CN103842801B

CN103842801B - 具有用于气体测量的多个源的红外传感器

Info

Publication number: CN103842801B
Application number: CN201280046211.8A
Authority: CN
Inventors: C·D·斯塔他; R·E·尤伯; T·特劳兹施; F·J·舒勒
Original assignee: MSA Technology LLC
Current assignee: Coal Mine Safety Equipment Co ltd; MSA Technology LLC
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: US8785857B2; EP2758766B1; BR112014003120A2; EP2758766A1; CA2849240A1; CA2849240C; CN103842801A; US20140306112A1; US9678010B2; US20130075615A1; WO2013066500A1

Abstract

一种闭合路径红外传感器包括外壳、所述外壳内的第一能量源、所述外壳内的至少第二能量源、所述外壳内的至少一个检测器系统和在所述外壳外部且与所述外壳隔开的反射镜系统。所述反射镜系统经由第一分析路径将来自所述第一能量源的能量反射到所述至少一个检测器系统，并且经由第二分析路径将来自第二能量源的能量反射到所述至少一个检测器系统。所述第一分析路径和所述第二分析路径中的每一个的长度均小于两英尺。

Description

具有用于气体测量的多个源的红外传感器

背景

提供以下信息以帮助读者理解下文描述的技术和其中可使用这种技术的某些实施方案。除非本文档另有明确指出，否则本文所使用的术语不旨在受限于任一特定的狭义解释。本文阐述的引用可能会促进对所述技术或其背景的理解。本文所引用的所有文献的公开内容通过引用的方式并入。

红外气体传感器使用发射红外能量的能量源来在正被测试的环境中检测分析物的存在。一般而言，分析物吸收某一波长的红外能量，且该吸收可以被量化以确定测试环境中的分析物的浓度。在例如转让给本发明的受让人的美国专利号4,355,234、4,598,201和4,902,896中讨论了红外流体传感器或分析器的若干实施方案，所述专利的公开内容以引用的方式并入本文。

例如，在油气石化工业或“OGP”工业中，红外（IR）气体检测仪在检测方案中可使用一个或两个红外源以及一个或两个红外检测器。对于使用两个源的那些检测仪，一个源用于直接测量分析路径中的气体。为了实现稳定的目的，具有第二源的那些检测仪仅将第二源用于仪器的内部，以补偿不需要的内部分析物或补偿仪器中组件的老化或降解。具有第二源的IR气体检测仪通常使用两种普通配置中的一种。在第一种配置中，宽频带源“A”被定位来使用两个窄频带传感器在参考波段或分析波段处测量内部壳体大气的短路径的透射。另一宽频带源“B”被定位来采用相同的两个窄频带检测器来测量外部分析路径的透射。第二种配置也使用两个源和两个检测器，然而，与第一种配置不同的是，在第二种配置中，所述两个源均是参考波段和分析波段处的窄频带。

这些配置试图操纵传递函数，使得当计算外部路径的目标透射时，容易变化的某些参数（诸如检测器响应度）可能会被删除。然而，实现是复杂且昂贵的，并且仍然存在许多问题。例如，用于两者配置的传递函数表明总的气体路径是内部路径透射与外部路径透射的乘积。在长期部署的情况下，由于壳体内的材料的正常放气，故内部路径往往会受目标气体或未知分析物的污染。当这种情况发生时，外部-内部路径的总透射发生改变，使其几乎不可能提供外部路径中的分析物的浓度的正确估计。

概述

在一方面，闭合路径红外传感器包括外壳、外壳内的第一能量源、外壳内的至少第二能量源、外壳内的至少一个检测器系统和在外壳外部且与外壳隔开的反射镜系统。反射镜系统经由第一分析路径将来自第一能量源的能量反射到至少一个检测器系统，并且经由第二分析路径将来自第二能量源的能量反射到至少一个检测器系统。在大量实施方案中，第一分析路径与第二分析路径不同。第一分析路径和第二分析路径中的每一个的长度均小于两英尺。第一分析路径和第二分析路径中的每一个的长度可（例如）小于一英尺或小于六英寸。

反射镜系统可（例如）包括具有在其表面的至少一部分上方的凹形形状的第一反射镜区段和具有在其表面的至少一部分上方的凹形形状的第二反射镜区段。第一反射镜区段的表面的凹形形状部分与第二反射镜区段的表面的凹形形状部分可相交。

