CN101523197B - 补偿分析物分析中系统延迟的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种配置为确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的系统(10)包括可发光材料(16)、一个或多个发射器(12)、一个或多个光敏探测器(14)和处理器(18)。发射器(12)将已调幅的电磁辐射(13)发射到可发光介质(16)上，所述可发光介质(16)与气体联通以导致所述可发光介质(16)发光。光敏探测器(14)接收由可发光介质(16)的发光所产生的已调幅的电磁辐射(26)并且产生一个或多个输出信号，至少一个输出信号指示所接收的电磁辐射(26)的强度。处理器(18)接收输出信号并且确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息。确定与一个或多个气态分析物相关的信息可以包括补偿作为所接收的电磁辐射(26)的强度的函数而改变的延迟。

Description

补偿分析物分析中系统延迟的系统和方法

优先权声明

本申请要求按照35 U.S.C.§119(e)于2006年8月18日提交的临时美国专利申请号60/838,806的优先权，在此将其内容引用以供参考。

技术领域

本发明总体上涉及一种确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的系统和方法，并且尤其涉及调节确定这种信息中的不准确性。

背景技术

已知使用发光猝灭(luminescence-quenching)检测来确定与气体中存在的气态分析物相关的信息。然而，常规系统无法充分补偿由它们的组件所引入的某些系统误差。例如，光敏探测器通常由常规系统用来检测来自可发光介质的发光。光敏探测器可引入无法由常规系统充分补偿的系统延迟。其它系统组件(诸如但不限于放大器和过滤器)也可引入延迟。这些系统延迟可导致不准确和/或不精确地确定与气态分析物相关的信息。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种配置为确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的系统。在一个实施例中，所述系统包括：与所述气体联通的可发光介质；一个或多个发射器，被配置为将已调幅电磁辐射发射到所述可发光介质上，其中所发射的已调幅电磁辐射导致所述可发光介质中的发光；光敏探测器，被配置为接收由所述可发光介质的发光所产生的已调幅电磁辐射，其中所述光敏探测器响应于所接收的已调幅电磁辐射来产生一个或多个输出信号，所述一个或多个输出信号指示所接收的已调幅电磁辐射的强度；以及处理器，其适于接收由所述光敏探测器产生的所述一个或多个输出信号并且适于基于所发射的已调幅电磁辐射的幅度调制与所接收的已调幅电磁辐射的幅度调制之间的相位差来确定与所述气体中的一个或多个气态分析物相关的所述信息，其中所述处理器还适于补偿由所述光敏探测器在产生所述一个或多个输出信号中产生的延迟，当确定与所述一个或多个气态分析物相关的所述信息时，所述补偿作为所接收的已调幅电磁辐射的所述强度的函数而改变。

本发明的另一方面涉及一种确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的方法。在一个实施例中，所述方法包括：将所发射的已调幅电磁辐射提供到与所述气体联通的可发光介质上以便导致所述可发光介质中的发光；由探测器接收已调幅电磁辐射，其中由所述可发光介质的所述发光来产生所接收的已调幅电磁辐射；由所述探测器产生指示接收自所述可发光介质的所接收的已调幅电磁辐射的强度的一个或多个输出信号；基于所发射的已调幅电磁辐射的幅度调制与所接收的已调幅电磁辐射的幅度调制之间的相位差来确定与所述气体中的一个或多个气态分析物相关的信息；对所接收的已调幅电磁辐射的接收与所述一个或多个输出信号的产生之间的延迟提供补偿，所述补偿作为所接收的已调幅电磁辐射的强度的函数而改变。

本发明的又一方面涉及一种配置为确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的处理器。在一个实施例中，所述处理器包括：相位差模块，适于确定在(i)所发射的已调幅电磁辐射的幅度调制与(ii)所接收的已调幅电磁辐射的幅度调制之间的相位差，所述所发射的已调幅电磁辐射已经提供给与所述气体联通的可发光介质，所接收的已调幅电磁辐射由可发光介质响应于其上所提供的所发射的已调幅电磁辐射而发光来产生，其中所述相位差模块适于基于由光敏探测器产生的一个或多个输出信号来确定所述相位差，其中所述光敏探测器被构造为接收由所述可发光介质的所述发光产生的所接收的已调幅电磁辐射的至少一部分并且被构造为产生所述一个或多个输出信号，并且其中至少一些所述输出信号指示由所述可发光介质的所述发光产生的所接收的已调幅电磁辐射的强度；延迟补偿模块，适于对所述光敏探测器在产生所述一个或多个输出信号中的延迟进行补偿，其中所述补偿作为由所述可发光介质的所述发光产生的所接收的已调幅电磁辐射的所述强度的函数而改变；以及分析物信息模块，适于基于所述相位差来确定与所述气体中的一个或多个气态分析物相关的所述信息。

