerado por um detector ótico posicionado para receber luz da área de análise ótica pode ser de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 vezes mais forte que o emissor ótico é deslocado para direcionar luz adjacente a uma parede de uma área de análise ótica em vez de em um centro da área de análise ótica. A potência aumentada de sinal pode ser útil por uma variedade de razões. Como um exemplo, em aplicações onde incrustação se acumula em um detector ótico durante o serviço, a habilidade em gerar sinais mais fortes pode estender o comprimento de tempo que o sensor ótico pode permanecer em serviço entre limpeza e manutenção.

[081] Sem desejar ser limitado por qualquer teoria particular, acredita-se que o desvio de um emissor ótico com relação a um centro de uma área de análise ótica pode reduzir a quantidade de luz que é refletida na área de análise ótica (por exemplo, devido à turbidez da amostra de fluido e/ou reflexão fora de superfícies internas ou externas da área de análise ótica) quando comparado com se o emissor ótico é posicionado para direcionar luz no centro de uma área de análise ótica. Por sua vez, isto pode aumentar a potência do sinal gerado por um ou mais detectores óticos que circundam a párea de análise ótica.

[082] A Figura 6 é um desenho em seção transversal mostrando uma configuração alternativa do sensor 300 em, que o emissor ótico foi deslocado com relação ao centro da área de análise ótica. Componentes iguais do sensor 300 nas Figu-ras 3-6 são identificados por números de referência iguais. Por exemplo, o sensor 300 na Figura 6 é ilustrado como incluindo emissor ótico 350, primeiro detector ótico 352, segundo detector ótico 356, e terceiro detector ótico 358. O emissor ótico 350 é posicionado atrás da primeira janela ótica 324; primeiro detector ótico 352 é posicionado atrás da segunda janela ótica 326; segundo detector ótico 356 é posicionado através da terceira janela ótica 328; um terceiro detector ótico 358 posicionado atrás da quarta janela ótica 330. as janelas 324, 326, 328, 330 cada uma voltada para a área de análise ótica 314 para direcionar luz em e receber luz de uma amostra de fluido presente na área de análise ótica. Em adição, o sensor 300 na Figura 6 incluiu filtros óticos 225 (Figura 2) posicionado entre o emissor ótico/detectores óticos e janelas óticas 324, 326, 328, 330. Em outros exemplos, o sensor 300pode não incluir os filtros óticos ou pode ter um número ou disposição diferente de filtros óticos.

[083] Em contraste com a configuração do sensor ótico 300 na Figura 5, na configuração exemplar da Figura 6,m a primeira janela ótica 324 (por exemplo, a janela de emissor ótico) é deslocado com relação a um centro da área de análise ótica 314. Em particular, a primeira janela ótica 324 é posicionada mais perto da quarta janela ótica 330 (por exemplo, a terceira janela de detector ótico) que a terceira janela ótica 328 (por exemplo, a segunda janela de detector ótico). Em operação, a luz emitida pelo emissor ótico 350 e se deslocando em uma direção linear através de um centro geométrico da primeira janela ótica 324 pode não ser direcionada nem interceptar um centro geométrico da área de análise ótica 314. Em vez disto, deslocando a janela de emissor ótico 324, a luz pode ser direcionada mais perto de uma parede da área de análise ótica 314 que se a luz fosse direcionada em um centro geométrico da párea de análise ótica.

[084] Por exemplo, na Figura 6, a área de análise ótica 314 define um centro geométrico 388. O centro geométrico 388 pode ser uma localização de média aritmética de todos os pontos em torno do perímetro limitando a área de análise ótica. Por exemplo, onde a área de análise ótica 314 é um tubo circular, o centro geométrico 388 pode ser um ponto no interior do círculo que é eqüidistante de todos os pon- tos na circunferência do círculo. Deslocando a primeira janela ótica 324 com relação ao centro geométrico 388, a luz emitida através da janela de análise ótica 324 com relação ao centro geométrico da área de análise ótica. Em vez disto, a luz pode convergir em uma localização entre o centro geométrico 388 da área de análise ótica 314 e uma parede limitando a área de análise ótica.