第一分析路径和第二分析路径的长度可（例如）大致相同。

第一反射镜区段和第二反射镜区段可（例如）在单片基座或整体式基座上形成。在大量实施方案中，基座由聚合材料（例如，单片地）形成且在聚合材料上支撑有反射面。

反射镜系统可（例如）由与外壳隔开的反射镜支架支撑。在大量实施方案中，反射镜支架通过与外壳操作连接的至少一个延伸构件而与外壳隔开。

外壳可（例如）包括透射红外能量的定位于第一能量源、第二能量源、至少一个检测器系统与反射镜系统之间的窗口。第一分析路径在外壳内的长度可（例如）小于第一分析路径的总长度的10%。第二分析路径在外壳内的长度可（例如）小于第二分析路径的总长度的10%。在大量实施方案中，第一分析路径在外壳内的长度小于第一分析路径的总长度的5%，以及第二分析路径在外壳内的长度小于第二分析路径的总长度的5%。

至少一个检测器系统可（例如）是多通道检测器系统，其包括壳体和所述壳体内的分束器。多通道检测器系统也可包括壳体内的参考通道和分析通道或感测通道。分束器可（例如）适于将入射的红外光能量分成两束，其中一束定向到参考通道，而另一束定向到分析通道。

第一能量源和第二能量源可（例如）被调制。可（例如）在第一频率下对第一能量源进行调制，而第二能量源可（例如）在不同于第一频率的第二频率下被调制。

反射镜系统可（例如）包括界定第一分析路径的第一反射镜和界定第二分析路径的第二反射镜。第一反射镜可（例如）位于第一位置处，且第二反射镜可（例如）位于不同于第一位置的第二位置处，使得第一分析路径的长度不同于第二分析路径的长度。第一分析路径和第二分析路径中的每一个的长度可（例如）小于一英尺。第一分析路径和第二分析路径中的每一个的长度可（例如）小于六英寸。

在另一方面，一种检测气体的方法包括：激励定位于外壳内的第一能量源，使得来自第一能量源的能量照射到定位于外壳外部并与外壳隔开的反射镜系统上，反射镜系统经由第一分析路径将来自第一能量源的能量反射到定位于外壳内的至少一个检测器系统；激励定位于外壳内的至少第二能量源，使得来自第二能量源的能量照射到反射镜系统上，反射镜系统经由不同于第一分析路径的第二分析路径将来自第二能量源的能量反射到所述至少一个检测器系统，第一分析路径和第二分析路径中的每一个的长度均小于两英尺；以及基于来自检测器系统的对应于第一分析路径的分析信号输出和来自检测器系统的对应于第二分析路径的分析信号输出来确定所述气体的浓度。

在再一方面，反射镜系统包括具有在其表面的至少一部分上方的凹形形状的第一反射镜区段和具有在其表面的至少一部分上方的凹形形状的第二反射镜区段，其中第一反射镜区段的表面的凹形形状部分与第二反射镜区段的表面的凹形形状部分相交。

鉴于结合附图进行的下文详细描述，将最好地体会和理解本文所述的技术连同其属性和伴随的优点。

附图简述

图1示出红外气体传感器的实施方案的透视图。

图2示出图1的传感器的另一透视图。

图3示出用于图1的传感器的复杂反射镜的实施方案的放大平面图。

图4示意性地示出图1的传感器的用于结合检测器系统使用的能量源的检测路径或分析路径。

图5A示出来自在第一频率f₁下操作的一个能量源的测量信号。

图5B示出来自在不同于图5A的第一频率f₁的第二频率f₂下操作的另一个能量源的测量信号。

图6示意性地示出用于结合单个检测器系统使用的两个能量源的分析路径的另一实施方案，其中每个能量源的路径长度均不同。

图7示出对于具有两个不同长度的分析路径的传感器的作为甲烷浓度（阐述为较低爆炸等级的百分比或%LEL）的函数的模拟信号的图表。

详细描述

如在本文及所附权利要求中使用，除非本文另有明确指出，否则单数形式“一个（a，an）”和“所述（the）”包括复数的引用。因此，例如，对“反射镜系统”的引用包括本领域那些技术人员已知的多个此类反射镜系统及其等效物等，以及对“所述反射镜系统”的引用是对本领域那些技术人员已知的一个或多个此类反射镜系统及其等效物等的引用。