本发明的又一方面涉及一种确定与气体中的气态分析物相关的信息的方法。在一个实施例中，所述方法，包括：确定在(i)所发射的已调幅电磁辐射的幅度调制与(ii)所接收的已调幅电磁辐射的幅度调制之间的相位差，所发射的已调幅电磁辐射被提供给与气体联通的可发光介质，所接收的已调幅电磁辐射由所述可发光介质的发光来产生，其中至少部分地基于作为所接收的已调幅电磁辐射的强度的函数产生的输出信号来确定所述相位差，所接收的已调幅电磁辐射由所述可发光介质的所述发光来产生；对于在产生作为所接收的已调幅电磁辐射的所述强度的函数的所述输出信号中的延迟进行补偿，所接收的已调幅电磁辐射由所述可发光介质的所述发光来产生；以及基于所述相位差的确定和所述补偿来确定与所述气态分析物相关的信息。

在参照作为本说明书一部分的附图的基础上考虑以下说明书和所附权利要求，本发明的这些及其它目的、特征和特性以及操作方法和相关结构元件和部件组合的功能以及制造的经济性将变得更加清楚，其中同样的附图标记在各个附图中指代相对应的部分。然而应当明白地理解，附图仅是为了说明和描述目的而并非意图限制本发明。如在说明书和权利要求中所使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数情况，除非上下文清楚地另外说明。

附图说明

图1依照本发明一个实施例示出配置为确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的系统；

图2依照本发明一个实施例示出包括光敏探测器的传感器；

图3依照本发明一个实施例示出包括光敏探测器的传感器；

图4依照本发明一个实施例示出确定与气体中一个或多个气态分析物相关的信息的方法；

图5依照本发明一个实施例示出补偿非恒定系统延迟的方法；

图6依照本发明一个实施例示出补偿非恒定系统延迟的替代方法。

具体实施方式

图1示出配置为确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的系统10。系统10包括一个或多个发射器12、光敏探测器14、可发光介质16和处理器18。系统10可以确定与包含在流路20内的气体中的一个或多个气态分析物相关的信息。在一个实例中，流路20由适于向和/或从病人输送气体的导管22来限定。在更特定的实例中，导管22可与配置为与病人的气管联通的病人接口设备协作。病人接口设备的一些实例可以包括例如气管内导管、鼻管、气管切开插管、面罩或其它病人接口设备。本发明不限于这些实例，并且设想可以确定任何气体中的分析物。

在一些实现方式中，发射器12、光敏探测器14和/或可发光介质16可以形成传感器。传感器可以形成为单个单元以用于与导管22和/或构造为耦合导管22的气管适配器(未示出)相集成。例如，授权给Labuda等并于2003年9月9日颁证的题为“OXYGEN MONITORING APPARATUS”的美国专利No.6,616,896(以下称为“‘896专利”)和授权给Blazewicz等并于2003年10月14日颁证的题为“OXYGEN MONITORING APPARATUS”的美国专利No.6,632,402(以下称为“‘402专利”)均描述了这样的传感器，其(1)包括与发射器12、光敏探测器14和/或可发光介质16中的一些或全部相类似的组件，并且(2)确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息。在此将这两个专利全部结合到本公开内容中以供参考。

发射器12发射由波状线13表示的电磁辐射，所述电磁辐射被引导至可发光介质16上。如下面进一步讨论的，由发射器12发射的电磁辐射13包括其波长会使可发光介质16发光的电磁辐射。发射器12可以包括一个或多个有机发光二极管(“OLED”)、激光器(例如，二极管激光器或其它激光源)、发光二极管(“LED”)、热阴极发光灯(“HCFL”)、冷阴极发光灯(“CCFL”)、白炽灯、卤素灯泡、所接收的环境光和/或其它电磁辐射源。

在一个实现方式中，发射器12包括一个或多个绿色和/或蓝色LED。这些LED一般在可发光介质16的可发光组成吸收区域中具有高亮度并且在其它波长(例如UV和/或近UV)输出较少量的辐射。这使由发射器12、光敏探测器14和/或可发光介质16形成的传感器的杂散干扰光(stray interferinglight)和光降解(photo degradation)最小化。

虽然本发明决不限于使用LED，但将LED实现为发射器12的其它优点包括它们的重量轻、体积小、低功耗、低电压要求、低发热量、可靠性、坚固性、相对低的成本和稳定性。LED还可以非常迅速地、可靠地且可重复地接通和关闭。

在一些实现方式中，系统10可以包括一个或多个光学元件(未示出)来引导、聚焦和/或另外处理由发射器12发射的辐射13。例如，一个或多个透镜可以在所选方向上校准辐射13。作为更特定的例子，所结合的‘896和‘402专利都公开了使用处理由与发射器12类似的发射器发射的辐射的光学元件。

