BRPI0620197A2 - sensor de oxigênio dissolvido luminescente com verificação visual - Google Patents
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Abstract
SENSOR DE OXIGêNIO DISSOLVIDO LUMINESCENTE COM VERIFICAçAO VISUAL Um método e um aparelho para detectar visualmente quando um sensor de oxigênio dissolvido luminescente está operando é descrito. Em uma modalidade exemplificativa da invenção, um obturador (216) é colocado no recipiente à prova de luz. Quando o obturador (216) está aberto, um usuário pode ver no recipiente à prova de luz e verificar a operação da sonda. Quando o obturador (216) está fechado, a luz externa é impedida de entrar no recipiente à prova de luz e afetar a precisão da medida. Em outra modalidade exemplificativa da invenção, uma extremidade de um tubo de luz (526) é colocada na parte externa do recipiente à prova de luz, e a outra extremidade é posicionada para ver a fonte de luz (504) da sonda. Em outra modalidade exemplificativa da invenção, uma segunda fonte de luz (628), visível na parte externa do recipiente à prova de luz, é usada para verificar a operação da sonda. Em outra modalidade exemplificativa da invenção, uma área predeterminada é deixada aberta no material hidrostaticamente transparente opticamente opaco (814) na face da janela da sonda, é possível que um usuário veja a luz do sonda, quando o sonda está operando adequadamente.
Description
"SENSOR DE OXIGÊNIO DISSOLVIDO LUMINESCENTE COM VERIFICAÇÃO VISUAL"
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
1. CAMPO DA INVENÇÃO
A invenção é relacionada com o campo de sensores, e, em particular, a um sensor de oxigênio dissolvido Iumi- nescente com um sistema e um método para verificação visual.
2. RELATO DO PROBLEMA
A concentração de oxigênio em água pode ser medida com uma sonda. O oxigênio na água interage com um material luminescente na parte externa da sonda. Essa interação entre o oxigênio e o material luminescente resulta em um fenômeno conhecido como têmpera luminescente. Desse modo, o grau de têmpera luminescente indica a concentração de oxigênio na água.
Em operação, a sonda dirige uma fonte de luz cen- tralizada em um comprimento de onda no material luminescen- te. A luz faz com que o material gere luz luminescente cen- tralizada em um diferente comprimento de onda. A têmpera lu- minescente afeta o período de tempo no qual o material lumi- nescente continua a gerar luz luminescente. Desse modo, se o sinal da fonte de luz variar senoidalmente, a têmpera de Iu- minescência afeta a mudança de fase entre a luz de exçitação e a luz luminescente. A sonda usa um sensor óptico para me- dir a mudança de fase entre a luz de exçitação e a luz lumi- nescente, para determinar o grau de têmpera luminescente. Por conseguinte, a sonda processa a mudança de fase para de- terminar a concentração de oxigênio na água. Um exemplo de tal sonda é descrito na patente U.S. 6.912.050, intitulada "Phase shift mesurement for luminescent light", depositada em 3 de fevereiro de 2003, que é aqui incorporada por refe- rência .
A variação senoidal do sinal para a fonte de luz faz com que a fonte de luz pulse para ligada e desligada. Em algumas sondas, a fonte de luz é visível, permitindo que um usuário determine quando a sonda está operando por visuali- zação da luz pulsante. Infelizmente, a luz do dia tocando no material luminescente ou sensor óptico pode provocar impre- cisões na medida da concentração de oxigênio na água. Por- tanto, o material luminescente e o sensor óptico são então blindados de luz do dia. Isso pode ser feito por encerramen- to da fonte de luz, sensor óptico e material luminescente dentro de um recipiente à prova de luz. 0 recipiente à prova de luz blinda a fonte de luz na sonda da visão e impede que um usuário detecte visualmente quando a sonda está operando. Sem um meio visual para verificar que a sonda está operando, o sensor deve ser conectado a um computador ou outro dispo- sitivo, para verificar a operação. Um usuário pode não ter acesso a um computador, quando da checagem ou instalação da sonda no campo. Ainda que o usuário tenha acesso a um compu- tador, a conexão da sonda a um computador, para verificar a operação da sonda, toma muito mais tempo do que uma simples verificação visual.
Portanto, há uma necessidade para um sistema e um método para permitir que um usuário detecte, visualmente, quando um sensor de oxigênio dissolvido luminescente está operando.
