CN104755907A

CN104755907A - 自清洁的光学传感器

Info

Publication number: CN104755907A
Application number: CN201380023453.XA
Authority: CN
Inventors: E·托克图夫; C·J·欧文; A·斯柯达; W·M·克里斯滕森
Original assignee: Ecolab USA Inc
Current assignee: Ecolab USA Inc
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: EP2844979B1; NZ700126A; WO2013165999A1; ES2675508T3; EP2844979A1; AU2016203708A1; CA3107545C; EP2844979A4; MX337080B; KR102080329B1; ES2715848T3; CN104755907B; AU2013256467A1; US20130293881A1; BR112014026374B1; US9001319B2; AU2013256467B2; AU2016203708B2; CA3107545A1; CA2872662C

Abstract

本发明涉及一种光学传感器，其可以包括传感器头，所述传感器头具有光学窗口，所述光学窗口用于将光指引到流体流动中和/或从流体接收光能。光学传感器还可以包括流动室，所述流动室包括壳体，所述壳体限定腔体，在所述腔体中可以插入传感器头。在某些示例中，流动室包括入口端口，所述入口端口限定流动喷嘴，所述流动喷嘴构造成对着传感器头的光学窗口指引进入流动室的流体。在操作中，进来的流体冲击在光学窗口上的力可以防止污染材料积聚在光学窗口上。

Description

自清洁的光学传感器

技术领域

本公开涉及光学传感器，并且更具体地，本公开涉及光学传感器流体控制。

背景技术

在各种状况下使用化学水溶液。例如，在不同的应用下，清洁水溶液用于对厨房、浴室、学校、医院、工厂和其它类似的设施清洁、消毒和/或杀菌。清洁水溶液典型地包括溶解在水中的一种或多种化学物质。化学物质给予水各种功能特性，例如，清洁特性、抗菌活性，等等。使用之前对水溶液中的化学物质的浓度的测量可以有益于理解溶液的特性和确定是否需要调节。例如，化学溶液监测会在许多工业应用中是特别有用的。在某些情况下，基本实时的监测用于确定清洁溶液中的化学物的浓度并且继而在较短的清洁时间段期间调节化学物浓度。在其它情况下，可以定期采取测量以在比较长的操作时间段期间维持溶液中的标称化学物浓度。

光学传感器是一种可以用于分析化学溶液的类型的装置。光学传感器可以通过光学窗口将光指引到流体溶液中并且通过光学窗口从流体接收光。光学传感器可以通过同一个光学窗口或不同的光学窗口指引光和接收光。不论哪种情况，光学传感器可以基于从流体溶液接收的光确定流体溶液的特征。例如，光学传感器可以基于从流体接收的光的波长和/或强度确定流体中的化学物质的浓度。

在某些应用中，光学传感器可以用于确定含有污染材料的流体的特征。在这种状况下，光学传感器的光学窗口会变得污染，限制了通过光学窗口指引的和/或接收的光量。当光受到限制时，光学传感器会不如当光学窗口比较清洁时那样准确地确定流体溶液的特征。例如，在指示流体溶液具有较低的化学物质浓度时，光学传感器会归因于从流体溶液接收的光强度减小，而不会归因于由污染干扰所导致的光量减少。

发明内容

通常，本公开涉及光学传感器和用于确定流体特征的基于光学的技术，所述流体例如是化学水溶液。在某些示例中，光学传感器包括流动室和传感器头，所述传感器头构造成插入所述流动室中。传感器头可以确定在流体流过流动室时的流体的特征。例如，传感器头可以对流体光学分析以确定流体中的化学物质的浓度。

当光学传感器用于分析含有污染材料的流体时，污染材料会沉积在光学传感器内。如果污染材料积聚在光学传感器内，污染材料会通过光学传感器减少或完全阻隔光传播到流体或者减少或完全阻隔从流体接收光。当发生这种情况时，光学传感器会不能在某些应用所要求的准确度下对流体光学分析。

在根据本公开的某些示例中，说明了一种光学传感器，所述光学传感器包括流动室，所述流动室具有入口端口，所述入口端口用于接收流体以用于由传感器头光学分析。入口端口可以限定流体喷嘴，所述流体喷嘴构造成对着传感器头的光学窗口指引进入流动室的流体。在操作中，流体可以通过入口端口行进并且从流体喷嘴排出，从而冲击传感器的光学窗口。进来的流体冲击在光学窗口上的力可以防止污染材料积聚在光学窗口上和/或帮助从光学窗口去除所积聚的污染材料。

在一个示例中，说明了一种光学传感器，所述光学传感器包括传感器头和流动室。传感器头包括第一光学窗口、第二光学窗口、至少一个光源和至少一个检测器。至少一个光源构造成通过第一光学窗口将光发射到流体流动中，并且至少一个检测器构造成通过第二光学窗口从流体流动检测荧光发射物。另外，在该示例中，流动室包括：壳体，所述壳体限定腔体，在所述腔体中插入传感器头；入口端口，所述入口端口构造成将流体流动从腔体的外部连通到腔体的内部；和出口端口，所述出口端口构造成将流体流动从腔体的内部返回连通到腔体的外部。根据该示例，入口端口限定：第一流体喷嘴，所述第一流体喷嘴构造成对着第一光学窗口指引流体流动的一部分；和第二流体喷嘴，所述第二流体喷嘴构造成对着第二光学窗口指引流体流动的一部分。

在另一个示例中，说明了一种方法，所述方法包括：通过流动室的第一流体喷嘴指引流体对着传感器头的第一光学窗口；和通过流动室的第二流体喷嘴指引流体对着传感器头的第二光学窗口。在该示例中，传感器头包括：至少一个光源，所述至少一个光源构造成通过第一光学窗口将光发射到流体流动中；和至少一个检测器，所述至少一个检测器构造成通过第二光学窗口从流体流动检测荧光发射物。

在又一个示例中，说明了一种光学传感器系统，所述光学传感器系统包括光学传感器、液体源、气体源和控制器。光学传感器包括：具有光学窗口的传感器头；至少一个光源，所述至少一个光源构造成通过光学窗口将光发射到流体流动中；和至少一个检测器，所述至少一个检测器构造成通过光学窗口从流体流动检测荧光发射物。光学传感器还包括：流动室，所述流动室具有壳体，所述壳体限定腔体，在所述腔体中插入传感器头；入口端口，所述入口端口构造成将流体流动从腔体的外部连通到腔体的内部；和出口端口，所述出口端口构造成将流体流动从腔体的内部返回连通到腔体的外部。入口端口限定流体喷嘴，所述流体喷嘴构造成对着光学窗口指引流体流动。根据该示例，液体源构造成供给通过入口端口连通的流体流动，并且气体源也构造成供给通过入口端口连通的流体流动。该示例还详细说明，控制器构造成控制气体源以将气体源放置成与流动室流体连通，从而从流动室抽空液体，并且控制器构造成控制液体源以将液体源放置成与流动室流体连通，从而通过流体喷嘴对着光学窗口指引液体通过抽空液体的流动室的空间。

在又一个示例中，说明了一种方法，所述方法包括：从光学传感器的流动室抽空液体，其中，光学传感器包括传感器头，所述传感器头具有光学窗口，所述传感器头插入流动室中，并且流动室包括入口端口，所述入口端口限定流体喷嘴，所述流体喷嘴构造成对着光学窗口指引流体。该方法还包括：使液体流过流动室的入口端口，从而通过流体喷嘴对着光学窗口指引液体通过抽空液体的流动室的空间。

在附图中和以下说明中阐述了一个或多个示例的细节。其它特征、目的和优点将从本说明书和附图及其权利要求书变得显而易见。

附图说明

图1是示出包括根据本公开的示例的光学传感器在内的示例性光学传感器系统的图解；

图2是示出可以在图1的示例性系统中使用的、示例性光学传感器的框图；

图3和图4是可以由图1和图2中的光学传感器使用的、光学传感器的示例性物理构造的示意图；

图5和图6是可以用于图3和图4的示例性光学传感器的、示例性传感器头的可替代视图；

图7是可以用于图3和图4的示例性光学传感器的、流动室的透视俯视图；

图8是沿着图7上指示的剖面线A-A得到的、图7的示例性流动室的剖视俯视图，其示出有插入室中的传感器头；

图9是沿着图7上指示的剖面线B-B得到的、图7的示例性流动室的剖视侧视图，其示出有插入室中的传感器头；

图10是沿着图7上指示的剖面线A-A得到的、图7的示例性流动室的另一个剖视俯视图，其示出有插入室中的传感器头。

具体实施方式

以下详细的说明本质上是示例性的，并且意在不以任何方式限制本发明的范围、可应用性和构造。然而，以下说明提供了用于实施本发明的示例的某些实际例证。为所选的元件提供了构造、材料、尺寸和制造处理的示例，并且采用了本领域的技术人员对于本发明已知的所有其它元件。本领域的技术人员将应认识到，所述的示例中的许多具有各种适当的可替代物。