来自发射器12的电磁辐射13可以以预定的幅度调制(例如，具有预定频率，具有预定的最大和/或最小幅度等)到达可发光介质16。在一个实施例中，可以驱动发射器12来发射带有预定幅度调制的电磁辐射13。在另一实施例中，系统10可以包括一个或多个光学元件(未示出)，用于调制由发射器12发射的电磁辐射13的幅度。一个或多个光学元件可以包括一个或多个周期性驱动的有源元件(例如，液晶堆叠等)和/或一个或多个被周期性地移入和移出由发射器12发射的电磁辐射13的光路的无源元件(例如，过滤器、半透明反射镜等)。

如在图1中所见，导管22可包括窗口24。窗口24可基本上是透明的以便使诸如由发射器12发射的电磁辐射13的电磁辐射能够进入和/或离开导管22的内部。例如，窗口24可以由蓝宝石、一个或多个聚合物(例如聚乙烯等)、玻璃和/或其它基本上透明的材料形成。在一些实施例中(未示出)，导管22可以包括与窗口24类似的两个窗口。如在‘402参考文件中所示出和描述的，两个窗口可以彼此相对地布置在气管适配器中以使电磁辐射13能够穿过所述气管适配器。在此配置中，光敏探测器14可以位于发射器12的相对一侧。

可发光介质16是这样的介质，即其响应暴露于来自发射器12的电磁辐射13和/或其它激发能量，发光从而以不同于由发射器12提供的电磁辐射13的波长依照基本上全向方式来发射由波状线26所表示的电磁辐射。此发光电磁辐射26的强度和/或持久性根据包含在导管22内的气体中的一个或多个分析物的相对量来上升或下降。在一个实施例中，氧气通过猝灭发光反应来改变发光电磁辐射26的强度和/或持久性。随着氧气的浓度增加时，发光电磁辐射26的强度和/或持久性的变化将降低。在一个实施例中，可发光介质16形成为发光薄膜。例如，所结合的‘896和‘402专利均公开了可以用作可发光介质16的薄膜。

在图1所图示的实施例中，可发光介质16设置在热电容器28上。热电容器28被用于将可发光介质16维持在基本恒定的操作温度上，并且由此减少或消除了系统10中由于可发光介质16的温度变化所导致的不准确性。

光敏探测器14被定位为接收至少一部分来自可发光介质16的发光电磁辐射26。因此，发光电磁辐射26在次也称为“所接收的电磁辐射26”等。基于所接收的电磁辐射26，光敏探测器14产生与所接收的电磁辐射26的一个或多个属性相关的一个或多个输出信号。例如，一个或多个输出信号可以与所接收的电磁辐射26的量、所接收的电磁辐射26的强度、所接收的电磁辐射26的幅度调制和/或所接收的电磁辐射26的其它属性相关。在一个实施例中，光敏探测器14包括PIN二极管。在其它实施例中，其它光敏设备被用作光敏探测器14。例如，光敏探测器14可以采取二极管阵列、CCD芯片、CMOS芯片、光电倍增管(PMT)和/或其它光敏器件的形式。

在一个或多个输出信号的产生中，光敏探测器14可能将延迟引入到系统10中。应当注意，如在此所使用的术语“延迟”指的是所接收的电磁辐射26的给定光子在光敏探测器14上的接收与输出信号的产生之间的迟延，所述输出信号包括与所述给定光子在光敏探测器14上的接收相关的信息。为简单起见，在此结合光敏探测器14来讨论“延迟”，然而，可设想该延迟也可能由用于产生输出信号的其它系统组件(诸如但不限于放大器和过滤器)引入。在一些情况下，这一延迟可能并不是恒定的。例如，所述延迟可以作为由光敏探测器14接收的发光电磁辐射26的强度(例如，幅度)的函数来改变。在一些情况下，延迟随着发光电磁辐射26的强度降低而增加。由于各种原因，下面将论述其中的一些，系统10可以补偿此延迟以增强确定信息的精确性和/或准确性，所述信息与包含在导管22内的气体中的一个或多个气态分析物相关。

在当前实施例中，校准光敏探测器14来补偿上述延迟。光敏探测器14的校准例如可以包括以多个强度或者在另一实施例中至少以单个强度来对光敏探测器14的延迟采取一系列校准测量。随后可以将在校准测量期间获得的所测量的延迟和相应的测量强度用于确定补偿曲线，所述补偿曲线将光敏探测器14的延迟描述为测量强度的函数。例如在一个实施例中，使用曲线拟合算法来将所测量的延迟和相应的测量强度与表达式为D＝a+b·I+c/I的补偿曲线相拟合，其中D表示所测量的延迟，I表示相应的测量强度，并且a、b和c表示由曲线拟合算法所确定的恒定系数。应当理解，提供此形式的补偿曲线用于说明性目的并且可以使用其它形式。例如，可以使用更高阶的多项式，可以使用三角函数等。