[085] No exemplo da Figura 6, a área de análise ótica 314 é ilustrada como um tubo de fluido (por exemplo, tubo de vidro, tubo de quartzo, tubo de safira) que define um diâmetro interno 390 e um diâmetro externo 392, onde o diâmetro interno é separado do diâmetro externo por uma espessura de parede do tubo. As janelas óticas 324, 326, 328 e 330 são posicionadas adjacentes a e, em alguns exemplos, em contato com uma superfície externa do tubo de fluido. Em adição, na Figura 6, as janelas óticas 324, 326, 328 e 330 são lentes esféricas que têm um diâmetro maior que o diâmetro interno 390 do tubo de fluido. Outras configurações de janelas óticas 324, 326, 328 e 330 e área de análise ótica 314 são possíveis para o sensor 300.

[086] O emissor ótico 350 e/ou a primeira janela ótica 324 pode ser deslocado com relação a um centro geométrico da área de análise ótica 314 em uma variedade de maneiras diferentes. No exemplo da figura 6, o emissor ótico 350 e a primeira janela ótica 324 são movidos na direção Y negativa com relação à segunda janela ótica 326 de modo que a luz que se desloca linearmente de um centro geométrico da primeira janela ótica é direcionada mais perto do terceiro detector ótico 358 que do segundo detector ótico 356. Em outros exemplos, o emissor ótico 350 e a primeira janela ótica 324 podem ser movidos na direção Y positiva com relação à segunda janela ótica 326 de modo que a luz se deslocando linearmente de um centro geométrico da primeira janela ótica 324 é direcionada mais perto do segundo detector ótico 356 que do terceiro detector ótico 358.

[087] Em alguns exemplos, o emissor ótico 350 e/ou primeira janela ótica 324 é posicionado de modo que um eixo 380 (Figura 5), localizado em um plano co mum das janelas óticas 324, 326, 328, 330 e se estendendo através de um centro geométrico da primeira janela ótica 324, não intercepta um eixo 382 que está localizado no plano comum de janelas óticas 324, 326, 328, 330 e que se estende através de um centro geométrico da segunda janela ótica 326. Enquanto a distância da primeira janela ótica 324 é desviada com relação ao centro geométrico 388 pode variar, por exemplo, baseado no tamanho da janela ótica e a configuração do sensor, em alguns exemplos, o centro geométrico da primeira janela ótica é deslocado (por exemplo, na direção Y positiva ou negativa indicada na Figura 6) a partir do centro geométrico 388 uma distância variando de aproximadamente 0,5 milímetros a aproximadamente 10 milímetros, tal como a distância variando de aproximadamente 1 milímetro a aproximadamente 3 milímetros. Posicionar a primeira janela ótica 324 de modo que a luz emitida pelo emissor ótico 350 seja direcionada adjacente a uma parede da área de análise ótica 314 pode aumentar a potência dos sinais gerados pelos detectores óticos 352, 356, 358.

[088] A potência dos sinais detectados pelos detectores óticos 352, 356, 358 variará, por exemplo, dependendo do desenho dos detectores específicos e a configuração do sensor ótico 300. Em um exemplo em que o sensor ótico 300 está disposto como ilustrado na Figura 6 (e onde a área de análise ótica 314 é um tubo de quartzo tendo um diâmetro interno de 3 mm e um diâmetro externo de 5 mm, e a primeira janela ótica 224 é deslocada na direção Y negativa por 1 mm), é esperado que o terceiro detector ótico 358 fornecerá um sinal de fluorescência de 19,9 microWatts (μW). Por contraste, se as janelas óticas 324, 326, 328, 330 fossem simétricas em torno da área de análise ótica 314 de modo que a primeira janela ótica 224 não fosse deslocada na direção Y negativa, é esperado que o terceiro detector ótico 358 forneça um sinal de fluorescência de 10,5 μW sob condições similares (por exemplo fluido similar fluindo através da área de análise ótica 314).