RESUMO DA INVENÇÃO
Um método e um aparelho para detectar visualmente quando um sensor de oxigênio dissolvido luminescente está operando é descrito. Em uma modalidade exemplificativa da invenção, um obturador é colocado no recipiente à prova de luz. Quando o obturador está aberto, um usuário pode ver no recipiente à prova de luz e verificar a operação da sonda. Quando o obturador está fechado, a luz externa é impedida de entrar no recipiente à prova de luz e afetar a precisão da medida. Em outra modalidade exemplificativa da invenção, uma extremidade de um tubo de luz é colocada na parte externa do recipiente à prova de luz, e a outra extremidade é posicio- nada para ver a fonte de luz da sonda. Em outra modalidade exemplificativa da invenção, uma segunda fonte de luz, visí- vel na parte externa do recipiente à prova de luz, é usada para verificar a operação da sonda. Em outra modalidade e- xemplificativa da invenção, uma área predeterminada é deixa- da aberta no material hidrostaticamente transparente optica- mente opaco na face da janela da sonda, é possível que um usuário veja a luz do sonda, quando o sonda está operando adequadamente.
Um aspecto da invenção inclui um sensor de oxigê- nio dissolvido luminescente, que compreende:
um recipiente à prova de luz tendo uma parte in- terna e uma parte externa;
um material hidrostaticamente transparente optica- mente opaco formando pelo menos uma seção do recipiente à prova de luz;
um material luminescente na parte interna do reci- piente à prova de luz, tendo um primeiro lado e um segundo lado, em que o primeiro lado contata o material hidrostati- camente transparente opticamente opaco;
uma barreira hidrostática contatando o segundo la- do do material luminescente;
uma fonte de luz localizada na parte interna do recipiente à prova de luz e configurada para iluminar o ma- terial luminescente pela barreira hidrostática; e
um obturador no recipiente à prova de luz, o obtu- rador, quando aberto, configurado para permitir a saida de luz do recipiente à prova de luz.
De preferência, o obturador é um obturador óptico.
De preferência, o obturador é um obturador mecâni- co .
De preferência, o obturador compreende ainda um painel deslizante, móvel entre uma posição aberta e uma po- sição fechada.
De preferência, o obturador compreende ainda uma iris, móvel entre uma posição aberta e uma posição fechada.
De preferência, o obturador compreende ainda um painel rotativo, móvel entre uma posição aberta e uma posi- ção fechada.
De preferência, uma janela montada sob o obtura- dor, em que a janela forma parte de um recipiente à prova de luz, com a fonte de luz dentro do recipiente à prova de luz.
De preferência, o material luminescente fica em uma extremidade do sensor de oxigênio dissolvido luminescen- te.
De preferência, o material luminescente fica em um lado do sensor de oxigênio dissolvido luminescente.
De preferência, o obturador é operado manualmente. Outro aspecto da invenção compreende um método, que compreende:
abrir um obturador em um sensor de oxigênio dis- solvido luminescente; determinar que o sensor está operando, quando luz
pode ser vista pelo obturador aberto; e fechar o obturador.
Outro aspecto da invenção compreende um sensor de oxigênio dissolvido luminescente, que compreende: um recipiente à prova de luz tendo uma parte in- terna e uma parte externa;
um material hidrostaticamente transparente optica- mente opaco formando pelo menos uma seção do recipiente à prova de luz;
um material luminescente na parte interna do reci- piente à prova, de luz, tendo um primeiro lado e um segundo lado, em que o primeiro lado contata o material hidrostati- camente transparente opticamente opaco;
uma barreira hidrostática contatando o segundo Ia- do do material luminescente;
uma fonte de luz localizada na parte interna do recipiente à prova de luz e configurada para iluminar o ma- terial luminescente pela barreira hidrostática; e um tubo de luz tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade é di- rigida na direção da fonte de luz e a segunda extremidade é visível na parte externa do recipiente à prova de luz.
De preferência, o material luminescente fica em uma extremidade do sensor de oxigênio dissolvido luminescen- te .
De preferência, o material luminescente fica em um lado do sensor de oxigênio dissolvido luminescente.
Outro aspecto da invenção compreende um sensor de oxigênio dissolvido luminescente, que compreende:
um recipiente à prova de luz tendo uma parte in- terna e uma parte externa;
um material hidrostaticamente transparente optica- mente opaco formando pelo menos uma seção do recipiente à prova de luz;
um material luminescente na parte interna do reci- piente à prova de luz, tendo um primeiro lado e um segundo lado, em que o primeiro lado contata o material hidrostati- camente transparente opticamente opaco;
uma barreira hidrostática contatando o segundo la- do do material luminescente;
uma fonte de luz localizada na parte interna do recipiente à prova de luz e configurada para iluminar o ma- terial luminescente pela barreira hidrostática; e
uma segunda fonte de luz configurada para ser vis- ta do lado externo do recipiente à prova de luz.