应当进一步理解，校准曲线的实现方式只是可以用作补偿光敏探测器14延迟的各种可能机制之一。例如，可以创建查找表，所述查找表提供了光敏探测器14的系统延迟值，所述值对应于各个测量强度。

可以在制造包括光敏探测器14的传感器时对光敏探测器14执行校准来确定补偿曲线。在一些实施例中，对于光敏探测器14的使用期来说，都使用在此初始校准期间所确定的此初始补偿曲线。在其它实施例中，周期性地重新校准光敏探测器14以确定更新的补偿曲线。

图2示出了包括光敏探测器14的传感器的实施例，其中一个或多个过滤器元件27位于可发光介质16和光敏探测器14之间。如在所结合的‘896和‘402专利中所描述的，过滤器元件27一般被设计成用于防止不是由可发光介质16发射的电磁辐射入射到光敏探测器14上。例如在一个实施例中，过滤器元件27是波长特定化的并且允许发光辐射26穿过以入射到光敏探测器14上，同时基本上阻止其它波长的辐射。

传感器的此实施例还包括参考光敏探测器29和分束元件31。如在所结合的‘896专利中所描述的，分束元件31可以将向光敏探测器14传播的一部分辐射26引导至参考光敏探测器29上。由参考光敏探测器29产生的一个或多个输出信号可以用作参考来解决和补偿由光敏探测器14产生的一个或多个输出信号中的系统噪声(例如，发射器12中的强度波动等)。

图3示出了传感器的另一配置。在图3所示的配置中，热电容器28至少是部分透明的，并且位于窗口24附近。在此配置中，可发光介质16设置在热电容器28上与窗口24相对的一侧。可发光介质16在其一侧被暴露于流路20，所述一侧与在电容器28和可发光介质16之间的边界相对。如同所见的，由发射器12发射的电磁辐射13穿过窗口24和热电容器28以入射到可发光介质16上。从可发光介质16发射的发光辐射26进而通过热电容器28和窗口24返回，从而以基本上与上述相同的方式入射到光敏探测器14和/或29中的一个或两个。

返回到图1，在一个实施例中，存在于气体中的一个或多个气态分析物在可发光介质16处响应于接收来自发射器12的辐射13来猝灭由可发光介质16所呈现的发光。更具体而言，由可发光介质16所呈现的峰值发光和所述发光的衰减时间随着存在于可发光介质16处的这些一个或多个气态分析物量增加而下降。在一个实施例中，一个或多个气态分析物可以包括氧。

处理器18可操作地与发射器12和光敏探测器14耦合。处理器18被配置为确定与导管22内的气体中的一个或多个气态分析物相关的信息。处理器18基于已知和/或测量的信息来确定此信息，所述已知和/或测量的信息与(1)由发射器12发射到可发光介质16上的电磁辐射13和(2)响应于接收来自发射器12的辐射13由可发光介质16发出的发光电磁辐射26相关。例如，处理器18可以基于一个或多个气态分析物与可发光介质16的发光的衰减时间之间的关系来确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息。

如图1中所示，处理器18包括相位差模块30、延迟补偿模块32和分析物信息模块34。模块30、32和34可以用软件；硬件；固件；软件、硬件和/或固件的某种组合来实现和/或以其它方式实现。应当理解，虽然模块30、32和34在图1中所示为一起位于单个处理单元内，但是处理器18可以包括多个处理单元，而且这些处理单元中的一些可以定位为彼此远离。在这种实施例中，一个或多个模块30、32和34可以定位为与其它模块远离并且可以经由一个或多个通信链路来实现在所述模块之间的操作通信。这种通信链路可以是无线或硬接线的。

相位差模块30确定在(1)从发射器12发射的放大调制的电磁辐射13的幅度调制与(2)响应于所发射的电磁辐射13，由可发光介质16发出的所接收的已调幅电磁辐射26的幅度调制之间的相位差，其中所述电磁辐射13入射到可发光介质16上。

为了确定此相位差，相位差模块30获得所发射电磁辐射13的幅度调制。在一个实施例中，以周期信号(例如，正弦信号)的形式来获得所发射电磁辐射13的幅度调制，所述周期信号与所发射电磁辐射13的幅度调制成比例和/或与其频率成比例地改变。此信号可以从向发射器12提供的调制功率信号、从用于驱动有源光学元件的调制功率信号或者从与发射器12和可发光介质16之间的无源光学元件的定位相关的信号获得以调制向可发光介质16提供的电磁辐射13的幅度，其中所述有源光学元件用于调制由发射器12发射的电磁辐射13的幅度。