在用于各种不同应用的各种不同工业中使用具有活性化学剂的流体。例如，在清洁工业中，含有氯或其它活性化学剂的流体溶液经常用于对各种表面和设备清洁和杀菌。在这些溶液中，活性化学剂的浓度或其它参数可以影响流体的清洁特性和杀菌特性。因此，确保流体被合适地调配和制备以用于预期应用，可以帮助确保流体在随后的使用中提供适当的清洁特性和杀菌特性。

本公开说明了一种用于确定流体介质的特征的光学传感器。尤其，本公开说明了涉及光学传感器的方法、系统和设备，所述光学传感器可以用于确定流体介质的特征，所述流体介质的特征例如是流体介质中的化学物质的浓度、流体介质的温度，等等。依据本申请，光学传感器可以实施为在线传感器，所述在线传感器从流体源连续地或定期地接收流体流动并且分析流体以基本实时地确定特征。例如，光学传感器可以经由管道、管或其它导管连接到流体流动。光学传感器可以继而从源经由导管接收流体的样本并且分析流体以确定流体的特征。

依据本申请，光学传感器可以接收含有污染材料(例如，固体颗粒)的流体以用于光学分析。随着流体穿过光学传感器，污染材料会沉积在传感器上，产生积聚的污染材料的积垢或膜。随着时间的过去，沉积在传感器上的污染材料的量会一直增加到传感器不能再准确地对穿过传感器的流体光学分析为止。例如，当光学传感器包括光学窗口时，所述光学窗口用于在分析下将光传播到流体中和/或从流体接收光，光学窗口会变得用限制光穿过光学窗口的污染材料层覆盖。这会导致光学传感器对于意欲由传感器确定的流体特征提供不准确的读取。

根据本公开中所述的技术，提供一种光学传感器，所述光学传感器具有入口端口，所述入口端口限定流体喷嘴。流体喷嘴可以布置成对着传感器的光学窗口指引进入光学传感器的流体。例如，流体喷嘴可以对着光学窗口直接指引进入光学传感器的流体，以便使进来的流体在接触传感器内的任何其它结构之前接触传感器的光学窗口。进来的流体接触光学窗口的力可以帮助阻止污染材料积聚在光学窗口上和/或帮助冲走所积聚的污染材料。不是必需从用于清洁的操作定期地移除光学传感器，而是对着光学窗口指引的流体可以执行自清洁功能。结果，光学传感器可以在不需要清洁的情况下保持处于使用中，并且/或者光学传感器可以在清洁之间呈现出延长的使用寿命。

在根据本公开的某些示例中，光学传感器包括：至少第一光学窗口，通过所述至少第一光学窗口传感器的光源将光发射到流体中；和第二光学窗口，通过所述第二光学窗口传感器的检测器从流体接收光。传感器可以将光发射到流体中以产生荧光发射物，并且检测器可以检测荧光发射物以用于确定流体的特征。在该示例中，光学传感器可以包括：第一流体喷嘴，所述第一流体喷嘴构造成对着第一光学窗口指引进来的流体流动的一部分；和第二流体喷嘴，所述第二流体喷嘴构造成对着第二光学窗口指引进来的流体流动的不同的一部分。通过提供与每个光学窗口相关联的单独的喷嘴，每个光学窗口都会在比光学传感器采用单个喷嘴以用于多个光学窗口的情况更高的压力下受到流体流冲击。这可以改进进来的流体流的清洁作用。

在当根据本公开的光学传感器用作系统的一部分时的某些实例中，光学传感器可以流体地连通到液体源以及气体源二者，所述液体源将进来的流体流动供给到传感器，所述气体源可以供给进来的流体流动。在操作期间，液体源可以将流体供给到光学传感器以用于分析。然而，周期性地，液体源会关闭，并且气体源会打开，以便使光学传感器被抽空液体和填充气体。此后，液体源可以被再打开以用液体再填充光学传感器来用于分析。当发生这种情况时，开始进入光学传感器的液体会比在光学传感器填充液体的情况更加迅速地行进通过光学传感器中的气体空间。结果，开始进来的液体会比当传感器已经填充有液体时随后进入传感器的液体更加有力地冲击传感器的光学窗口。这可以提供比较高的压力的清洁作用，帮助从光学窗口去除所积聚的污染材料。

图1是示出示例性光学传感器系统100的概念图，所述示例性光学传感器系统100可以用于分析具有荧光特性的化学溶液。系统100包括光学传感器102、控制器104、电源106和用户界面108。光学传感器102包括：流动室110，所述流动室110限定腔体，所述腔体用于接收和容纳流体流动；和传感器头112，所述传感器头112插入流动室中。传感器头112构造成随着流体穿过流动室110而确定流体的一个或多个特征，所述特征例如是流体中的化学化合物的浓度、流体的温度，等等。光学传感器102可以在操作中与控制器104通信，并且控制器104可以控制光学传感器系统100。

控制器104通信地连接到光学传感器102，并且控制器104包括处理器114和存储器116。由光学传感器102所发出的信号经由有线或无线连接而通信到控制器104，所述连接在图1的示例中示出为有线连接。存储器116存储用于运行控制器104的软件，并且也可以存储由处理器114所产生的数据或存储由处理器114例如从光学传感器102接收的数据。处理器114运行存储在存储器116中的软件以管理光学传感器102的操作。

光学传感器102的流动室110包括：入口端口，所述入口端口用于将流体从流动室的外部连通到流动室的内部；以及出口端口，所述出口端口用于将流体返回排出到流动室的外部。传感器头112(例如，可移除地或永久地)插入流动室110中，并且包括至少一个光学窗口，所述至少一个光学窗口用于将光指引到穿过流动室110的流体中和/或从流体流动接收光能。在操作中，流体进入流动室110，并且被指引越过传感器头112的光学窗口。一旦传感器头112处于流动室内，传感器头112就可以随着流体运动越过光学窗口而光学地分析流体。例如，当光学传感器102被实施为荧光计时，光学传感器可以将光指引到流体中以产生荧光发射物，并且继而检测荧光发射物以光学地分析流体。

如以下更加详细地说明的(图7至图10)，流动室110可以包括入口，所述入口限定流体喷嘴，所述流体喷嘴构造成对着传感器头的光学窗口直接指引进入流动室的流体。例如，流动室110可以包括流体喷嘴，所述流体喷嘴处于与传感器头的光学窗口相同的平面内，并且所述流体喷嘴被取向成使得进入流动室的流体在从流体喷嘴排出之后直接接触光学窗口。流体并非在从流体喷嘴排出之后接触流动室110的壁表面或其它内表面，而是流体喷嘴可以排出流体而使得流体在接触流动室内的任何其它表面之前接触传感器头112的光学窗口。在某些示例中，流动喷嘴被取向成使得由流体喷嘴所射出的流体流动的中心被指引在大约光学窗口的中心处。对着传感器头112的光学窗口指引进入流动室110的流体可以帮助减少或消除累积在光学窗口上的污垢。

光学传感器102连接到至少一个流体源，所述至少一个流体源在图1的示例中示出为两个流体源(第一流体源118和第二流体源120)。第一流体源118经由第一流体导管122与流动室110流体连通，所述第一流体导管122穿过第一阀124。第二流体源120经由第二流体导管126与流动室110流体连通，所述第二流体导管126穿过第二阀128。在光学传感器系统100的示例中，第一流体导管122和第二流体导管126流体地连通到流动室110的共用的入口端口(例如，单个入口端口)。在其它示例中，例如，其中流动室110包括多个入口端口的示例，第一流体导管122和第二流体导管126可以通过不同的入口端口流体地连通到流动室。

虽然在图1中未示出，控制器104可以通信地联接到第一阀124和第二阀128。在某些示例中，控制器104选择性地打开和关闭第一阀124和第二阀128，从而将来自第一流体源118和/或第二流体源120的流体放置与流动室110流体连通。例如，存储器116可以存储指令，所述指令当通过处理器114执行时促使控制器104选择性地打开或关闭第一阀124和/或第二阀128，从而将来自第一流体源118和/或第二流体源120的流体选择性地放置成与流动室110流体连通。当第一流体源118与流动室110流体连通时，来自第一流体源的流体可以流过流动室。相比之下，当第二流体源120与流动室110流体连通时，来自第二流体源的流体可以流过流动室。

除了控制第一阀124和第二阀128以外或代替控制第一阀124和第二阀128，控制器104可以通信地联接到一个或多个输送装置，所述一个或多个输送装置控制流体从第一流体源118和第二流体源120的输送。示例性输送装置包括泵和其它计量装置。控制器104可以起动输送装置和/或使输送装置停止以将来自第一流体源118和/或第二流体源120的流体放置成与流动室110流体连通。控制器104也可以增大和/或减小输送装置的速率以调节来自第一流体源118和/或第二流体源120的流体进入流动室110的速率。