[089] A Figura 7 ilustra ainda outra disposição exemplar do sensor ótico 300. O sensor ótico 300 na Figura 7 é o mesmo que o sensor ótico da Figura 6 exceto que a quarta janela ótica 330 e a terceira janela ótica 328 foram movidas na direção X negativa. Em um exemplo, em que o sensor ótico 300 está disposto como ilustrado na Figura 7 (e onde a área de análise ótica 314 é um tubo de quartzo tendo um diâmetro interno de 3 mm e um diâmetro externo de 5 mm, a primeira janela ótica 224 é deslocada na direção Y negativa por 1 mm, a quarta janela ótica é deslocada na direção X negativa por 1 mm, e o terceiro detector ótico 358 é deslocado na direção X negativa por 2,5 mm), é esperado que o terceiro detector ótico 358 forneça um sinal de fluorescência de 22,2 μW quando testado sob condições similares, como discutido acima com respeito ao exemplo em conexão com a Figura 6. Isto é maior que quando todos os componentes são simétricos em torno da área de análise ótica 314 e quando somente a primeira janela ótica 324 é deslocada.

[090] As técnicas descritas nesta descrição podem ser implementadas, pelo menos em parte, em hardware, software, firmware ou qualquer combinação dos mesmos. Por exemplo, vários aspectos das técnicas descritas podem ser implemen-tados dentro de um ou mais processadores, incluindo um ou mais microprocessadores, processadores de sinal digital (DSPs), circuitos integrados específicos da aplicação (ASICs), matrizes de portas de campo programáveis (FPGAs), ou qualquer outro circuito lógico integrado ou distinto, bem como quaisquer combinações de tais componentes. O termo “processador” pode se referir em geral a qualquer circuito lógico precedente, sozinho ou em combinação com outro circuito lógico, ou qualquer outro circuito equivalente, uma unidade de controle compreendendo hardware pode também realizar uma ou mais das técnicas desta descrição.

[091] Tais hardware, software, e firmware podem ser implementados dentro do mesmo dispositivo ou dentro de dispositivos separados para suportar as várias operações e funções descritas nesta descrição. Em adição, qualquer uma das unidades descritas, módulos ou componentes podem ser implementados juntos ou se- paradamente como dispositivos lógicos distintos, mas interoperacionais. A representação de diferentes recursos como módulos ou unidades é destinada a ressaltar diferentes aspectos funcionais, e não necessariamente implica que tais módulos ou unidades devam ser realizados por componentes de hardware ou software separados. Em vez disto, a funcionalidade associada com um ou mais módulos ou unidades pode ser realizada por componentes de hardware ou software separados, ou integrados dentro de componentes de hardware ou software comuns ou separados.

[092] As técnicas descritas nesta descrição podem também ser incorporadas ou codificadas em um meio legível por computador não transitório, tal como um meio de armazenamento legível por computador, contendo instruções. As instruções incorporadas ou codificadas em um meio de armazenamento legível por computador pode fazer um processador programável, ou outro processador, realizar o método, por exemplo, quando as instruções são executadas. Meios de armazenamento legível por computador podem incluir formas de memória volátil e/ou não volátil incluindo, por exemplo, memória de acesso randômico (RAM), memória somente de leitura (ROM), memória somente de leitura programável (PROM), memória somente de leitura programável apagável (EPROM), memória somente de leitura programável apa- gável eletronicamente (EEPROM), memória flash, dum disco rígido, um CD-ROM, um disco flexível, um cassete, um meio magnético, meio ótico ou outro meio legível por computador.

[093] Vários exemplos foram descritos.Estes e outros exemplos se encontram dentro do escopo das reivindicações seguintes.