相位差模块30还获得由可发光介质16发出的接收电磁辐射26的幅度调制。在一些实施例中，以信号的形式来获得由可发光介质16发出的接收电磁辐射26的幅度调制，所述信号与所接收的发光电磁辐射26的幅度调制成比例和/或与其频率成比例地改变。例如，可以从由光敏探测器14产生的一个或多个输出信号中获得此信号。

相位差模块30确定所获得的发射电磁辐射13的幅度调制与所获得的接收电磁辐射26的幅度调制之间的相位差。在一些实例下，相位差模块30包括锁定放大器，用于产生与在这两个幅度调制之间的相位差成正比的DC信号。在其它实例中，相位差模块30可以用软件来实现，所述软件计算所获得的由发射器12发射的辐射13与由可发光介质16发出的辐射的幅度调制之间的相位差。

延迟补偿模块32补偿一个或多个系统延迟。例如，延迟补偿模块32补偿光敏探测器14在产生上述一个或多个输出信号中的延迟。在一个实施例中，延迟补偿模块32使用(1)由光敏探测器14产生的一个或多个输出信号和(2)补偿曲线来确定光敏探测器14的延迟，所述一个或多个输出信号与发光辐射26的强度(例如，幅度)有关，所述补偿曲线对应于光敏探测器14并且将延迟描述为发光辐射26所测量强度的函数。例如，补偿曲线的形式可以为D＝a+b·I+c/I，如上面相对于光敏探测器14的校准所描述的。一旦延迟补偿模块32确定了延迟，正在和/或已经由相位差模块30处理的信息由延迟补偿模块32调节以补偿所确定的延迟。

例如在一个实施例中，延迟补偿模块32确定作为所测量的强度(例如，幅度)的函数的光敏探测器14的延迟，继而调节由相位差模块30确定的相位差以补偿由延迟补偿模块32确定的延迟。在另一实施例中，延迟补偿模块32使用所确定的延迟来调节由相位差模块30获得的发光电磁辐射26的幅度调制。在此实施例中，相位差模块30使用所调节的发光电磁辐射26的幅度调制(如由延迟补偿模块32所调节的)来确定从发射器12入射到可发光介质16上的电磁辐射13的幅度调制与由可发光介质16发出的电磁辐射26的幅度调制之间的相位差。

应当理解，由于可发光介质16生成已调幅的发光电磁辐射26(例如，在强度上具有周期性波动)，所以补偿作为所测量的强度的函数的光敏探测器14延迟的实施例将比不取决于强度而是恒定地补偿延迟的实施例更加准确。因此，通过延迟补偿模块32确定作为所测量的强度的函数的光敏探测器14的延迟并且执行补偿以解决此延迟将提高处理器18确定由发射器12发射到可发光介质16的电磁辐射13的幅度调制与发光电磁辐射26的幅度调制之间的相位差值的准确性。

分析物信息模块34基于从发射器12入射到可发光介质16上的电磁辐射13的幅度调制与由可发光介质16发出的电磁辐射26的幅度调制之间的相位差来确定与导管22内的气体中的一个或多个分析物相关的信息，所述相位差如由相位差模块30和延迟补偿模块32所确定的。例如，由相位差模块30确定的相位差(由延迟补偿模块32调节的)与可发光材料16的发光的衰减时间相关。如上所述，可发光材料16的衰减时间作为存在于可发光介质16处的一个或多个气态分析物的量的函数而改变。因此，分析物信息模块34能够基于由相位差模块30确定的相位差(由延迟补偿模块32调节)来确定与这一个或多个气态分析物相关的信息(例如，存在于可发光材料16处的量)。例如，分析物信息模块34可以确定与一个或多个气态分析物相关的浓度、分压和/或其它信息。在一些实施例中，一个或多个气态分析物可以包括氧。

图4示出了确定与气体中一个或多个气态分析物相关的信息的方法36。在操作38中，发射已调幅电磁辐射。所发射的已调幅电磁辐射具有能够使预定的可发光介质发光的一个或多个属性。例如在一个实施例中，操作38可以由系统10中的发射器12来执行(如图1所示)。

在操作40中，所发射的电磁辐射被引导至设置在气体中的可发光介质上。引导至可发光介质上的电磁辐射使可发光介质发光，从而发射发光辐射。因为引导至可发光介质上的电磁辐射被调幅，所以发光辐射也被调幅。作为一个例子，操作40可以将辐射引导至系统10的可发光介质16上(如图1所示)。