第一流体源118和第二流体源120各自都可以提供气态流体、液态流体，或者一个流体源可以提供气态流体，而另一个流体源提供液态流体。在一个示例中，第一流体源118是气态流体源，并且第二流体源120是液态流体源。第二流体源120可以将意在用于由传感器头112光学分析的液体供给到流动室110。例如，第二流体源120可以将包括化学化合物的液体供给到流动室110，所述化学化合物向液体给予功能特性(例如，清洁特性、抗菌特性)。光学传感器102可以接收液体并且光学地分析液体以确定化学化合物的浓度，例如，以监测和/或调节液体源的成分。第一流体源118可以将气体供给到流动室110，在某些示例中，所述气体用于清洁流动室和/或从流动室清除液体。

在光学传感器102的操作期间，第二流体源120可以将含有污染材料(例如，固体颗粒)的液体供给到流动室110以用于光学分析。随着液体穿过流动室，污染材料可以积聚在流动室内并且沉积在传感器头112上。随着时间的过去，污染材料可以累积在传感器头112上达到使光学传感器102不能再准确地确定穿过流动室的液体的特征的程度。

为了帮助减少或消除光学传感器102内的污染积聚，第一流体源118可以将气体周期性地供给到流动室110以从流动室清除液体。例如，控制器104可以在光学传感器系统100的操作期间控制第一阀124和第二阀128以使液体停止流到流动室并且使气体开始流到流动室110。气体可以使液体在流动室110中位移，以便从流动室抽空液体。此后，控制器104可以恢复液态流体源和流动室之间的流体连通。进入填充气体的流动室110的液体会在室内以比当室填充流体时更高的速度行进。该进入流动室110的较高速度的流体可以帮助从流动室110内去除所积聚的污染材料，所述污染材料例如是在传感器头112的光学窗口上的污垢。

例如，光学传感器包括流动室110，所述流动室110具有流体喷嘴，所述流体喷嘴构造成对着光学窗口指引流体(例如，图7至图10)，在该光学传感器的操作期间，液体可以对着传感器头112的光学窗口从流体喷嘴排出。当流动室110与液态流体源例如第二流体源120流体连通时，可以发生这种情况。周期性地，控制器104可以关闭第二阀128以阻隔第二液态流体源120与流动室110之间的流体连通，并且控制器104也打开第一阀124以将第一气态流体源118放置成与流动室流体连通。来自第一流体源118的气体可以使液态流体在流动室110内位移，所以流动室填充气态流体，而不是填充液态流体。控制器104可以随后关闭第一流体阀124以阻隔第一气态流体源118与流动室110之间的流体连通，并且控制器104也打开第二阀128以将第二液态流体源120放置成与流动室流体连通。随着液体开始进入流动室110以再填充流动室，液体可以从流动室110的流体喷嘴排出并且在冲击传感器头112的光学窗口之前通过填充气体的空间行进。该通过填充气体的空间行进的液体可以比液体通过填充液体的同一空间行进的情况更快地行进。例如，通过填充气体的空间行进的液体可以以这样的速度行进，即，所述速度是液体通过填充液体的同一空间行进的速度的至少两倍那么快(例如，至少三倍的速度那么快，介于大约3倍和大约5倍的速度之间那么快)。结果，液体可以承载比流动室110不抽空液体的情况更多的力来用于从传感器头112的光学窗口去除所积聚的污染材料。

与流动室110的特定构造无关地，光学传感器系统100的控制器104可以控制第一流体源118和第二流体源120，以便以任何适当的频率将流体源之一交替地放置成与流动室110连通。在一个示例中，控制器104关闭第一阀124以阻隔第一气态流体源118与流动室110之间的流体连通，并且控制器104也打开第二阀128以打开第二液态流体源120与流动室之间的流体连通。控制器104可以在大于约30秒的时间段上保持第一阀124关闭和保持第二阀128打开，允许液态流体流入流动室110中和流过流动室110，所述时间段例如是大于1分钟、大于5分钟、大于1小时或在从约1分钟至约5分钟的范围内的时间段。控制器104可以随后关闭第二阀128以阻隔第二液态流体源120与流动室110之间的流体连通，并且控制器104打开第一阀124以打开第一气态流体源118与流动室之间的流体连通。控制器104可以继而在大于10秒的时间段上保持第一阀124打开和保持第二阀128关闭，所述时间段例如是大于1分钟、大于10分钟或在从约1分钟至约30分钟的范围内的时间段。上述值仅仅是示例，并且能够有和预料到其它时间范围。

在某些示例中，控制器104控制气态流体和液态流体至流动室110的供给，使得流动室填充气体的时间量除以流动室填充液体的时间量的比大于1。例如，控制器104可以控制气态流体和液态流体至流动室110的供给，以便使流动室填充气体的时间量除以流动室填充液体的时间量的比大于2、大于5、大于10或介于2和10之间。在这样的示例中，流动室110填充气体的时间段会长于流动室填充液体的时间段。在由流动室110接收的液体含有污染材料的实例中，液体穿过流动室的时间量的减少可以减少沉积在室内的污染材料的量。流动室是可以抽空液体和填充气体，而不是允许流动室110保持填充有会含有污染材料的液态流体。流动室110可以周期性地填充用于分析的液体并且继而再填充气体，这可以延长了光学传感器102在需要被去除以用于清洁之前可以保持在使用中的持续时间。

在流体穿过流动室110之后，流体可以返回到流体源或被丢弃。在图1的示例中，流动室110经由出口阀132流体连通到出口导管130并且经由排放阀136流体连通到排放导管134。在操作中，控制器104可以通信地联接到出口阀132和排放阀136以用于选择性地打开和关闭阀。例如，当第一阀124被关闭并且第二阀128被打开时，控制器104可以控制出口阀132以打开阀并且控制排放阀136以关闭阀。这会允许流体从第二流体源120流过流动室110并且经由出口导管130返回到流体源。相反地，当第一阀124被打开并且第二阀128被关闭时，控制器104可以控制出口阀132以关闭阀并且控制排放阀136以打开阀。这会允许流体流出流动室110(例如，用于从室抽空液体)并且/或者提供单独的流体路径以用于排出从流动室冲出的所积聚的污染材料。

第一流体源118和第二流体源120各自都可以是任何适当类型的流体。在第一流体源118是气态流体的示例中，气体可以是大气、氧气、氮气、二氧化碳或任何其它可接受的类型的气体。在某些示例中，气体处于大气压力下。在其它示例中，气体相对于大气压力处于正压力下。另外，在第二流体源120是液态流体的示例中，流体可以是意欲被光学分析的液体(例如，确定液体中的化学化合物的浓度)或是设置成清洁光学传感器102的液体。例如，第二流体源120可以是水或另一种用于从光学传感器102清洁污染材料的清洁流体。在其它示例中，除了提供单独的清洁液体以外或代替提供单独的清洁液体，意欲被光学分析的液体可以对着传感器头112的光学窗口指引。即，并非向光学传感器102供给单独的清洁液体以用于从传感器去除污染材料，进入光学传感器以用于分析的液体可以自身以这种方式被指引到传感器中，从而帮助减少或消除传感器内的污染物积聚。虽然图1的示例中的光学传感器系统100包括第一流体源118和第二流体源120，但是在其它示例中，光学传感器系统可以包括更少的流体源(例如，单个流体源)或更多的流体源(例如，三个、四个或更多个流体源)，并且本公开在该方面不受限制。

例如，在一个示例中，光学传感器系统100包括气态流体源、用于清洁光学传感器102的液态流体的源和待通过光学传感器102分析的液态流体的源。控制器104可以控制该系统以将气态流体源放置成与流动室110流体连通，而同时阻隔用于清洁的液态流体的源与待分析的液态流体的源之间的流体连通。这可以从流动室110抽空液体。此后，控制器104可以控制该系统以将用于清洁流动室110的液态流体的源放置成与流动室110流体连通，而同时阻隔流动到气态流体源和待分析的液态流体的源。控制器104可以随后控制该系统以将待分析的液态流体的源放置成与流动室110流体连通，而同时阻隔用于清洁的液态流体的源与待分析的液态流体的源之间的流体连通。

光学传感器系统100中的光学传感器102可以用于分析各种不同类型的液态流体。可以通过光学传感器102分析的示例性流体包括但不限于，清洁剂、消毒剂、用于工业冷却塔的冷却水、诸如杀虫剂的杀菌剂、防蚀剂、除垢剂、防污剂、洗衣液、就地清洁的清洁剂、地坪涂料、汽车护理组合物、水护理组合物、洗瓶组合物和类似物。在某些示例中，流体是含有一种或多种化学添加剂的化学水溶液。这些或其它流体可以用作第二流体源120。

在某些示例中，光学传感器102构造为具有光源的荧光计，所述光源将光能发射到流过流动室110的流体中。该流体可以响应于指引到流体中的光能而发射荧光辐射。光学传感器102可以继而检测所发射的荧光辐射并且基于所发射的荧光辐射的量级确定溶液的各种特征，所述特征例如是溶液中的一种或多种化学化合物的浓度。为了使光学传感器102能够检测荧光发射物，在这些示例中从流体源提供的液态流体可以包括呈现出荧光特征的分子。在某些示例中，流体可以包括具有一个或多个取代基的给电子基团的多环化合物和/或苯分子，所述一个或多个取代基的给电子基团例如是-OH、-NH₂和-OCH₃，所述一个或多个取代基的给电子基团可以呈现出荧光特征。依据本申请，因为由化合物给予流体的功能特性(例如，清洁特性和杀菌特性)，所以这些化合物可以本质上存在于进入光学传感器102的流体中。