De preferência, a segunda fonte de luz é montada em uma abertura no recipiente à prova de luz.
De preferência, uma primeira extremidade de um tu- bo de luz é montada diretamente na segunda fonte de luz, e uma segunda extremidade do tubo de luz é visível da parte externa do recipiente à prova de luz.
De preferência, a luz da segunda fonte de luz não ilumina a parte interna do recipiente à prova de luz.
Outro aspecto da invenção compreende um sensor de oxigênio dissolvido luminescente, que compreende:
um recipiente à prova de luz; um material luminescente dentro do recipiente à prova de luz;
uma fonte de luz dentro do recipiente à prova de luz e configurada para iluminar o material luminescente; eum meio para permitir por comutação que a luz saia do recipien- te à prova de luz.
Outro aspecto da invenção compreende um sensor de oxigênio dissolvido luminescente, que compreende:
uma janela de sensor compreendendo uma camada ex- terna, uma camada intermediária e uma camada interna;
a camada externa compreendendo um material hidros- taticamente transparente opticamente opaco;
a camada intermediária compreendendo um material luminescente;
a camada interna compreendendo uma barreira hi- drostática; e
pelo menos um pequeno vazio formado na camada ex- terna, que é configurado para passar luz pela camada exter- na.
De preferência, o pelo menos um vazio é menor do que 5% de uma área total da janela do sensor.
De preferência, uma pequena coluna da camada in- terna se estende da camada interna pela camada intermediária e pela camada externa, enchendo o pelo menos um pequeno va- zio formado na camada externa.
De preferência, a superfície de topo da janela do sensor é essencialmente plana.
Outro aspecto da invenção compreende um método, compreendendo:
revestir uma área da janela do sensor em uma bar- reira hidrostática com um material luminescente;
revestir o material luminescente com um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco; e
remover uma pequena área do material hidrostatica- mente transparente opticamente opaco da área da janela do sensor.
Outro aspecto da invenção compreende um método, compreendendo:
revestir uma área da janela do sensor em uma bar- reira hidrostática com um material luminescente;
revestir o material luminescente com um material hidrostaticamente transparente opticaménte opaco; e
expor uma pequena área da barreira hidrostática pelos material hidrostaticamente transparente opticamente opaco e material luminescente.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um exemplo de projeto de sonda da técnica anterior, com o material luminescente colocado na parte de topo do sensor.
A Figura 2 é uma vista lateral em seção transver- sal de uma sonda 200, em uma modalidade exemplificativa da invenção.
A Figura 3 é uma vista de topo em seção transver- sal de uma vista lateral da sonda 300, em uma modalidade e- xemplificativa da invenção.
A Figura 4 é uma vista isométrica de um painel de sensor 400, que usa um tubo de luz para verificação visual da operação da sonda, em uma modalidade exemplificativa da presente invenção.
A Figura 5 é uma vista em seção transversal de uma sonda com um tubo de luz, em uma modalidade exemplif icativa da invenção.
A Figura 6 é uma vista detalhada de um sonda com uma segunda fonte de luz, em uma modalidade exemplificativa da invenção.
A Figura 7 é uma vista isométrica de uma tampa de sensor, em uma modalidade exemplificativa da invenção.
A Figura 8 é uma vista isométrica de uma janela de sensor, em uma modalidade exemplificativa da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA
As Figuras 1 a 8 e a descrição apresentada a se- guir ilustram os exemplos específicos para ensinar aqueles versados na técnica como produzir e usar o melhor modo da invenção. Com a finalidade de ensinar os princípios inventi- vos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Aqueles versados na técnica vão considerar as va- riações desses exemplos, que se encaixam no âmbito da inven- ção. Aqueles versados na técnica vão considerar que as ca- racterísticas descritas abaixo podem ser combinadas de vá- rios modos, para formar variações múltiplas da invenção. Por conseguinte, a invenção não é limitada aos exemplos especí- ficos descritos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e os seus equivalentes.