在操作42中，接收由可发光介质发射的发光辐射。在操作44中，产生一个或多个输出信号。至少一个输出信号指示接收自可发光介质的发光辐射的强度。在一个实施例中，操作42和44由系统10的光敏探测器14执行(如图1所示)。

在操作46中，确定被引导至可发光介质的电磁辐射的幅度调制与由可发光介质发出的发光辐射的幅度调制之间的相位差。在操作46中，确定相位差以补偿在产生输出信号中作为发光辐射的强度的函数而改变的延迟。在一些实施例中，操作46由如先前所阐述的系统10的处理器18来执行(如图1所示)。

在操作48中，根据在操作46中确定的相位差来确定与气体中一个或多个气态分析物相关的信息。在一个实施例中，在操作48中确定的信息可以包括与一个或多个气态分析物的量相关的信息，诸如分压、浓度或其它信息。在一些实施例中，操作48由如上所述的系统10的处理器18来执行(如图1所示)。

图5示出了确定被引导至可发光介质的电磁辐射的幅度调制与由可发光介质响应所接收的辐射而发出的电磁辐射的幅度调制之间的相位差的方法50。在一个实施例中，在方法40的操作46中(如图4所示)执行方法50的一些或全部操作。

在操作52中，获得被引导至可发光介质的电磁辐射的幅度调制。这包括获得作为时间函数的辐射的幅度大小或强度。在一个实施例中，操作52可以由相位差模块30来执行(如图1所示)，如上所述。

在操作54中，获得由可发光介质发出的电磁辐射的幅度调制。在一个实施例中，从接收发光辐射的光敏探测器的输出信号中获得此发光电磁辐射的幅度调制。例如，操作54可以由相位差模块30依照上面所阐明的方式获得由光敏探测器14产生的一个或多个输出信号来执行(如图1所示)。

在操作56中，确定所获得的被引导至可发光介质的电磁辐射的幅度调制与所获得的由可发光介质发出的电磁辐射的幅度调制之间的相位差。可以通过增加、减去和/或解调这些幅度调制来确定相位差。在一个实施例中，操作56可以由相位差模块30来执行(如图1所示)，如上所述。

在操作58中，确定在产生输出信号中的延迟，所述输出信号在操作54中用来获得由可发光介质发出电磁辐射的幅度调制。在操作58中，延迟被确定为由可发光介质发出电磁辐射的幅度或强度的函数。在一个实施例中，操作58由相位延迟模块32依照先前所描述的方式来执行(如图1所示)。在一些情况下，可以在操作58中确定对延迟的补偿，而不是实际的延迟。

在操作60中，调节在操作56中确定的相位差以补偿在操作58中确定的延迟。这将提高相位差的准确性和/或精确性。在一个实施例中，对延迟的补偿包括向或从操作56中确定的相位差增加或减去操作58中确定的延迟。在一些情况下，操作60可以由延迟补偿模块32和/或相位差模块30来执行(如图1所示)。

图6示出了确定被引导至可发光介质的电磁辐射的幅度调制与由可发光介质响应所接收的辐射而发出的电磁辐射的幅度调制之间的相位差的一个可行的替代方法62。就像方法50一样，在一些实施例中，在方法36的操作46中(如图4所示)执行方法62的一些或全部操作。

在操作64中，获得被引导至可发光介质的电磁辐射的幅度调制。这包括获得作为时间函数的辐射的幅度大小或强度。在一个实施例中，操作64对应于方法50的操作52，如图5中所图示并且如上所述。

返回到图6，在操作66中，获得由可发光介质发出的电磁辐射的幅度调制。在一个实施例中，从接收发光辐射的光敏探测器的输出信号中获得发光电磁辐射的幅度调制。操作66可以对应于方法50的操作54，如图5中所图示并且如先前所阐明。

在图4中的操作68中，确定在产生输出信号中的延迟，所述输出信号在操作66中用来获得由可发光介质发出的电磁辐射的幅度调制。在操作68中，延迟被确定为由可发光介质发出的电磁辐射的幅度或强度的函数。在一个实施例中，操作68对应于方法50的操作58，如上所述。就像操作58的情况一样，在一些情况下，可以在操作68中确定对延迟的补偿，而不是实际的延迟。

在操作70中，确定所调节的由可发光介质发出的电磁辐射的幅度调制。这包括调节在操作66中确定的幅度调制来补偿在操作68中确定的延迟。在一些实施例中，操作70可以由相位延迟模块32来执行(如图1所示)，如上所述。

在操作72中，对于在操作70中确定的所调节的幅度调制以及在操作64中确定的被引导至可发光介质的电磁辐射的幅度调制来确定相位差。可以通过增加、减去和/或解调这些幅度调制来确定相位差。在一个实施例中，操作72可以由相位差模块30来执行(如图1所示)，如上所述。