Claims

1.Sensor ótico CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um emissor ótico que é configurado para direcionar luz para uma janela de emissor ótico em uma amostra de fluido; um primeiro detector ótico que é configurado para detectar a luz emitida pelo emissor ótico e transmitida através da amostra de fluido; um segundo detector ótico que é configurado para detectar a luz emitida pelo emissor ótico e difundida pela amostra de fluido; um terceiro detector ótico que é configurado para detectar emissões fluorescentes emitidas pela amostra de fluido em resposta à luz emitida pelo emissor ótico; um filtro de emissão ótica posicionado entre o emissor ótico e a amostra de fluido; um primeiro filtro de detecção ótica posicionado entre o primeiro detector ótico e a amostra de fluido; um segundo filtro de detecção ótica posicionado entre o segundo detector ótico e a amostra de fluido; e um terceiro filtro de detecção ótica posicionado entre o terceiro detector ótico e a amostra de fluido, em que o filtro de emissão ótica, o primeiro filtro de detecção ótica, e o segundo filtro de detecção ótica são cada um configurados para filtrar os mesmos comprimentos de onda de luz de modo que substancialmente qualquer luz detectada pelo primeiro detector ótico e pelo segundo detector ótico é luz emitida do emissor ótico e passando através da amostra de fluido, e a janela de emissor ótico está deslocada de modo que o centro geométrico da janela de emissor ótico está posicionado mais próximo do terceiro detector ótico do que o segundo detector ótico.

2.Sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro filtro ótico é configurado para filtrar substancialmente todos os comprimentos de onda de luz emitida pelo emissor ótico e passando através do filtro de emissão ótica.

3.Sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o filtro de emissão ótica, o primeiro filtro de detecção ótica, e o segundo filtro de detecção ótica são cada um configurados para filtrar comprimentos de onda de luz maiores que aproximadamente 300 nanômetros.

4.Sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um alojamento que define uma área de análise ótica através da qual a amostra de fluido pode se deslocar para análise ótica, o alojamento incluindo uma montagem de emissor ótico que suporta o emissor ótico, uma primeira montagem de emissor ótico que suporta o primeiro emissor ótico, uma segunda montagem de emissor ótico que suporta o segundo emissor ótico, e uma terceira montagem de emissor ótico que suporta o terceiro emissor ótico.

5.Sensor, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a janela de emissor ótico está posicionada entre o emissor ótico e a área de análise ótica, e o alojamento compreende ainda uma primeira janela de detector ótico posicionada entre o primeiro detector ótico e a área de análise ótica, uma segunda janela de detector ótico posicionada entre o segundo detector ótico e a área de análise ótica, e uma terceira janela de detector ótico posicionada entre o terceiro detector ótico e a área de análise ótica.

6.Sensor, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira janela de detector ótico é posicionada em um lado oposto da área de análise ótica da janela de emissor ótico, a segunda janela de detector ótico é posicionada em um ângulo de aproximadamente 90 graus com relação à janela de emissor ótico, e a terceira janela de detector ótico é posicionada em um lado oposto da área de análise ótica da segunda janela de detector ótico.

7.Sensor, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a área de análise ótica compreende um tubo que tem um diâmetro interno e um diâmetro externo, e em que a janela de emissor ótico, a primeira janela de detector ótico, a segunda janela de detector ótico, e a terceira janela de detector ótico cada uma compreendem uma lente esférica posicionada para se voltar para o diâmetro externo do tubo.

8.Sensor, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo define um centro geométrico através do qual a amostra de fluido se desloca, e a janela de emissor ótico é deslocada com relação ao centro geométrico do tubo de modo que a luz emitida através de um centro geométrico da lente esférica da janela de emissor ótico não passa através do centro geométrico do tubo.

9.Sensor, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda janela de detector ótico é posicionada em um ângulo de aproximadamente 90 graus com relação à janela de emissor ótico e a terceira janela de detector ótico é posicionada em um lado oposto do tubo da segunda janela de detector ótico.

10.Sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um sensor de temperatura, um sensor de pH, e um sensor de condutividade.

11.Sensor, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que os eletrônicos para o sensor de temperatura são posicionados em um painel de circuito que contém um dos primeiro, segundo ou terceiro detectores óticos, os eletrônicos para o sensor de pH estão em um painel de circuito que contém um diferente dos primeiro, segundo, ou terceiro detectores óticos, e eletrônicos para o sensor de condutividade estão em um painel de circuito que contém ainda um diferente dos primeiro, segundo ou terceiro detectores óticos.