Os sensores (também chamados de sondas) de oxigê- nio dissolvido luminescentes podem ser produzidos por uso de várias diferentes disposições. Alguns sensores colocam o ma- terial luminescente na extremidade do sensor e alguns colo- cam o material luminescente na sua parte lateral. Os senso- res com diferentes disposições têm, tipicamente, vários ele- mentos de projeto comuns. A Figura 1 é um exemplo de projeto de sensor, com o material luminescente colocado na parte de topo dele. 0 sensor compreende o corpo de sensor de oxigênio dissolvido luminescente 102, a fonte de luz 104, o detector sensor óptico 106,· a tampa de retenção 108, a barreira hi- drostática 110, o material luminescente 112 e o material hi- drostaticamente transparente opticamente opaco 114. O mate- rial luminescente 112 é tipicamente uma mistura de poliesti- reno e platina porfinina. Os materiais hidrostaticamente transparentes opticamente opacos permitem que fluidos pene- trem neles, mas bloqueiam a luz de penetrar neles. Um exem- plo de um material hidrostaticamente transparente opticamen- te opaco é uma mistura de negro de fumo de lâmpada e poli (metacrilato de butila). Os desenhos não estão em escala e algumas espessuras foram aumentadas para clareza na explica- ção da invenção, por exemplo, na prática, o material hidros- taticamente transparente opticamente opaco pode ser apenas uma camada fina (10 - 20 microns), depositado sobre as ou- tras camadas.
O corpo 102 contém a fonte de luz 104 e o detector / sensor óptico 106, bem como materiais eletrônicos (não mostrados), usados para acionar a fonte de luz 104 e o de- tector óptico 106. A fonte de luz 104, o sensor óptico 106 e o material eletrônico precisam, tipicamente, ser mantidos secos. Uma barreira hidrostática 110 forma um selo contra o corpo 102, para impedir que fluidos entrem na cavidade for- mada pelo corpo 102. Um anel ou gaxeta em 0 (não mostrado) pode ser usado para ajudar a formar o selo entre a barreira hidrostática 110 e o corpo 102. A barreira hidrostática 110 pode ser feita de qualquer material, que seja opticamente transparente e hidrostaticamente opaco, por exemplo, plásti- co, vidro, cristal ou assemelhados. O material luminescente 112 é colocado na parte de topo da barreira hidrostática 110. Um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco 114 é colocado na parte de topo do material lumines- cente 112. Uma tampa de retenção 108 é usada para reter a barreira hidrostática 110, o material luminescente 112, e, opcionalmente, o material hidrostaticamente transparente op- ticamente opaco 114 no corpo 102. A tampa de retenção é fei- ta de um material opticamente opaco, ou revestido com um ma- terial opticamente opaco. O corpo 102, a tampa de retenção 108 e o material hidrostaticamente transparente opticamente opaco 114 formam um recipiente à prova de luz em torno da fonte de luz 104, detector óptico 106 e material luminescen- te 112.
Em operação, a sonda é imersa em água. O material hidrostaticamente transparente opticamente opaco 114 permite que água penetre no material luminescente 112. A barreira hidrostática 110 impede que água entre na cavidade formada pelo corpo 102. O material luminescente úmido é iluminado pela fonte de luz 104 pela barreira hidrostática 110. 0 ma- terial luminescente 112 emite luz, em resposta à iluminação da fonte de luz 104. A duração da resposta é dependente da concentração de oxigênio na água. 0 sensor óptico 106 detec- ta a luz emitida do material luminescente 112.
A Figura 2 é uma vista lateral em seção transver- sal de uma sonda 200, em uma modalidade exemplificativa da invenção. A sonda 200 compreende um corpo de sonda 202, uma fonte de luz 204, um detector/sensor óptico 206, uma bar- reira hidrostática 210, um material luminescente 212, um ma- terial hidrostaticamente transparente opticamente opaco 214 e um obturador 216.