在上述并且如图4-6中所图示的本发明的实施例中，已经对信息补偿了由光敏探测器14导致的系统延迟以提供被引导至可发光介质16的电磁辐射13的幅度调制与发光辐射26的幅度调制之间的相位差的补偿确定。然而，可以设想补偿系统延迟的其它机制。在一个实施例中，在已经确定系统延迟之后基于所述系统延迟来补偿与一个或多个分析物相关的实际信息，所述实际信息由分析物信息模块24来确定。例如，在此实施例中，分析物信息模块24可以确定未补偿的分析物浓度并且延迟补偿模块32可以调节已确定的浓度。在另一实施例中，可以调节所获得的电磁辐射13的幅度调制值来解决传感器的系统延迟，其中所述电磁辐射13被引导至可发光介质16。在此实施例中，调节所获得的电磁辐射13的幅度调制可在此幅度调制与由可发光介质16发出的电磁辐射26的幅度调制之间的相位差被确定之前进行，其中所述电磁辐射13被引导至可发光介质16。

应当理解，虽然在分析气态分析物的范围内已经阐明了上述系统和方法，但是可更进一步地理解本发明的一般原理。例如，调节作为发光照明强度的函数的发光探测器中的系统延迟的原理可以扩展到其它类型的探测器和/或分析器，所述探测器和/或分析器依赖于检测发光照明的衰减时间。

考虑到这里所公开的本发明的说明和实施方式，本发明的其它实施例、用途和优点对那些本领域技术人员来说将变得显而易见。说明书仅应当被认为是示例性的，并且因此本发明的范围意在仅由以下权利要求来限定。

Claims (19)

1.一种配置为确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的系统(10)，所述系统(10)包括：

与所述气体联通的可发光介质(16)；

一个或多个发射器(12)，被配置为将已调幅电磁辐射(13)发射到所述可发光介质(16)上，其中所发射的已调幅电磁辐射(13)导致所述可发光介质(16)中的发光；

光敏探测器(14)，被配置为接收由所述可发光介质(16)的发光所产生的已调幅电磁辐射(26)，其中所述光敏探测器(14)响应于所接收的已调幅电磁辐射(26)来产生一个或多个输出信号，所述一个或多个输出信号指示所接收的已调幅电磁辐射(26)的强度；以及

处理器(18)，其适于接收由所述光敏探测器(14)产生的所述一个或多个输出信号并且适于基于所发射的已调幅电磁辐射(13)的幅度调制与所接收的已调幅电磁辐射(26)的幅度调制之间的相位差来确定与所述气体中的一个或多个气态分析物相关的所述信息，

其中所述处理器(18)还适于补偿由所述光敏探测器(14)在产生所述一个或多个输出信号中产生的延迟，当确定与所述一个或多个气态分析物相关的所述信息时，所述补偿作为所接收的已调幅电磁辐射(26)的所述强度的函数而改变。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个气态分析物包括氧。

3.如权利要求1所述的系统，其中与所述一个或多个气态分析物相关的所述信息包括所述气体中的所述一个或多个气态分析物的浓度。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器(18)包括相位差模块(30)，所述相位差模块(30)适于确定所发射的已调幅电磁辐射(13)的所述幅度调制与所接收的已调幅电磁辐射(26)的所述幅度调制之间的所述相位差。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述相位差模块(30)包括锁定放大器。

6.如权利要求4所述的系统，其中所述处理器(18)适于(i)基于由所述一个或多个输出信号所指示的所接收的已调幅电磁辐射(26)的所述强度来确定光敏探测器(14)在产生所述一个或多个输出信号中的所述探测器延迟，和(ii)基于所确定的探测器延迟，通过调节由所述相位差模块(30)确定的所述相位差来补偿所述光敏探测器(14)在产生所述一个或多个输出信号中的探测器延迟。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器(18)适于控制所述一个或多个发射器(13)。

8.一种确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的方法，所述方法包括：

将所发射的已调幅电磁辐射(13)提供到与所述气体联通的可发光介质(16)上以便导致所述可发光介质(16)中的发光；

由探测器接收已调幅电磁辐射(26)，其中由所述可发光介质(16)的所述发光来产生所接收的已调幅电磁辐射(26)；

由所述探测器产生指示接收自所述可发光介质(16)的所接收的已调幅电磁辐射(26)的强度的一个或多个输出信号；

基于所发射的已调幅电磁辐射(13)的幅度调制与所接收的已调幅电磁辐射(26)的幅度调制之间的相位差来确定与所述气体中的一个或多个气态分析物相关的信息；

对所接收的已调幅电磁辐射(26)的接收与所述一个或多个输出信号的产生之间的延迟提供补偿，所述补偿作为所接收的已调幅电磁辐射(26)的强度的函数而改变。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述一个或多个气态分析物包括氧。