除了天然荧光化合物以外或代替天然荧光化合物，液态流体可以包括荧光示踪剂(其也可以称为荧光标记)。荧光示踪剂可以被包含到流体中以特定地给予流体荧光特性。示例性荧光示踪剂化合物包括但不限于，萘二磺酸盐(NDSA)、2-萘磺酸、酸性黄7(Acid Yellow7)、1,3,6,8-芘四磺酸四钠盐(1,3,6,8-pyrenetetrasulfonic acid sodiumsalt)和荧光素。

与由流动室110所接收的流体的特定成分无关地，光学传感器102可以确定流过流动室的流体的一个或多个特征。示例性特征包括但不限于，流体内的一种或多种化学化合物的浓度、流体的温度和/或其它可以帮助确保流体被适当地调配以用于预期应用的流体特征。光学传感器102可以将所检测到的特征信息通信到控制器104。

虽然该系统100内的光学传感器102总体上说明为接收穿过光学传感器的运动流体的流动，但是在其它示例中光学传感器可以用于确定未流过光学传感器的流动室的、固定体积的流体的一个或多个特征。当光学传感器102包括具有入口端口和出口端口的流动室(图7至图10)时，入口端口和出口端口会被堵塞而产生有界限的腔体来用于保持固定(例如，非流动的)体积的流体。有界限的流动室可以用于校准光学传感器102。在校准期间，流动室可以填充具有已知特征(例如，一种或多种化学化合物的已知的浓度，已知的温度)的流体，并且光学传感器102可以确定校准溶液的推定出的特征。由光学传感器所确定的推定出的特征可以与已知的特征比较(例如，通过控制器104)并且用于校准光学传感器102。

在图1的示例中的光学传感器系统100还包括电源106、用户界面108和导管122、126、130、134。电源106将操作功率输送到光学传感器系统100的各种部件，并且在不同的示例中可以包括来自电源线或电池的功率，所述电源线例如是交流或直流电源线。用户界面108可以用于向光学传感器系统100提供输入(例如，用于改变系统的操作参数、运行校准程序)或从该系统接收输出。用户界面108通常可以包括显示屏或其它输出媒介和用户输入媒介。在某些示例中，光学传感器系统100可以经由有线或无线连接而与一个或多个远程计算装置通信。在系统100中的流体导管122、126、130、134可以是任何类型的柔性或刚硬的管材、管道或其它流体路径。

在图1的示例中，光学传感器102确定流过流动室110的流体的特征(例如，化学化合物的浓度、温度，等等)。图2是示出确定流体介质的特征的、光学传感器200的示例的框图。传感器200可以用作光学传感器系统100中的光学传感器102，或者传感器200可以用在除了光学传感器系统100之外的其它应用中。

参照图2，传感器200包括控制器220、一个或多个光发射器222(在此称为“光发射器222”)、一个或多个光检测器224(在此称为“光检测器224”)和温度传感器221。控制器220包括处理器226和存储器228。在操作中，光发射器222将光指引到流过流体通道230的流体中，并且光检测器224检测由流体所产生的荧光发射物。由光发射器222指引到流体中的光可以通过激励流体内的荧光分子的电子而产生荧光发射物，促使分子发射出可以被光检测器224检测的能量(即，发荧光)。例如，光发射器222可以在一个频率(例如，紫外线频率)下将光指引到流过流体通道230的流体中并且促使荧光分子在不同的频率(例如，可见光频率)下发射光能。在传感器200内的温度传感器221可以测量与传感器相邻(例如，与传感器接触)的流体流动的温度。在某些示例中，传感器200与外部装置通信。

存储器228存储软件和存储由控制器220所使用的或所产生的数据。例如，存储器228可以存储由控制器220所使用的数据以确定由传感器200所监测的、流体内的一种或多种化学成分的浓度。在某些示例中，存储器228存储这样的数据，即，所述数据是将由光检测器224所检测的荧光发射物与一种或多种化学成分的浓度相关的等式的形式。

处理器226运行存储在存储器228中的软件以执行归因于本公开中的传感器200和控制器220的功能。说明为在控制器220、控制器104或本公开中说明的任何其它装置内的处理器的部件各自都可以独自地或以任何适当的组合包括一个或多个处理器，例如，一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑电路，等等。

光发射器222包括至少一个光发射器，所述至少一个光发射器将光能发射到存在于流体通道230内的流体中。在某些示例中，光发射器222发射在波长范围内的光能。在其它示例中，光发射器222发射在一个或多个离散的波长下的光能。例如，光发射器222可以发射在两个、三个、四个或更多个离散的波长下的光能。

在一个示例中，光发射器222发射在紫外(UV)光谱内的光。在UV光谱内的光可以包括在从约200nm至约400nm的范围内的波长。由光发射器222所发射的光被指引到流体通道230内的流体中。响应于接收光能，流体内的荧光分子可以激励，促使分子产生荧光发射物。荧光发射物可以处于或可以不处于与由光发射器222所发射的能量不同的频率下，所述荧光发射物可以随着荧光分子内的受激电子改变能量状态而产生。由荧光分子所发射的能量可以被光检测器224检测。例如，依据流体的成分，光发射器222可以发射在约280nm至约310nm的频率范围内的光，产生在约310nm至约400nm的范围内的荧光发射物。

光发射器222可以在传感器200内以各种不同的方式实施。光发射器222可以包括一个或多个光源以激励流体内的分子。示例性光源包括发光二极管(LED)、激光器和灯。在某些示例中，光发射器222包括滤光器以过滤由光源所发射的光。滤光器可以定位在光源和流体之间并且被选择成供在一定波长范围内的光通过。在某些额外的示例中，光发射器包括准直仪，所述准直仪例如是准直透镜、遮光板或反射器，所述准直仪与光源相邻地定位以使从光源发射的光准直。瞄准仪可以减小从光源发射的光的发散，从而减小光学噪声。

传感器200还包括光检测器224。光检测器224包括至少一个光检测器，所述至少一个光检测器检测由流体通道230内的受激分子发射的荧光发射物。在某些示例中，光检测器224定位在流体通道230的与光发射器222不同的一侧上。例如，光检测器224可以定位在流体通道230的相对于光发射器222偏移了约90度的一侧上。这种布置可以减少由光发射器222发射的、通过流体通道230内的流体传播的、且通过光检测器224检测到的光的量。该传播的光可以潜在地促使与由光检测器检测到的荧光发射物干涉。

在操作中，由光检测器224检测到的光能量可以取决于流体通道230内的流体的含量。如果流体通道含有具有某些特性的流体溶液(例如，某一化学化合物和/或化学物质的某一浓度)，则光检测器224可以检测由流体发射的某一水平的荧光能量。然而，如果流体溶液具有不同的特性(例如，不同的化学化合物和/或化学物质的不同浓度)，则光检测器224可以检测由流体发射的不同水平的荧光能量。例如，如果流体通道230内的流体具有第一浓度的一种或多种荧光化学化合物，则光检测器224可以检测第一量级的荧光发射物。然而，如果流体通道230内的流体具有比第一浓度大的第二浓度的一种或多种荧光化学化合物，则光检测器224可以检测比第一量级大的第二量级的荧光发射物。

光检测器224也可以在传感器200内以各种不同的方式实施。光检测器224可以包括一个或多个光探测器，例如，光电二极管或光电倍增管，用于将光信号转化成电信号。在某些示例中，光检测器224包括透镜，所述透镜定位在流体和光探测器之间以用于使从流体接收的光能对焦和/或整形。

在图2的示例中的传感器200还包括温度传感器221。温度传感器221构造成感测穿过传感器的流动室的流体的温度。在各种示例中，温度传感器316可以是双金属机械式温度传感器、电阻温度传感器、光学温度传感器或任何其它适当类型的温度传感器。温度传感器221可以产生表示感测到的温度的量级的信号。在其它示例中，传感器200不包括温度传感器221。

控制器220控制光发射器222的操作并且接收涉及由光检测器224检测到的光量的信号。控制器220也从温度传感器221接收涉及传感器接触的流体的温度的信号。在某些示例中，控制器220例如进一步处理信号以确定穿过流体通道230的流体内的一种或多种化学物质的浓度。

在一个示例中，控制器220控制光发射器222以将辐射指引到流体中并且进一步控制光检测器224以检测由流体发射的荧光发射物。控制器220继而处理光检测信息以确定流体中的化学物质的浓度。例如，在流体包括荧光示踪剂的实例中，可以基于所确定的荧光示踪剂的浓度确定感兴趣的化学物质的浓度。控制器220可以通过将由光检测器224从具有未知示踪剂浓度的流体检测到的荧光发射物的量级与由光检测器224从具有已知示踪剂浓度的流体检测到的荧光发射物的量级来确定荧光示踪剂的浓度。控制器220可以使用以下等式(1)和(2)确定感兴趣的化学物质的浓度：