O corpo 202 contém a fonte de luz 204 e um detec- tor/sensor óptico 206, bem como material eletrônico (não mostrado), usado para acionar a fonte de luz e o detector de luz 206. A fonte de luz 204, o sensor óptico 206 e o materi- al eletrônico precisam, tipicamente, ser mantidos secos. Uma barreira hidrostática 210 forma um selo contra o corpo 202, para impedir que fluidos entrem na cavidade formada pelo corpo 202. Um anel ou gaxeta em O (não mostrado) pode ser usado para ajudar a formar o selo entre a barreira hidrostá- tica 210 e o corpo 202. A barreira hidrostática 210 pode ser feita de qualquer material, que seja opticamente transparen- te e hidrostaticamente opaco, por exemplo, plástico, vidro, cristal ou assemelhados. A barreira hidrostática é moldada como uma tampa, que se atarraxa no corpo 202. O material Iu- minescente 212 é colocado na parte de topo da barreira hi- drostática 210. Um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco 214 é colocado na parte de topo do materi- al luminescente 212 e circunda a barreira hidrostática 210. O.corpo 202 e o material hidrostaticamente transparente op- ticamente opaco 214 formam um recipiente à prova de luz em torno da fonte de luz 204, detector óptico 206 e material luminescente 212. O obturador 216 é colocado na parte de to- po do material luminescente 212. O obturador pode ser aberto ou fechado. Quando fechado, o obturador é opticamente opaco. Quando aberto, o obturador é opticamente transparente e per- mite que luz do material luminescente 212 ou da fonte de luz 204 saia do recipiente à prova de luz e seja vista por um usuário, propiciando verificação visual da operação da sonda 200. Em uma modalidade exemplificativa da invenção, um usuá- rio abre o obturador e verifica visualmente que a sonda está operando. Uma vez que o usuário tenha verificado visualmente que a sonda está operando, o usuário fecha o obturador. O obturador 216 pode ser um obturador óptico, por exemplo, um obturador de cristal liquido, um obturador mecânico ou asse- melhados . Os obturadores mecânicos são bem conhecidos na técnica. Qualquer tipo de obturador mecânico pode ser usado como o obturador 216. Algumas das possíveis modalidades in- cluem uma porta deslizante ou rotativa, um vão rotativo, um material flexível dobrado (como venezianas), uma íris, ou assemelhados. 0 obturador 216 pode ser operado manualmente ou acionado energeticamente, por exemplo, usando uma força eletromagnética. O obturador 216 não precisa ser localizado na parte de topo do material luminescente 212. O obturador 216 pode ser localizado em qualquer lugar no perímetro do recipiente à prova de luz, de modo que, quando o obturador está aberto, permite a saída de luz do recipiente à prova de luz.
A Figura 3 é uma vista de topo em seção transver- sal de uma sonda em vista lateral 300, em uma modalidade e- xemplificativa da invenção. As sondas em vista lateral moni- toram uma condição pela parte lateral da sonda, não pela parte de topo dela. A sonda em vista lateral 300 compreende o corpo de sonda 302, a placa de circuito impresso (PC) 320, a fonte de luz 304, o sensor óptico 306, a barreira hidros- tática 310, o material luminescente 312, o material hidros- taticamente transparente opticamente opaco 314, o selo de anel em O 324, o obturador mecânico 316 e a janela 322. 0 corpo de sonda 302 é mostrado como um círculo, mas pode as- sumir qualquer forma. A placa de PC 320 é montada dentro do corpo de sonda 302. A fonte de luz 304 e o sensor óptico 306 são montados na placa de PC 320 e ficam voltados para uma abertura no corpo de sonda 302. A barreira hidrostática 310 é montada na abertura no corpo de sonda 302. O anel em O 324 ajuda a forma um selo entre o corpo de sonda 302 e a barrei- ra hidrostática 310. O material luminescente 312 é preso na parte externa da barreira hidrostática 310. O material hi- drostaticamente transparente opticamente opaco 314 é preso na parte externa do material luminescente 312 e forma um re- cipiente à prova de luz com o corpo de sonda 302. A janela 322 é instalada no corpo de sonda 302. O obturador mecânico 316, quando fechado (como mostrado na Figura 3), cobre a ja- nela 322 e impede que luz seja transmitida pela janela 322. O obturador mecânico 316, quando aberto (como mostrado no detalhe AA) não cobre a janela 322 e permite que luz seja transmitida pela janela 322. O obturador mecânico 316 é re- tido pelos grampos 328 e pode incluir o batente 326. O obtu- rador mecânico 316 pode ter um fecho ou um item (não mostra- do) que retém o obturador na posição aberta ou fechada. O obturador mecânico 316 ou as combinações do obturador mecâ- nico 316 e da janela 222 podem substituídos por um obturador óptico. O obturador mecânico 316 é mostrado como um obtura- dor mecânico do tipo porta deslizante. Mas, como discutido acima, qualquer tipo de obturador mecânico pode ser usado. Em operação, o obturador 316 é aberto para permitir uma ve- rificação visual de que a sonda 300 está operando.
A Figura 4 é uma vista isométrica de um painel de sensor 400, que usa um tubo de luz para verificação visual de operação de sonda, em uma modalidade exemplificativa da presente invenção. O painel de sensor compreende uma placa de PC 420, um sensor óptico 406, uma fonte de luz 404 e um tubo de luz 420. O sensor óptico 406 e a fonte de luz 404 são montados na placa de PC 420. O tubo de luz 420 é feito tipicamente de uma fibra óptica. A fibra óptica pode ser blindada ou não. As extremidades da fibra óptica podem ter uma lente presa, para aumentar ou diminuir a pupila de saída da fibra.