10.如权利要求8所述的方法，其中确定与所述一个或多个气态分析物相关的所述信息包括确定所述气体中的所述一个或多个气态分析物的浓度。

11.如权利要求8所述的方法，其中确定与所述一个或多个气态分析物相关的信息还包括(i)确定所接收的已调幅电磁辐射(26)的接收与指示所接收的已调幅电磁辐射(26)的强度的所述一个或多个输出信号的产生之间的延迟，以及(ii)通过基于所确定的延迟来调节所发射的已调幅电磁辐射(13)的所述幅度调制与所接收的已调幅电磁辐射(26)的所述幅度调制之间所确定的相位差，来提供对所述延迟的补偿。

12.如权利要求8所述的方法，还包括发射所发射的已调幅电磁辐射(13)。

13.一种配置为确定与气体中的一个或多个气态分析物相关的信息的处理器(18)，所述处理器(18)包括：

相位差模块(30)，适于确定在(i)所发射的已调幅电磁辐射(13)的幅度调制与(ii)所接收的已调幅电磁辐射(26)的幅度调制之间的相位差，所述所发射的已调幅电磁辐射(13)已经提供给与所述气体联通的可发光介质(16)，所接收的已调幅电磁辐射(26)由可发光介质(16)响应于其上所提供的所发射的已调幅电磁辐射(26)而发光来产生，

其中所述相位差模块(26)适于基于由光敏探测器(14)产生的一个或多个输出信号来确定所述相位差，其中所述光敏探测器(14)被构造为接收由所述可发光介质(16)的所述发光产生的所接收的已调幅电磁辐射(26)的至少一部分并且被构造为产生所述一个或多个输出信号，并且其中至少一些所述输出信号指示由所述可发光介质(16)的所述发光产生的所接收的已调幅电磁辐射(26)的强度；

延迟补偿模块(32)，适于对所述光敏探测器(14)在产生所述一个或多个输出信号中的延迟进行补偿，其中所述补偿作为由所述可发光介质(16)的所述发光产生的所接收的已调幅电磁辐射(26)的所述强度的函数而改变；以及

分析物信息模块(34)，适于基于所述相位差来确定与所述气体中的一个或多个气态分析物相关的所述信息。

14.如权利要求13所述的处理器(18)，其中所述一个或多个气态分析物包括氧。

15.如权利要求13所述的处理器(18)，其中由所述处理器(18)确定的与所述一个或多个气态分析物相关的所述信息包括所述气体中的所述一个或多个气态分析物的浓度。

16.如权利要求13所述的处理器(18)，其中所述相位差模块(30)包括锁定放大器。

17.如权利要求13所述的处理器，其中所述延迟补偿模块(32)还适于(i)基于所接收的已调幅电磁辐射(26)的所述强度来确定所述光敏探测器(14)在产生所述一个或多个输出信号中的所述延迟，其中所述强度由所述一个或多个输出信号来指示，以及(ii)通过基于所确定的延迟调节由所述相位差模块(30)确定的所述相位差来补偿所述光敏探测器(14)在产生所述一个或多个输出信号中的所述延迟。

18.如权利要求13所述的处理器，其中所述延迟补偿模块(32)还适于(i)基于所接收的已调幅电磁辐射(26)的所述强度来确定所述光敏探测器(14)在产生所述一个或多个输出信号中的所述延迟，其中所述强度由所述一个或多个输出信号来指示，以及(ii)通过调节所述一个或多个输出信号以补偿所述光敏探测器(14)在产生所述一个或多个输出信号中的所述延迟来解决所述延迟，并且其中所述相位差模块(30)还适于基于已经由所述延迟补偿模块(32)调节的所述输出信号来确定所述相位差。

19.一种确定关于气体中的气态分析物的信息的方法，包括：

确定在(i)所发射的已调幅电磁辐射(13)的幅度调制与(ii)所接收的已调幅电磁辐射(26)的幅度调制之间的相位差，所发射的已调幅电磁辐射(13)被提供给与所述气体联通的可发光介质(16)，所接收的已调幅电磁辐射(26)由所述可发光介质(16)的发光来产生，

其中至少部分地基于作为所接收的已调幅电磁辐射(26)的强度的函数产生的输出信号来确定所述相位差，所接收的已调幅电磁辐射(26)由所述可发光介质(16)的所述发光来产生；

对于在产生作为所接收的已调幅电磁辐射(26)的所述强度的函数的所述输出信号中的延迟进行补偿，所接收的已调幅电磁辐射(26)由所述可发光介质(16)的所述发光来产生；以及

基于所述相位差的确定和所述补偿来确定与所述气态分析物相关的信息。

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