在大量实施方案中，本文的传感器是闭合路径系统或短路径系统（有时称为点检测器），其中（例如）与开放路径系统和长路径系统相比，分析路径是相对较短的。开放路径系统可以（例如）具有延伸许多英尺、实际上甚至是数百英尺或更多英尺的分析路径。闭合路径系统具有通常小于两英尺、通常小于一英尺或甚至小于六英寸的分析路径。

图1和图2示出包括第一能量源20a和至少第二能量源20b的红外气体传感器10的实施方案。在示出的实施方案中，一个检测器系统30被提供来量化沿能量源20a和20b的每一个的分析路径而发生的吸收。能量源20a和20b可（例如）被调制以能够使用单个检测器系统30，其中从能量源20a和20b递送到检测器系统30的能量在时间上是（例如）分开的。替代地，可为每个能量源提供单独的检测器系统。

在大量实施方案中，能量源20a和20b是光源。传感器10进一步包括与光源20a和20b隔开并与检测器系统30隔开的反射镜系统40。能量从光源20a和20b到反射镜系统40的透射和反射回检测器系统30界定与每个光源20a和20b相关的分析路径。在图1和图2的实施方案中，反射镜系统40包括被形成为一般整体的且复杂的反射镜表面的两个凹形反射镜区段42a和42b，例如，如在图1和图3中所示出。

在若干实施方案中，聚合元件包括图1和图3中示出的复杂形状，其中两个凹形区段或区域相交，聚合元件在反射镜系统40中用作基座。在其中形成相交的凹形区域的基座或支架（例如）涂覆有反射面，以形成反射镜系统40。如上所述的反射镜区段42a和42b的形成是相对廉价的。进一步地，与基本上平坦的反射镜相比，凹形反射镜提供改进的信号。在大量实施方案中，通过由聚合材料（诸如环烯烃（cyclo-olefin）聚合物）形成基座44而产生反射镜系统40，例如，如在图4中示意性地示出的。然后，镀铝的反射涂层46被气相沉积在基座44上。随后，保护涂层48（诸如SiO₂涂层）被沉积在反射涂层46上。

一般而言，与光源20a和20b相关的分析路径的长度越长，在一种分析物气体或多种分析物气体存在的情况下可以发生的吸收越大。然而，随着分析路径的长度增加，可发生更多的散射。存在关于反射镜系统40被定位与光源20a和20b以及与检测器系统30相距的距离的平衡或优化。使用凹形反射镜区段42a和42b可（例如）帮助实现在分析路径长度上的增加。

在示出的实施方案中，反射镜系统40由反射镜支架50支撑。在示出的实施方案中，反射镜支架50（且因此反射镜系统40）通过延伸支撑构件60a和60b而与外壳、传感器壳体或基座70隔开。能量源20a和20b以及检测器系统30被定位在外壳或壳体70内，且与在外壳或壳体70内形成的端口或窗口72对齐。延伸支撑构件60a和60b的长度界定能量源20a和20b的分析路径的长度。

在大量实施方案中，发射在包括分析波长（在该波长下，分析物吸收能量）的波长的范围内以及在可见光谱中的光能量的钨丝灯被用于能量源20a和20b。钨丝灯相对较廉价，且在可见光谱中的发射（经由窗口72）提供能量源20a和20b可操作的可观察到的证据。

图5A示出来自用于能量源20a的检测器系统30的输出信号。在示出的实施方案中，能量源20a在第一频率f₁下被调制。在图5A中用虚线示出由于分析物气体的存在而导致测量信号发生变化（分析信号），而用实线示出参考信号。图5B示出来自用于能量源20b的检测器系统30的输出信号。在示出的实施方案中，能量源20b在第二频率f₂下被调制。与图5A相类似，在图5B中用虚线示出由于分析物气体的存在而导致测量信号发生变化（分析信号），而用实线示出参考信号。在大量实施方案中，能量源20a在频率f₂（例如，5Hz）以外的不同频率f₁（例如，3Hz）下被调制，在频率f₂下，能量源20b被调制。应发现，通过（例如）傅里叶变换算法在不同的频率下对能量源进行调制会产生很好地适用于特性化或分析的信号。