等式1：

C_{c} = C_{m} \times \frac{C_{o}}{C_{f}}

等式2：C_m＝K_m×(S_x-Z_o)

在以上等式(1)和(2)中，C_c是感兴趣的化学物质的当前浓度，C_m是感兴趣的荧光示踪剂的当前浓度，C_o是感兴趣的化学物质的标称浓度，C_f是感兴趣的荧光示踪剂的标称浓度，K_m是斜率的校正系数，S_x是当前的荧光测量信号，并且Z_o是零点漂移。控制器220还可以基于由温度传感器221测量到的温度调节所确定的感兴趣的化学物质的浓度。

传感器102(图1)和传感器200(图2)可以具有多个不同的物理构造。图3和图4是传感器300的一个示例性构造的示意图，所述传感器300可以被传感器102和传感器200所使用。传感器300包括流动室302、传感器头304、传感器盖306和锁定构件308。在图3中传感器头304示出为处于流体室302的外部并且可插入流动室302中，而在图4中传感器头示出为插入流动室302中并且经由锁定构件308固定到流动室。当传感器头304插入流动室302中并且固定到流动室302时，流动室可以限定有界限的腔体，所述有界限的腔体从流体源接收流体并且控制越过传感器头304的流体流动。例如，如以下更加详细地说明的，流动室302可以包括流体喷嘴，所述流体喷嘴对着传感器头304的光学窗口指引进入流动室302的流体。例如，当传感器实施为从流体源连续地接收运动的流体的在线传感器时，流体喷嘴可以帮助避免污染物积聚在传感器头304上和/或从传感器头去除所积聚的污染材料。

传感器300的流动室302构造成接收和容纳传感器头304。通常，传感器头304可以是可插入流动室302中且构造成感测流体室内的流体的特征的、传感器300的任何部件。在各种示例中，传感器头304可以构造成感测特征以用于确定流动室302中的流体内的一种或多种化学化合物的浓度、流体室中的流体的温度、流体室中的流体的pH和/或其它可以帮助确保流体被适当地调配以用于预期应用的流体特征，如以上参照图1和图2说明的。

图5和图6是图3中所示的示例性传感器头304的可替代视图。如图所示，传感器头304包括：传感器头壳体310；第一光学窗口312；第二光学窗口314；和至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器在所示的示例中示出为两个温度传感器316A和316B(统称为“温度传感器316”)。传感器头壳体310限定不可渗透流体的结构，所述不可渗透流体的结构可以容纳传感器300的各种部件，所述部件例如是光发射器(图2)和光检测器(图2)。传感器头壳体310可以至少部分地并且在某些情况下完全地沉浸在流体中。第一光学窗口312限定传感器头壳体310的光学透明段，通过所述光学透明段所述传感器300的光发射器可以将光指引到流动室302内的流体中，例如，以便产生荧光发射物。第二光学窗口314限定传感器头壳体310的不同的光学透明段，通过所述不同的光学透明段所述传感器300的光检测器可以接收由流动室302内的流体所发射的荧光发射物。温度传感器316构造成接触流动室302内的流体以用于确定流体的温度。

传感器头壳体310可以限定任何适当的尺寸和形状，并且传感器头壳体的尺寸和形状可以例如依据由壳体所承载的传感器的数量和布置而改变。在图5和图6的示例中，传感器头壳体310限定长形本体，所述长形本体从近侧端部318延伸到远侧端部320(即，沿着图5和图6上指示的Z方向)并且包括底部平面321。在某些示例中，传感器头壳体310限定长形本体，所述长形本体的沿着图5和图6上指示的Z方向的长度大于主要宽度(例如，沿着图5和图6上指示的X方向或Y方向)。在其它示例中，传感器头壳体310限定的长度小于壳体的主要宽度。

虽然传感器头壳体310示出为限定基本圆形的横截面形状(即，在图5和图6上指示的X-Y平面内)，但是在其它示例中，壳体可以限定其它形状。传感器头壳体310可以限定任何多边形(例如，正方形、六边形)或弧形(例如，圆形、椭圆形)的形状或者甚至多边形形状和弧形形状的组合。例如，在某些示例中，传感器头壳体310限定角切口，所述角切口朝向壳体的内部凸出。角切口可以提供用于定位第一光学窗口312和第二光学窗口314的位置，例如，以便通过一个窗口将光从光发射器指引到流体样本中和以便通过另一个窗口接收由流体样本所产生的荧光发射物。角切口也可以限定流体通道，所述流体通道用于例如当传感器头壳体310插入流动室302中(图3)并且流体流过流动室时在第一光学窗口和第二光学窗口之间指引流体。

在传感器头壳体310的示例中，壳体包括角切口322，所述角切口322由第一平面324和第二平面326限定。第一平面324和第二平面326各自都朝向传感器头壳体310的中心径向向内地延伸。第一平面324与第二平面326相交以限定两个平面之间的交会角。在某些示例中，第一平面324与第二平面326之间的交会角是大约90度，但是交会角可以大于90度或小于90度，并且将应当理解，根据本公开的传感器在该方面不受限制。

当传感器头壳体310包括角切口322时，第一光学窗口312可以定位在角切口的一侧上，而第二光学窗口314可以定位在角切口的不同的侧上。例如，如与在第一光学窗口312定位成在第二光学窗口314对面跨过180度的情况相比，这种布置可以减少由光发射器发射的、通过流体通道302内的流体传播的、且通过光检测器检测到的光的量。由光发射器所产生的、通过流体传播的、且通过光检测器检测的光会潜在地干涉光检测器检测荧光发射物的能力。

第一光学窗口312和第二光学窗口314是传感器头壳体310的光学透明部分。第一光学窗口312对于由传感器300的光发射器所发射的光频率而言会是光学透明的。第二光学窗口314对于由流体室内的流体所发射的荧光发射物频率而言会是光学透明的。在操作中，第一光学窗口312和第二光学窗口314可以提供光学路径，用于将由容纳在传感器头壳体310内的光发射器所产生的光传播到流动室302中的流体中并且用于从流体接收由容纳在传感器头壳体内的光检测器所发射的荧光发射物。

在某些示例中，第一光学窗口312和第二光学窗口314由相同的材料制造，而在其它示例中，第一光学窗口312由与用于制造第二光学窗口314的材料不同的材料制造。第一光学窗口312和/或第二光学窗口314可以包括或可以不包括透镜、棱镜或其它传播光和折射光的光学装置。例如，第一光学窗口312和/或第二光学窗口314可以由球透镜限定，所述球透镜定位在通过传感器头壳体310延伸的光学通道内。球透镜可以由玻璃、蓝宝石或其它适当的光学透明材料制造。

在图5和图6的示例中，传感器头壳体310包括用于将光传播到流体中的第一光学窗口312和用于从流体接收荧光发射物的第二光学窗口314。第一光学窗口312沿着传感器头壳体310的长度(即，沿着图5和图6上指示的Z方向)定位在与第二光学窗口314基本相同的位置处。在使用期间，流动室302内的流体(图3)可以例如通过沿着图5和图6上指示的正Z方向流动而在通过第一光学窗口312的中心延伸的光轴与通过第二光学窗口314的中心延伸的光轴之间运动。随着流体运动越过光学窗口，光发射器可以通过第一光学窗口312将光传播到流体中，促使流体中的分子激励和发荧光。在荧光流体流动越过第二光学窗口314之前，由荧光分子发射的光能可以由光检测器通过第二光学窗口314接收。

虽然在传感器头304的示例中第一光学窗口312沿着传感器头壳体310的长度定位在与第二光学窗口314基本相同的位置处，但是在其它示例中第一光学窗口312可以沿着传感器头壳体的长度与第二光学窗口314偏移。例如，第二光学窗口314可以定位成比第一光学窗口312更接近传感器头壳体310的近侧端部318。另外，虽然传感器头304示出为包括用于发射光能的单个光学窗口和用于接收光能的单个光学窗口，但是在其它示例中传感器头304可以包括更少的光学窗口(例如，单个光学窗口)或更多的光学窗口(例如，三个、四个或更多个光学窗口)，并且本公开在该方面不受限制。

在操作期间，传感器300可以从流过流动室302的流体检测荧光发射物。荧光发射物数据可以用于确定流过流动室的化学物质的浓度或用于确定流动室中的流体的其它特性。依据本申请，可以用于监测和/或调节流体特性的是这样的额外数据，即，所述额外数据是关于流过流动室302的流体的、除了可以通过荧光检测获得的内容以外的特征。为此，传感器300可以包括不同的传感器(例如，除了荧光光学传感器以外)以用于感测流动室302中的流体的不同特性。

在图5和图6中，传感器头304包括用于测量流动室302中的流体的温度的温度传感器316。温度传感器316可以感测流体的温度并且产生与感测到的温度相对应的信号。当构造有温度传感器时，温度传感器可以实施为接触式传感器，所述接触式传感器通过物理接触流体来确定流体的温度，或温度传感器可以实施为非接触式传感器，所述非接触式传感器在使传感器无需物理接触流体的情况下确定流体的温度。在其它示例中，传感器头304不包括温度传感器316。