12.Sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um alojamento que define uma área de análise ótica através da qual uma amostra de fluido se desloca para análise ótica, o alojamento incluindo uma montagem de emissor ótico que suporta o emissor ótico, uma primeira montagem de emissor ótico que suporta o primeiro detector ótico, o primeiro filtro de detecção ótica, uma segunda montagem de detector ótico que suporta o segundo detector ótico, o segundo filtro de detecção ótica, uma terceira montagem de detector ótico que suporta o terceiro detector ótico, e o terceiro filtro de detecção ótica, em que o alojamento inclui a janela de emissor ótico posicionada entre o emissor ótico e a área de análise ótica, uma primeira janela de detector ótico posicionada entre o primeiro detector ótico e a área de análise ótica, uma segunda janela de detector ótico posicionada entre o segundo detector ótico e a área de análise ótica, e uma terceira janela de detector ótico posicionada entre o terceiro detector ótico e a área de análise ótica, a primeira janela de detector ótico é posicionada em um lado oposto da área de análise ótica da janela de emissor ótico, a segunda janela de detector ótico é posicionada a um ângulo de aproximadamente 90 graus com relação à janela de emissor ótico, e a terceira janela de detector ótico é posicionada em um lado oposto da área de análise ótica da segunda janela de detector ótico, e a janela de emissor ótico está deslocada de modo que o centro geométrico da janela de emissor ótico está posicionado mais próximo da terceira janela de detector ótico do que a segunda janela de detector ótico.

13.Sensor, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a área de análise ótica compreende um tubo tendo um diâmetro interno e um diâmetro externo, e a janela de emissor ótico, a primeira janela de detecção ótica, a segunda janela de detecção ótica, e a terceira janela de detecção ótica cada uma compreendem uma lente esférica posicionada de frente para o diâmetro externo do tubo.

14.Sensor, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a área de análise ótica define um centro geométrico através do qual a amostra de fluido se desloca, e a janela de emissor ótico é deslocada com relação ao centro geométrico da área de análise ótica de modo que a luz emitida através de um centro geométrico da janela de emissor ótico não é direcionada para passar através do centro geométrico da área de análise ótica.

15.Método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: emitir luz em uma amostra de fluido por meio de um emissor ótico como definido na reivindicação 1; detectar a luz emitida do emissor ótico e transmitida através da amostra de fluido por meio de um primeiro detector ótico; detectar a luz emitida do segundo emissor ótico e difundida pela amostra de fluido por meio de um segundo detector ótico; e detectar emissões fluorescentes emitidas pela amostra de fluido em resposta à luz emitida pelo emissor ótico por meio de um terceiro detector ótico, em que detectar luz por meio do primeiro detector ótico e detectar luz por meio do segundo detector ótico compreende ainda filtrar a luz de modo que substancialmente qualquer luz detectada pelo primeiro detector ótico e pelo segundo de-tector ótico é luz emitida do emissor ótico e passando na amostra de fluido, e emitir luz por meio do emissor ótico compreende emitir luz através de uma janela ótica de modo que a luz passando através de um centro geométrico da janela ótica é direcionada mais próxima do terceiro detector ótico do que o segundo detector ótico.

16.Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que detectar emissões fluorescentes por meio do terceiro detector ótico compreende ainda filtrar substancialmente todos os comprimentos de onda de luz emitida pelo emissor ótico e passando na amostra de fluido.

17.Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que detectar luz por meio do primeiro detector ótico compreende detectar luz em um lado oposto de uma área de análise ótica a partir de onde o emissor ótico é posicionado, detectar luz por meio do segundo detector ótico compreende detectar luz em um ângulo de aproximadamente 90 graus com relação a onde o emissor ótico está posicionado, e detectar emissões fluorescentes por meio do terceiro detector ótico compreende detectar emissões fluorescentes em um lado oposto da área de análise ótica a partir de onde o segundo detector ótico está posicionado.

18.Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que emitir luz por meio do emissor ótico compreende emitir luz através da janela de emissor ótico de modo que a luz que passa através de um centro geométrico da janela de emissor ótico não é direcionada a um centro geométrico de uma área de análise ótica.