在大量实施方案中，在如上所述的不同频率（例如，分别在3Hz和5Hz下）使能量源20a和20b通电或断电。在大量实施方案中，控制能量源20a和20b的工作周期的方法包括产生用于使来自检测器系统30的两个接收通道（即，参考接收通道和分析接收通道）中的每一个的信号数字化的总取样率。在那方面，在大量实施方案中，检测器系统30是多通道（例如，双通道）检测器系统，其包括壳体32和在壳体32内的分束器34（见图4）。分束器34将入射的能量/红外光能分成定向到参考通道36和定向到分析通道38的两束。所产生的取样率也用于控制能量源20a和20b中的每一个的通断（on-off）调制。通过使用该技术，能量源驱动器、接收信号和解调制被保持“锁定”，同时抑制不需要的噪音。通过（例如）首先为每次取样时间生成正弦值和余弦值来提取接收波形的振幅。每次取样处的正弦值和余弦值乘以待解调制的使用相应频率的接收信号的相应振幅。该乘积的结果包括原始信号加上和与差。通过在这段时间上的积分，产生过滤掉除差分量以外的所有的滤波器。为每个接收通道36和38执行这些计算，以产生参考与分析的比率，该比率指示检测到的信号。在每个具体频率下执行所述计算，以产生两个独立的信号。

在大量实施方案中，源20a和20b的通电（调制）在时间上是分开的。这个简单的方案允许两个源的简单调制相同。在这样的实施方案中，解调制仅基于接收波形的峰值。该调制方案也消除从一个源到另一个源的串扰。在代表性实例中，对第一源20a调制5秒，并且处理其能量的接收。然后，对源20b调制5秒，且接着处理其能量的接收。源20a和20b的调制在时间上的分开也可允许调制频率随时间而改变。例如，可在5hz频率下对源20a和20b调制20秒的时段，其中在前10秒对第一源20a进行调制，且接着在下一个10秒对第二源20b进行调制。然后，在下一个20秒，源20a和20b的每一个的调制频率可（例如）变成10hz频率。对于源20a和20b的每一个，入射的红外能量被分成定向到参考通道36和定向到分析通道38的两束。

在大量实施方案中，源20a和20b的调制在时间上可以是连续的，而在频率上是分开的。可应用数字傅里叶技术以提取从参考通道/检测器36和分析通道/检测器38接收的两个单独的参考信号和分析信号对。这种类型的调制允许对外部气体路径中的目标气体的阶跃变化的快速响应。在这种类型的调制中，提高对接收信号取样的频率具有提高分辨率的效果。在源20a和20b被开启和关闭（调制）时，取样率也可用做信号的报时信号（timetick）。因此，调制和接收可被认为是“相位锁定”或“频率锁定”。相位锁定系统的带宽可以是非常窄的，从而允许最大噪音抑制。

外壳或壳体70内的组件可（例如）被放置成经由通路80而与一个或多个电力和/或控制系统200通信，如图1所示。

大量目前可用的红外传感器包括光源和测量传感器壳体内部的光路径/体积的相关检测器系统，所述相关检测器系统用于与具有在壳体外部的分析路径的光源/检测器对进行比较以检测分析物。内部光源可用于比较或补偿。使用这种内部光源可（例如）用于检测分析光源中的衰弱和/或使由分析光源引起的信号正常化。此外，分析物气体有时可进入传感器的外壳或壳体内。内部光源/检测器对可补偿在传感器外壳内的这种气体。

在大量实施方案中，相对于外壳或壳体70外部的路径，光能从外壳或壳体70内的能量源20a和20b并到检测器系统30的路径被缩短或最小化。例如，能量源20a和20b与窗口72(例如，透射红外光的蓝宝石或其它窗口)之间的距离可被缩短或最小化，以及检测器系统30与窗口72之间的距离可被缩短或最小化。因而降低或最小化使用内部光源进行补偿的需要。因此，在本文传感器的大量实施方案中，外壳或壳体70内部不存在光源/检测器对。在若干实施方案中，与红外光能的每个能量源20a和20b相关的内部路径长度（即，沿着从能量源20a/20b到窗口72的光路径的内部距离加上沿着从窗口72到检测器系统30的光路径的距离)不超过与每个能量源20a和20b相关的总路径长度（即，沿着从能量源20a/20b到反射镜区段42a/42b的光路径的总距离加上沿着从反射镜区段42a/42b到检测器系统30的光路径的距离）的10%，或甚至不超过总路径长度的5%。在一个代表性实施方案中，例如，内部路径长度是0.23英寸，且外部路径长度是5.98英寸。因此，内部路径长度是总路径长度的3.7%（(0.23/(0.23+5.98))×100%=3.7%)。