在传感器头304的示例中，温度传感器316定位在传感器头壳体310的与光学窗口312、314不同的表面上。具体地，温度传感器316定位在传感器头壳体310的底面321上，而第一光学窗口312和第二光学窗口314定位在壳体的侧壁上。在不同的示例中，温度传感器316可以与传感器头壳体310的表面(例如，底面321)齐平、从传感器头壳体的表面向外凸出或相对于传感器头壳体的表面凹陷。

与温度传感器316相对于传感器头壳体310的特定布置无关地，流动室302内的流体可以在传感器300的操作期间与温度传感器相邻地流动。流体可以通过越过温度传感器流动并且任选地通过与温度传感器接触地流动而与温度传感器316相邻地流动，使得温度传感器可以感测流体的温度。

如以上简要地说明的，传感器300(图3)包括流动室302。流动室302构造成接收和容纳传感器头304。尤其，在图3的示例中，流动室302构造成通过使传感器头304沿着图3上示出的负Z方向运动而接收传感器头304，直到传感器头的表面邻接流体室的表面为止。邻接表面可以是传感器头壳体310的底面321(图5和图6)或传感器头的不同的表面。一旦锁定构件308被适当地定位在流动室302内，则锁定构件308可以固定在流动室302和传感器头304上以将传感器头机械地附加到流动室。

图7至图9示出流动室302的示例性构造的不同视图。图7是流动室302的透视俯视图，其示出为从室去除了传感器头304。图8是沿着图7上指示的剖面线A-A得到的流动室302的剖视俯视图(示出有插入室中的传感器头304)。图9是沿着图7上指示的剖面线B-B得到的流动室302的剖视侧视图(示出有插入室中的传感器头304)。

在所示的示例中，流动室302包括流动室壳体350、入口端口352和出口端口354。流动室壳体350限定腔体356，所述腔体356构造成(例如，其尺寸和形状设定成)接收传感器头304。入口端口352延伸通过流动室壳体350(例如，壳体的侧壁)并且构造成将流体从壳体的外部传送到壳体的内部。出口端口354延伸通过流动室壳体350(例如，壳体的侧壁)并且构造成将流体从壳体的内部返回传送到壳体的外部。在操作中，流体可以经由入口端口352进入流动室302，经过第一光学窗口312、第二光学窗口314和传感器头304的温度传感器316附近，并且经由出口端口354从流动室排出。当流动室302用在线应用中时，流体可以在一段时间连续地流过室。例如，依据流动室302的尺寸和构造，流体可以在从0.1加仑每分钟至10加仑每分钟的速率范围下流过室，但是能够有和预料到其它流动速率。

在光学传感器300的操作期间，流动室302可以例如从下游工业处理接收含有污染材料(例如，固体颗粒)和/或气泡的流体。这些污染材料和/或气泡会积聚在流动室内，阻止传感器头304适当地检测流体的特征。在根据本公开的某些示例中，流动室302的入口端口352限定至少一个流体喷嘴，所述至少一个流体喷嘴构造成对着传感器头304的光学窗口指引进入流动室302的流体。例如，在图8中，入口端口352示出为限定第一流体喷嘴355A和第二流体喷嘴355B(统称为“流体喷嘴355”)。当传感器头304(图4和图5)插入流动室302中时，第一流体喷嘴355A可以对着第一光学窗口312指引进入流动室302的流体，而第二流体喷嘴355B可以对着第二光学窗口314指引进入流动室的流体。入口端口352的流体喷嘴355可以例如通过促使进来的流体冲击传感器头的光学窗口而帮助减少或消除污染材料积聚在传感器头304上。冲击的流体可以防止污染材料积聚在传感器头304的光学窗口上和/或可以从光学窗口逐去所积聚的污染材料。

另外，例如，至少在通过传感器头光学分析之前，对着传感器头304的光学窗口指引的进来的流体可以消除或减少在流体中形成气泡。在某些应用中，随着运动通过流动室302的流体接触流动室的各种表面，会在该流体内形成气泡，例如，导致溶解的气体从溶液离开并且积聚在流动室内。这些气泡会降低可以由光学传感器300的传感器头304确定的流体特征的准确度。对着传感器头304的光学窗口指引的进入流动室302的流体可以防止气泡形成在流体中和/或允许在流体中形成气泡之前对流体光学分析。

流体喷嘴355可以是对着传感器头304的光学窗口指引进入流动室302的流体的任何结构。流体喷嘴355可以渐缩(例如，沿着图8上指示的负Y方向)以增大流体流过喷嘴的速度、可以扩张以减小流体流过喷嘴的速度或者可以沿着喷嘴的长度维持相等的横截面积。在图7至图9的示例中，流体喷嘴355从流动室302的内壁凸出到传感器头304的角切口322中。流体喷嘴355限定单个流体导管，所述单个流体导管在远侧端部处分成第一流体喷嘴355A和第二流体喷嘴355B。在其它示例中，第一流体喷嘴355A和第二流体喷嘴355B各自都可以限定分离的流体路径，所述分离的流体路径从流动室302的壁凸出。另外，在又一些其它示例中，流体喷嘴355可以不从流动室302的壁凸出。然而，在这些示例中，流体喷嘴355可以与流动室302的壁齐平或凹陷到流动室302的壁中。

流体喷嘴355限定至少一个开口(例如，在图7至图9的示例中的两个开口)，所述至少一个开口对着传感器头304的光学窗口喷射进入流动室302的流体。流体喷嘴开口的尺寸可以例如依据流动室302的尺寸和依据意欲通过流动室传送的流体量而改变。另外，流体喷嘴开口的尺寸可以依据传感器头304的光学窗口的尺寸而改变。在某些示例中，流体喷嘴355限定开口，所述开口的横截面积小于或等于传感器头304的光学窗口的横截面积。例如，在图7至图9的示例中，第一流体喷嘴355A可以限定小于第一光学窗口312的横截面积的横截面积，并且/或者第二流体喷嘴355B可以限定小于第二光学窗口314的横截面积的横截面积。第一流体喷嘴355A的横截面积可以与第二流体喷嘴355B的横截面积相同或不同。将第一流体喷嘴355A和第二流体喷嘴355B的尺寸设定成使得流体喷嘴的横截面积小于或等于第一光学窗口312和第二光学窗口314的横截面积，这样可以使进入流动室302的流体集中于光学窗口。并非对着第一光学窗口312和/或第二光学窗口314指引较大的流体流，而是使流体流集中为较小的流，这可以增大了流体流的压力和/或速度。这可以增大了流体流为去除污染材料而冲击在传感器头304的光学窗口上的力。

流体喷嘴355可以定位在沿着流动室302的各种不同的位置处，并且位置可以例如基于传感器头304的光学窗口的位置改变。在某些示例中，传感器头304包括第一光学窗口和第二光学窗口，所述第一光学窗口和第二光学窗口沿着传感器头壳体310定位在共用的平面内。共用的平面可以是共用的竖直平面(例如，图5和图6上指示的Y-Z平面)或共用的水平平面(例如，图5和图6上指示的X-Y平面)。例如，在传感器头304的示例(图5和图6)中，第一光学窗口312和第二光学窗口314定位成使共用的水平平面穿过每个光学窗口的中心。在某些示例中，流体喷嘴355可以定位在与传感器头304的光学窗口相同的平面(例如，与第一光学窗口312和第二光学窗口314二者相同的平面)内。这种位置可以将需要流体从流体喷嘴的端部行进到传感器头的光学窗口的距离最小化。

图9是流动室302的剖视侧视图，其示出有插入室中的传感器头304。在该构造中，第二流体喷嘴355B定位在与第二光学窗口314共用的或相同的平面400内。虽然在剖视图中未示出，但是第一流体喷嘴355A也可以定位在与第一光学窗口312共用的平面400内。当流体喷嘴355定位在与传感器头304的光学窗口共用的平面400内时，在操作期间流体可以在该平面内在流体喷嘴的端部和光学窗口之间(例如，线性地)行进。依据流体喷嘴相对于光学窗口的位置，定位在传感器头304的光学窗口的共用平面内的流体喷嘴355可以在操作期间将流体在流体喷嘴和光学窗口之间行进的距离减到最小。继而，这可以增大流体冲击光学窗口的力。据说，在其它示例中，流体喷嘴355不定位在与第一光学窗口312和/或第二光学窗口314共用的平面400内，并且本公开在该方面不受限制。

流体喷嘴355并且尤其流体喷嘴355的流体开口可以相对于传感器头304的光学窗口具有各种不同的取向。通常，流体喷嘴355的开口取向成使得该开口指向传感器头304的光学窗口，这可以用于对着光学窗口指引流体。当流体喷嘴355具有这种构造时，在操作期间，从流体喷嘴排出的流体可以在不接触流动室110的壁表面或其它内表面的情况下从流体喷嘴行进到传感器头304的光学窗口。然而，离开流体喷嘴355的流体可以在接触流动室302内的任何其它表面之前直接接触传感器头304的光学窗口。