Em operação, a placa de PC é montada dentro de uma sonda, com a fonte de luz e o sensor óptico voltados para um material luminescente. Uma primeira extremidade do tubo de luz 430 é dirigida na direção da fonte de luz 404. A primei- ra extremidade do tubo de luz 430 pode ser presa, retida ou colada no lugar. O eixo óptico da primeira extremidade do tubo de luz 430 pode ser dirigida na direção da fonte de luz, com uma orientação dirigida para longe do sensor óptico 406 e dirigida na direção da placa de PC. Com essa orienta- ção, qualquer luz que sai. pela primeira extremidade do tubo de luz é dirigida para longe do sensor óptico e para longe do material luminescente. Em uma modalidade exemplificativa da invenção, o eixo óptico do tubo de luz é perpendicular a uma linha estendendo-se entre a fonte de luz e o sensor óp- tico. Quando o painel de sensor 400 é instalado em uma son- da, a segunda extremidade do tubo de luz é montada de modo que possa ser vista da parte externa do recipiente à prova de luz. Isso permite que um usuário olhe pela segunda extre- midade do tubo de luz e determine quando a fonte de luz na sonda está funcionando. Uma filtro de faixa de passagem (não mostrado), correspondente ao comprimento de onda da fonte de luz, pode ser preso opcionalmente em qualquer uma das extre- midades do tubo de luz. O filtro de faixa de passagem vai impedir que qualquer luz, não correspondente ao comprimento de onda da fonte de luz, seja transmitida pelo tubo de luz. Isso vai limitar a quantidade de luz externa entrando na sonda pelo tubo de luz.
A Figura 5 é uma vista em seção transversal de uma sonda usando um tubo de luz, em uma modalidade exemplifica- tiva da invenção. A sonda 500 compreende um corpo de sonda 502, uma fonte de luz 504, um detector / sensor óptico 506, uma barreira hidrostática 510, um material luminescente 512, um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco 514 e um tubo de luz 226.
O corpo 502 contém a fonte de luz 504 e o detector / sensor óptico 506, bem como material eletrônico (não mos- trado) , usado para acionar a fonte de luz 504 e o detector de luz 506. A barreira hidrostática é moldada como uma tam- pa, que se atarraxa no corpo 502. O material luminescente 512 é colocado na parte de topo da barreira hidrostática 510. Um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco 514 é colocado na parte de topo do material lumines- cente 512 e circunda a barreira hidrostática 510. O corpo 502 e o material hidrostaticamente transparente opticamente opaco 514 formam um recipiente à prova de luz em torno da fonte de luz 504, detector óptico 506 e material luminescen- te 512. Uma primeira extremidade do tubo de luz 526 é diri- gida na direção da fonte de luz 504. A segunda extremidade do tubo de luz 526 é montada de modo que fica visível da parte externa do recipiente à prova de luz. Em outra modalidade exemplificativa da invenção, a sonda vai ter duas fontes de luz. A primeira fonte de luz vai ser usada para iluminar o material luminescente, e a se- gunda fonte de luz vai ser usada para sinalizar ao usuário que a sonda está operando. A segunda fonte de luz vai ser montada de modo que a luz da segunda fonte vai ser visível da parte externa do recipiente à prova de luz, enquanto im- pedindo a entrada de luz externa no recipiente à prova de luz. Em uma modalidade exemplificativa da invenção, a segun- da fonte de luz 628 vai se ajustar em uma abertura no corpo da sonda (consultar a Figura 6). Uma janela 622 pode ser u- sada para a ajudar a formar um selo à prova de água, acima da segunda fonte de luz 628, ou a segunda fonte de luz 628 pode ser vedada dentro da abertura, formando um selo à prova de água. A segunda fonte de luz pode ser energizada da mesma placa de PC, como a primeira fonte de luz, ou pode ser ener- gizada de outra fonte. A segunda fonte de luz pode pulsar entre ligada e desligada, quando a sonda está operando, ou pode ser ajustada a uma iluminação constante, quando a sonda está operando. A segunda fonte de luz 628 pode ser acoplada à placa de PC 620 com um cabo flexível, um fio 630, ou asse- melhados, ou pode ser montada superficialmente na placa de PC 620. Em outro exemplo de modalidade da invenção, uma ex- tremidade de um tubo de luz vai ser montada diretamente na parte de topo da segunda fonte de luz, com a segunda extre- midade do tubo de luz montada de modo que pode ser vista da parte externa da sonda. Com o tubo de luz montado diretamen- te acima da segunda fonte de luz, a luz errática entrando no tubo de luz vai ser impedida de atingir o material lumines- cente ou o sensor óptico.