如上所述，在本文的传感器的若干实施方案中，多个光源用于通过分析量来产生冗余测量，从而改进仪器可靠性。在OGP工业中，可靠性例如是一项非常重要的要求。在这种气体检测仪的可靠性方面的任何改进均可（例如）增加安全并且减少工厂的故障时间，从而向最终用户提供实用性。据统计，与使用多个或冗余源来进行分析测量的传感器相比，使用单个源来进行分析测量的传感器更有可能遭遇衰弱传感器故障。在本文其中两个分析光源均有效的大量实施方案中，来自本文分析光源的测量输出被平均，以获得准确的读数。

在结合图1至图4进行描述的实施方案中，光源20a和20b的分析路径长度相同或大致相同（例如，在0到5%内）。如图6中所示，传感器110可（例如）包括两个光源120a和120b以及检测器系统130。两个反射镜140a和140b定位于不同位置处，使得与光源120a和120b中的每一个相关的分析路径长度不同。使用不同分析路径长度可（例如）使能够检测不同分析物气体和/或特定分析物气体的不同浓度范围。可以按若干方式组合来自不同分析路径长度的信号，以确定单个气体浓度读数。例如，在图7(在较低气体浓度下，为研究模拟信号作为甲烷浓度（%LEL）的函数而设置的)中，较长长度的分析路径提供光信号上的较大降低（或展示出较陡的坡面），且因此与较短长度的分析路径相比提供更大的信噪比。然而，在较高的气体浓度下，较短长度的分析路径提供光信号上的较大降低（或展示出较陡的坡面），且因此与较长长度的分析路径相比提供用于气体浓度改变的更大信噪比。因此，对于单个气体读数，每个分析路径的权重贡献可基于路径长度差或基于测量气体浓度下的路径长度的信噪比来调整。本领域那些技术人员已知的其它算法可用于将两个不同的分析路径长度信号组合成一个气体读数。

在大量实施方案中，例如本文传感器或系统的反射镜42a和42b、反射镜140a和140b或其它反射镜相对于本文的一个或多个检测器系统的位置是可移动的，以调整分析路径的长度。在具有单独的反射镜系统的传感器的情况下，可独立地调整单独的反射镜的位置。制造商可（例如）在制造过程中调整反射镜的位置，以使传感器“符合（tune）”最终用户的具体要求（例如，对一个或多个具体分析物气体的检测）。可（例如）使用协作线程经由配置有锁紧固定螺钉的可伸缩构件和/或经由机械领域已知的其它机制来调整传感器的一个或多个反射镜的位置。在传感器10的实施方案中，例如，可如上所述调整延伸支撑构件60a和60b的长度。在大量实施方案中，在使用期间，可以改变一个或多个反射镜相对于本文传感器的一个或多个检测器系统的位置的位置，以调整相关分析路径的长度。例如，反射镜相对于检测器系统的位置可以随时间而持续或间断地变化，以取遍路径长度的范围。制动器（诸如电动机、压电制动器等）可（例如）被用来影响反射镜相对于相关检测器的位置中的改变。

前述描述和附图目前阐述了大量的代表性实施方案。鉴于未脱离由以下权利要求而不是由前述描述指示的本文范围的前述教导，各种修改、添加和替代设计当然将对本领域那些技术人员变得明显。落在权利要求的等效物的含义及范围内的所有改变和变更将包含在它们的范围内。

Claims

1.一种闭合路径红外传感器，其包括：

外壳，

所述外壳内的第一能量源，

所述外壳内的至少第二能量源，

所述外壳内的至少一个检测器系统，以及

反射镜系统，其在所述外壳外部并与所述外壳隔开，所述反射镜系统经由第一分析路径将来自所述第一能量源的能量反射到所述至少一个检测器系统，并且经由第二分析路径将来自所述第二能量源的能量反射到所述至少一个检测器系统，所述第一分析路径和所述第二分析路径中的每一个的长度均小于两英尺，