进一步参照图8，第一流体喷嘴355A限定延伸通过第一流体喷嘴的中心的第一流体轴线380A，并且第二流体喷嘴355B限定延伸通过第二流体喷嘴的中心的第二流体轴线380B。第一流体轴线380A大致延伸通过第一光学窗口312的中心并且大致与其相交，以便当流体流过第一流体喷嘴355A时，离开喷嘴的流体流在光学窗口上被基本对中。第二流体轴线380B大致延伸通过第二光学窗口314的中心并且大致与其相交，以便当流体流过第二流体喷嘴355B时，离开喷嘴的流体流在光学窗口上被基本对中。在其它示例中，第一流体轴线380A和/或第二流体轴线380B可以延伸通过第一光学窗口312和/或第二光学窗口314的除了光学窗口的中心以外的不同部分，或可以根本不延伸通过光学窗口。例如，第一流体轴线380A和第二流体轴线380B可以延伸通过传感器头壳体310的壁，导致当流体流过第一流体喷嘴355A和第二流体喷嘴355B时，离开喷嘴的流体流例如在对着第一光学窗口312和第二光学窗口314流动之前冲击传感器头壳体的壁。这种构造会使进来的流体流的力在接触传感器头304的光学窗口之前消散。

在图7至图9的示例中，在流动室302的操作期间，流体进入流动室的入口端口352并且在分开到第一流体喷嘴355A和第二流体喷嘴355B中之前通过入口端口行进并且在某些示例中通过流体喷嘴355的部分行进。进入入口端口的流体的部分通过第一流体喷嘴355A排出，而进入入口端口的流体的不同部分通过第二流体喷嘴355B排出。在某些示例中，所有进入入口端口352的流体从入口端口经由第一流体喷嘴355A和第二流体喷嘴355B排出。例如，当由流体喷嘴355A限定的开口与由第二流体喷嘴355B限定的开口具有大致相同的尺寸时，进入入口端口352的流体的大约一半可以从入口端口经由第一流体喷嘴355A排出，而另一半流体从第二流体喷嘴355B排出。在流体从流体喷嘴355排出时，流体可以在接触第一光学窗口312和第二光学窗口314之前从流体喷嘴的远侧尖端通过填充有气态或液体的空间行进。

在传感器头304的操作期间，传感器头可以通过第一光学窗口312将光发射到流过流动室302的流体中并且通过第二光学窗口314从流体接收光能(例如，荧光发射物)以用于检测流体的特征。如果流体喷嘴355从流动室302的壁凸出到通过第一光学窗口312和第二光学窗口314延伸的光学路径中，则流体喷嘴会潜在地导致与传感器光干涉。因此，在某些示例中，当流体喷嘴355从流动室302的壁凸出时，流体喷嘴的尺寸设定成帮助将喷嘴的光干涉减到最小或避免该喷嘴的光干涉。

图10是沿着图7上指示的剖面线A-A得到的流动室302的另一个剖视俯视图(示出有插入室中的传感器头304，并且为了说明起见没有示出流体喷嘴355)。图10示出示例性光学区，所述示例性光学区可以由光学传感器300限定。在该示例中，第一光学窗口312构造成将光从光源投射到角切口322的第一光学区402中，并且第二光学窗口314构造成从角切口的第二光学区404接收光。第一光学区402在第一光学窗口312和第二光学窗口314附近与第二光学区404交叠。依据传感器头304的取向和设计，随着光学区延伸远离第一光学窗口312和第二光学窗口314，第一光学区402可以与第二光学区404背离，限定第三光学区406。流体喷嘴(图10中未示出)的尺寸可以设定成使得喷嘴凸出到第三光学区406中而不凸出到第一光学区402和/或第二光学区404中。这样的尺寸可以帮助将导致凸出的流体喷嘴与传感器头304光干涉的程度减到最小。

在图7至图10的示例中，光学传感器300包括两个光学窗口(光学窗口312和第二光学窗口314)。为此，流动室302在该示例中总体上说明为具有两个流体喷嘴，即，第一流体喷嘴355A和第二流体喷嘴355B。在其它示例中，流动室302可以具有更少的流体喷嘴(例如，单个流体喷嘴)或更多的流体喷嘴(例如，三个、四个或更多个流体喷嘴)，并且本公开在该方面不受限制。例如，当光学传感器300的传感器头304具有多于两个的光学窗口时，流动室302可以具有多于两个的流体喷嘴。在某些示例中，流动室302包括至少一个流体喷嘴，所述至少一个流体喷嘴与传感器头304的每个光学窗口相关联。另外，虽然第一流体喷嘴355A和第二流体喷嘴355B在图7至图10中示出为与共用的入口端口流体连通，但是在其它示例中每个流体喷嘴都可以由分离的入口端口限定，所述分离的入口端口延伸通过流动室壳体350的侧壁。不是将进入流动室302的入口端口352内的流体分隔，而是使进入流动室的流体可以从室外部的不同源分裂或提供并且使其经由不同的入口端口引入流动室中。

如以上参照图7简要地说明的，流动室302包括入口端口352和出口端口354。入口端口352构造成连接到用于将流体从源传送到流动室302内部的导管。出口端口354构造成连接到用于将流体从流动室302运走的导管。入口端口352和出口端口354可以定位在围绕流动室壳体350的周边的任何适当的位置处。在图7至图10的示例中，入口端口352定位在壳体的侧壁上，而出口端口354定位在壳体的底面上。入口端口352可以相对于出口端口354布置在其它位置处，并且本公开在该方面不受限制。

进一步参照图3，传感器300还包括传感器盖306和锁定构件308。传感器盖306可以限定这样的盖，即，所述盖容纳有传感器300的各种电气部件。例如，传感器盖306可以容纳传感器300的光发射器(例如，光发射器222)和/或光检测器(例如，光检测器224)和/或控制器(例如，控制器220)的至少部分。传感器盖306可以永久地附加到传感器300(例如，与传感器300成一体地模制)或会是可从传感器300移除的。

在某些示例中，传感器300不包括被物理地容纳在传感器内(例如，容纳在传感器盖306中)的控制器和/或其它电子部件。然而，传感器300的各种部件可以位于一个或多个壳体中，所述一个或多个壳体与传感器物理地分离并且通信地联接到传感器(例如，经由有线或无线连接)。在一个示例中，传感器300的传感器盖306是可移除的，并且传感器的传感器头304构造成连接到手持式控制器模块。在2010年3月31日提交的美国专利申请No.2011/0240887和2010年3月31日提交的美国专利申请No.2011/0242539中说明了可以与传感器300一起使用的示例性手持式控制器模块，这些专利公布的整个内容通过参考包含于此。

在操作期间，加压流体可以流过传感器300的流动室302。当传感器头304设计成可从流动室302移除时，流过流动室的加压流体会尽力将传感器头压出流体室。为此，传感器300可以包括锁定构件以将传感器头304锁定到流动室302中。

在图3的示例中，传感器300包括锁定构件308。锁定构件308可以当加压流体流过流动室时帮助防止传感器头304与流动室302脱开。在某些示例中，锁定构件308构造成通过将锁定构件拧在传感器头和流动室二者的部分上而将传感器头304固定到流动室302。在不同的示例中，锁定构件308可以构造成使用不同类型的附装部件将传感器头304固定到流动室302，所述附装部件例如是夹具、螺栓或类似物。通过将传感器头304机械地附加到流动室302，传感器300可以限定流体紧密的腔体(例如，除了入口端口352和出口端口354以外的)以用于接收和分析流体样本。

在本公开中所述的技术可以至少部分地在硬件、软件、固件或它们的任何组合中实施。例如，所述技术的各种方面可以在一个或多个处理器内实施，所述一个或多个处理器包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或任何其它等效的集成或离散逻辑电路以及这些部件的任何组合。术语“处理器”可以总体上指的是单独的或与其它逻辑电路结合的上述逻辑电路中的任一个或任一其它等效的电路。包括硬件的控制单元也可以执行本公开的技术中的一个或多个。

这种硬件、软件和固件可以在同一个装置内或在分离的装置内实施以支持本公开中所述的各种操作和功能。另外，所述的单元、模块或部件中的任一个可以一起地或分开地实施为离散的但可互操作的逻辑装置。对于如模块或单元的不同部件的说明意在强调不同的功能方面，但是不必意味着这样的模块或单元必须通过分离的硬件或软件部件来实现。然而，与一个或多个模块或单元相关联的功能可以通过分离的硬件或软件部件执行或被集成在共用的或分离的硬件或软件部件内。

本公开中所述的技术也可以在计算机可读介质中体现或编码，所述计算机可读介质例如是含有指令的非临时性计算机可读存储介质。例如，当执行指令时，在计算机可读存储介质中嵌入或编码的指令可以促使可编程处理器或其它处理器执行本发明的方法。非临时性计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储器形式，其包括例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电子可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器、硬盘、CD-ROM、软盘、磁带、磁性介质、光学介质或其它计算机可读介质。