A Figura 7 é uma vista isométrica de uma tampa de sensor, em uma modalidade exemplificativa da invenção. A tampa de sensor compreende uma face de sensor plana 740, uma chanfradura 748 e uma face lateral 742. Abaixo da face de sensor plana 740 ficam três camadas. A camada de topo é um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco. A camada intermediária é um material luminescente. E a camada de fundo é uma barreira hidrostática. O material luminescen- te tipicamente apenas cobre a face de sensor plana 740. No passado, . o material hidrostaticamente transparente optica- mente opaco apenas cobria o material luminescente depositado na face plana 740. A face lateral e a chanfradura eram dei- xadas descobertas pelo material hidrostaticamente transpa- rente opticamente opaco. A face lateral descoberta 742 e a chanfradura 740 permitiam que muita luz penetrasse no sen- sor. A prática atual é cobrir a face de sensor plana, a chanfradura e a face lateral 742 com o material hidrostati- camente transparente opticamente opaco. Isso impede que luz externa penetre no sensor, mas também impede que a luz do sensor seja vista por um usuário, para verificar a operação do sensor.
Em uma modalidade exemplificativa da invenção, pe- lo menos uma pequena área é deixada descoberta pelo material hidrostaticamente transparente opticamente opaco. A área descoberta ou exposta pode ficar na face de sensor plana, por exemplo, a pequena área 744. A área descoberta ou expôs- ta pode ficar na chanfradura, por exemplo, a pequena área 750. A área descoberta ou exposta pode ficar na face late- ral, por exemplo, a pequena área 74 6. Em uma modalidade da invenção, há uma pluralidade de áreas descobertas ou expos- tas, distribuídas em diferentes locais da tampa de sensor. Por limitação da área descoberta ou exposta a uma pequena parte da área total do sensor, o efeito na precisão do sen- sor pode ser minimizado, enquanto proporcionando ao usuário uma verificação visual que o sensor está operando adequada- mente. Em uma modalidade exemplificativa da invenção, a área exposta ou descoberta é inferior a 5% "da área total do sen- sor, em que a área total do sensor é a área coberta pelo ma- terial luminescente. A posição ou localização da área desco- berta pode permitir que o tamanho da área seja aumentado. Quando a área descoberta é colocada em uma localização mais distante possível do sensor óptico, o tamanho da área desco- berta pode ser aumentado. As áreas descobertas podem ser formadas por remoção do material hidrostaticamente transpa- rente opticamente opaco, ou por mascaramento de pequenas á- reas, durante a aplicação do material hidrostaticamente transparente opticamente opaco à tampa de sensor.
A Figura 8 é uma vista em seção transversal de uma janela de sensor, em uma modalidade exemplificativa da in- venção. A janela do sensor compreende um material hidrosta- ticamente transparente opticamente opaco 814, um material luminescente 812, uma barreira hidrostática 810 e uma peque- na área exposta 844. A pequena área exposta é formada por uma coluna ou protuberância da barreira hidrostática, que se introduz pelo material luminescente 812 e pelo material hi- drostaticamente transparente opticamente opaco 814. Usando- se esse método, permite-se que a pequena área descoberta ou exposta fique no mesmo nivel da superfície de topo da janela de sensor. Uma pequena área ou múltiplas pequenas áreas po- dem ser formadas dessa maneira.
Claims (25)
1. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, compreendendo: um recipiente à prova de luz tendo uma parte interna e uma parte externa; um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco (214) formando pelo menos uma seção do recipiente à prova de luz; um material luminescente (212) na parte interna do recipiente à prova de luz, tendo um primeiro lado e um segundo lado, em que o primeiro lado contata o material hidrostaticamente transparente opticâmen- te opaco (214); uma barreira hidrostática (210) contatando o segundo lado do material luminescente (212); uma fonte de luz (204) localizada na parte interna do recipiente à prova de luz e configurada para iluminar o material luminescente (212) pela barreira hidrostática (210), CARACTERIZADO por um obturador (216) no recipiente à prova de luz, o obturador (216), quando aberto, configurado para permitir a saida de luz do recipiente à prova de luz.
2. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o obturador (216) é um obturador óptico.
3. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o obturador (216) é um obturador mecânico.
4. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO porum painel deslizante (316) móvel entre uma posição aberta e uma posi- ção fechada.
5. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO poruma íris mó- vel entre uma posição aberta e uma posição fechada.
6. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 3, no qual o obturador é ainda CARACTERIZADO por um painel rotativo móvel entre uma posição aberta e uma posição fechada.
7. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO por uma janela (322), montada sob o obturador, em que a janela forma parte de um recipiente à prova de luz, com a fonte de luz (304) dentro do recipiente à prova de luz.
8. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o material luminescente (212) fica em uma extremidade do sensor de oxigênio dissolvido luminescente.
9. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o material luminescente (212) fica em um lado do sensor de oxigênio dissolvido luminescente.
10. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o obturador (216) é operado manualmente.
11. Método, CARACTERIZADO por: abertura de um obturador (216) em um sensor de o- xigênio dissolvido luminescente (200); determinação de que o sensor está operando, quando luz pode ser vista pelo obturador (216) aberto; e fechamento do obturador (216).
12. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, compreendendo: um recipiente à prova de luz tendo uma parte interna e uma parte externa; um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco (514) formando pelo menos uma seção do recipiente à prova de luz; um material luminescente (512) na parte interna do recipiente à prova de luz, tendo um primeiro lado e um segundo lado, em que o primeiro lado contata o material hidrostaticamente transparente opticamen- te opaco (514); uma barreira hidrostática (510) contatando o segundo lado do material luminescente (512); uma fonte de luz (504) localizada na parte interna do recipiente à prova de luz e configurada para iluminar o material luminescente (512) pela barreira hidrostática (510), CARACTERIZADO por um tubo de luz (526) tendo uma primeira extremidade e uma se- gunda extremidade, em que a primeira extremidade é dirigida na direção da fonte de luz (504) e a segunda extremidade é visível na parte externa do recipiente à prova de luz.
13. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o material luminescente (512) fica em uma extremidade do sensor de oxigênio dissolvido luminescente.
14. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o material luminescente (512) fica em um lado do sensor de oxigênio dissolvido luminescente.
15. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, compreendendo: um recipiente à prova de luz tendo uma parte interna e uma parte externa; um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco (314) formando pelo menos uma seção do recipiente à prova de luz; um material luminescente (312) na parte interna do recipiente à prova de luz, tendo um primeiro lado e um segundo lado, em que o primeiro lado contata o material hidrostaticamente transparente opticamen- te opaco (314); uma barreira hidrostática (310) contatando o segundo lado do material luminescente; uma fonte de luz (604) localizada na parte interna do recipiente à prova de luz e configurada para iluminar o material luminescente (312) pela barreira hidrostática (310), CARACTERIZADO por uma segunda fonte de luz (628) configurada para ser vista do lado externo do recipiente à prova de luz.
16. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda fonte de luz (628) é montada em uma abertura no recipiente à prova de luz.
17. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que uma primeira extremidade de um tubo de luz é montada di- retamente na segunda fonte de luz, e uma segunda extremidade do tubo de luz é visivel da parte externa do recipiente à prova de luz.
18. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a luz da segunda fonte de luz não ilumina a parte inter- na do recipiente à prova de luz.
19. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, compreendendo: um recipiente à prova de luz; um material lu- minescente (512) dentro do recipiente à prova de luz; uma fonte de luz (204) dentro do recipiente à prova de luz e configurada para iluminar o material luminescente, CARACTERIZADO por um meio para permitir por comutação que a luz saia do recipiente à prova de luz.
20. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, compreendendo: uma janela de sensor compreendendo uma camada externa, uma camada intermediária e uma camada interna; a camada externa compreendendo um material hidrostaticamente transparente opticamente opaco (814); a camada intermediária compreendendo um material luminescente (812); a camada in- terna compreendendo uma barreira hidrostática (810), CARACTERIZADO por pelo menos um pequeno vazio formado na ca- mada externa, que é configurado para passar luz pela camada externa.
21. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um vazio é menor do que 5% de uma área total da janela do sensor.
22. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma pequena coluna da camada interna se estende da camada interna pela camada intermediária e pela camada externa, en- chendo o pelo menos um pequeno vazio formado na camada ex- terna.
23. Sensor de oxigênio dissolvido luminescente, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície de topo da janela do sensor é essencialmen- te plana.
24. Método, compreendendo: revestir uma área da janela do sensor em uma barreira hidrostática (810) com um material luminescente (812); CARACTERIZADO por revestir o material luminescente (812) com um material hidrostaticamen- te transparente opticamente opaco (814); e remover uma pe- quena área do material hidrostaticamente transparente opti- camente opaco da área da janela do sensor.
25. Método, compreendendo: revestir uma área da janela do sensor em uma barreira hidrostática (810) com um material luminescente (812); revestir o material luminescen- te (812) com um material hidrostaticamente transparente op- ticamente opaco (814), CARACTERIZADO por expor uma pequena área da barreira hidrostática pelos material hidrostatica- mente transparente opticamente opaco e material luminescen- te .
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