其特征在于，所述第一分析路径在所述外壳内的长度小于所述第一分析路径的总长度的10％，以及所述第二分析路径在所述外壳内的长度小于所述第二分析路径的总长度的10％。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第一分析路径和所述第二分析路径中的每一个的长度均小于一英尺。

3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第一分析路径和所述第二分析路径中的每一个的长度均小于六英寸。

4.根据权利要求1所述的传感器，其中所述反射镜系统包括具有在第一反射镜区段表面的至少一部分上方的凹形形状的所述第一反射镜区段和具有在第二反射镜区段表面的至少一部分上方的凹形形状的所述第二反射镜区段。

5.根据权利要求4所述的传感器，其中所述第一反射镜区段的所述表面和所述第二反射镜区段的所述表面相交。

6.根据权利要求5所述的传感器，其中所述第一分析路径和所述第二分析路径的长度大致相同。

7.根据权利要求5所述的传感器，其中所述第一反射镜区段和所述第二反射镜区段在单片基座上形成。

8.根据权利要求7所述的传感器，其中所述单片基座由聚合材料形成且在所述聚合材料上支撑有反射面。

9.根据权利要求7所述的传感器，其中所述反射镜系统由反射镜支架支撑，所述反射镜支架通过与所述外壳操作连接的至少一个延伸构件而与所述外壳隔开。

10.根据权利要求1所述的传感器，其中所述外壳包括透射红外能量的定位于所述第一能量源、所述第二能量源、所述至少一个检测器系统与所述反射镜系统之间的窗口。

11.根据权利要求6所述的传感器，其中所述外壳包括透射红外能量的定位于所述第一能量源、所述第二能量源、所述至少一个检测器系统与所述反射镜系统之间的窗口。

12.根据权利要求11所述的传感器，其中所述第一分析路径在所述外壳内的所述长度小于所述第一分析路径的所述总长度的5％，以及所述第二分析路径在所述外壳内的所述长度小于所述第二分析路径的所述总长度的5％。

13.根据权利要求1所述的传感器，其中所述至少一个检测器系统是包括壳体和所述壳体内的分束器的多通道检测器系统。

14.根据权利要求13所述的传感器，其中所述分束器适于将入射的红外光能量分成两束，其中一束被定向到参考通道，而另一束被定向到分析通道。

15.根据权利要求1所述的传感器，其中在第一频率下对所述第一能量源进行调制，且在不同于所述第一频率的第二频率下对所述第二能量源进行调制。

16.根据权利要求1所述的传感器，其中所述反射镜系统包括界定所述第一分析路径的第一反射镜和界定所述第二分析路径的第二反射镜，其中所述第一反射镜位于第一位置处，且所述第二反射镜位于不同于所述第一位置的第二位置处，使得所述第一分析路径的长度不同于所述第二分析路径的长度。

17.根据权利要求16所述的传感器，其中所述第一分析路径和所述第二分析路径中的每一个的长度均小于一英尺。

18.根据权利要求16所述的传感器，其中所述第一分析路径和所述第二分析路径中的每一个的长度均小于六英寸。

19.根据权利要求18所述的传感器，其中所述外壳包括透射红外能量的定位于所述第一能量源、所述第二能量源、所述至少一个检测器系统与所述反射镜系统之间的窗口。

20.一种检测气体的方法，其特征在于，所述方法包括：

激励定位于外壳内的第一能量源，使得来自所述第一能量源的能量照射到定位于所述外壳外部并与所述外壳隔开的反射镜系统上，所述反射镜系统经由第一分析路径将来自所述第一能量源的能量反射到定位于所述外壳内的至少一个检测器系统，

激励定位于所述外壳内的至少第二能量源，使得来自所述第二能量源的能量照射到所述反射镜系统上，所述反射镜系统经由不同于所述第一分析路径的第二分析路径将来自所述第二能量源的能量反射到所述至少一个检测器系统，所述第一分析路径和所述第二分析路径中的每一个的长度均小于两英尺，所述第一分析路径在所述外壳内的长度小于所述第一分析路径的总长度的10％，以及所述第二分析路径在所述外壳内的长度小于所述第二分析路径的总长度的10％；以及

基于来自所述检测器系统的对应于所述第一分析路径的分析信号输出和来自所述检测器系统的对应于所述第二分析路径的分析信号输出来确定所述气体的浓度。