已经说明了各种示例。这些和其它示例处于以下权利要求书的范围内。

Claims

1.一种光学传感器，其包括：

传感器头，所述传感器头包括第一光学窗口、第二光学窗口、至少一个光源和至少一个检测器，其中，所述至少一个光源构造成通过所述第一光学窗口将光发射到流体流动中，并且所述至少一个检测器构造成通过所述第二光学窗口从所述流体流动检测荧光发射物；

流动室，所述流动室包括壳体、入口端口和出口端口，所述壳体限定腔体，在所述腔体中插入所述传感器头，所述入口端口构造成将所述流体流动从所述腔体的外部连通到所述腔体的内部，所述出口端口构造成将所述流体流动从所述腔体的内部返回连通到所述腔体的外部，

其中，所述入口端口限定第一流体喷嘴和第二流体喷嘴，所述第一流体喷嘴构造成对着所述第一光学窗口指引所述流体流动的一部分，所述第二流体喷嘴构造成对着所述第二光学窗口指引所述流体流动的一部分。

2.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，所述第一光学窗口和所述第二光学窗口定位在同一平面内，并且所述第一流体喷嘴和所述第二流体喷嘴定位在与所述第一光学窗口和所述第二光学窗口相同的平面内。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一流体喷嘴限定延伸通过所述第一流体喷嘴的中心的第一流体轴线，所述第二流体喷嘴限定延伸通过所述第二流体喷嘴的中心的第二流体轴线，并且所述第一流体轴线大致与所述第一光学窗口的中心相交，并且所述第二流体轴线大致与所述第二光学窗口的中心相交。

4.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，所述传感器头包括传感器壳体，所述传感器壳体从近侧端部延伸到远侧端部，所述传感器壳体包括角切口，所述角切口通过第一平面与第二平面相交来限定，其中，所述第一光学窗口定位在所述第一平面中，并且所述第二光学窗口定位在所述第二平面上。

5.根据权利要求4所述的光学传感器，其中，所述第一平面与所述第二平面相交以限定大约90度的角，所述第一光学窗口和所述第二光学窗口在所述传感器壳体的近侧端部与远侧端部之间定位在同一平面内，并且所述第一流体喷嘴和所述第二流体喷嘴定位在与所述第一光学窗口和所述第二光学窗口相同的平面内。

6.根据权利要求4所述的光学传感器，其中，所述第一流体喷嘴和所述第二流体喷嘴远离所述流动室的壁凸出到所述角切口中。

7.根据权利要求6所述的光学传感器，其中，所述第一光学窗口构造成将光从所述至少一个光源投射到所述角切口的第一区中，所述第二光学窗口构造成从所述角切口的第二区接收光能并且将所述光能指引在所述至少一个光探测器上，并且所述第一流体喷嘴和所述第二流体喷嘴凸出到在所述第一区与所述第二区之间的所述角切口的第三区中。

8.根据权利要求7所述的光学传感器，其中，所述第一光学窗口和所述第二光学窗口各自都包括球透镜。

9.一种方法，其包括：

通过流动室的第一流体喷嘴指引流体对着传感器头的第一光学窗口；和

通过所述流动室的第二流体喷嘴指引流体对着所述传感器头的第二光学窗口，

其中，所述传感器头包括：至少一个光源，所述至少一个光源构造成通过所述第一光学窗口将光发射到流体流动中；和至少一个检测器，所述至少一个检测器构造成通过所述第二光学窗口从所述流体流动接收光能。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一光学窗口和所述第二光学窗口定位在同一平面内，并且通过所述第一流体喷嘴指引流体包括在与所述第一光学窗口相同的平面内指引流体，并且通过所述第二流体喷嘴指引流体包括在与所述第二光学窗口相同的平面内指引流体。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一流体喷嘴限定延伸通过所述第一流体喷嘴的中心的第一流体轴线，所述第二流体喷嘴限定延伸通过所述第二流体喷嘴的中心的第二流体轴线，并且通过所述第一流体喷嘴指引流体包括将流体指引成使得所述第一流体轴线大致与所述第一光学窗口的中心相交，并且通过所述第二流体喷嘴指引流体包括将流体指引成使得所述第二流体轴线大致与所述第二光学窗口的中心相交。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述传感器头包括传感器壳体，所述传感器壳体从近侧端部延伸到远侧端部，所述传感器壳体包括角切口，所述角切口通过第一平面与第二平面相交来限定，其中，所述第一光学窗口定位在所述第一平面中，并且所述第二光学窗口定位在所述第二平面上。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一流体喷嘴和所述第二流体喷嘴远离所述流动室的壁凸出到所述角切口中。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：通过所述第一光学窗口将光从所述至少一个光源投射到所述角切口的第一区中，并且通过所述第二光学窗口从所述角切口的第二区接收光能，其中，所述第一流体喷嘴和所述第二流体喷嘴凸出到在所述第一区与所述第二区之间的所述角切口的第三区中。

15.一种光学传感器系统，所述光学传感器系统包括：

光学传感器，所述光学传感器包括，

传感器头，所述传感器头包括光学窗口、至少一个光源和至少一个检测器，所述至少一个光源构造成通过所述光学窗口将光发射到流体流动中，所述至少一个检测器构造成通过所述光学窗口从所述流体流动检测荧光发射物；和

流动室，所述流动室包括壳体、入口端口和出口端口，所述壳体限定腔体，在所述腔体中插入所述传感器头，所述入口端口构造成将所述流体流动从所述腔体的外部连通到所述腔体的内部，所述出口端口构造成将所述流体流动从所述腔体的内部返回连通到所述腔体的外部，所述入口端口限定流体喷嘴，所述流体喷嘴构造成对着所述光学窗口指引所述流体流动；

液体源，所述液体源构造成供给通过所述入口端口连通的所述流体流动；

气体源，所述气体源构造成供给通过所述入口端口连通的所述流体流动；和

控制器，所述控制器构造成控制所述气体源以将所述气体源放置成与所述流动室流体连通，从而从所述流动室抽空液体，并且所述控制器构造成控制所述液体源以将所述液体源放置成与所述流动室流体连通，从而通过所述流体喷嘴对着所述光学窗口指引液体通过抽空液体的所述流动室的空间。

16.根据权利要求15所述的光学传感器系统，其中，所述传感器头的光学窗口包括第一光学窗口和第二光学窗口，所述至少一个光源构造成通过所述第一光学窗口发射光，并且所述至少一个检测器构造成通过所述第二光学窗口检测荧光发射物，并且所述流动室的流体喷嘴包括第一流体喷嘴和第二流体喷嘴，所述第一流体喷嘴构造成对着所述第一光学窗口指引所述流体流动的一部分，并且所述第二流体喷嘴构造成对着所述第二光学窗口指引所述流体流动的一部分。

17.根据权利要求16所述的光学传感器系统，其中，所述第一流体喷嘴限定延伸通过所述第一流体喷嘴的中心的第一流体轴线，所述第二流体喷嘴限定延伸通过所述第二流体喷嘴的中心的第二流体轴线，并且所述第一流体轴线大致与所述第一光学窗口的中心相交，并且所述第二流体轴线大致与所述第二光学窗口的中心相交。

18.根据权利要求16所述的光学传感器系统，其中，所述传感器头包括传感器壳体，所述传感器壳体从近侧端部延伸到远侧端部，所述传感器壳体包括角切口，所述角切口通过第一平面与第二平面相交来限定，其中，所述第一光学窗口定位在所述第一平面中，并且所述第二光学窗口定位在所述第二平面上。

19.根据权利要求18所述的光学传感器，其中，所述第一平面与所述第二平面相交以限定大约90度的角，所述第一光学窗口和所述第二光学窗口在所述传感器壳体的近侧端部与远侧端部之间定位在同一平面内，并且所述第一流体喷嘴和所述第二流体喷嘴定位在与所述第一光学窗口和所述第二光学窗口相同的平面内。

20.根据权利要求18所述的光学传感器，其中，所述第一流体喷嘴和所述第二流体喷嘴远离所述流动室的壁凸出到所述角切口中。

21.根据权利要求15所述的光学传感器，其中，所述气体源是大气。

22.根据权利要求15所述的光学传感器，还包括：第一阀，所述第一阀定位在所述气体源与所述流动室之间；和第二阀，所述第二阀定位在所述液体源与所述流动室之间，其中，所述控制器构造成控制所述液体源，从而将所述液体源放置成通过打开所述第二阀而与所述流动室流体连通，并且所述控制器还构造成控制所述气体源，从而将所述气体源放置成通过打开所述第一阀而与所述流动室流体连通。

23.一种方法，所述方法包括：

从光学传感器的流动室抽空液体，其中，所述光学传感器包括传感器头，所述传感器头具有光学窗口，所述传感器头插入所述流动室中，并且所述流动室包括入口端口，所述入口端口限定流体喷嘴，所述流体喷嘴构造成对着所述光学窗口指引流体；

使液体流过所述流动室的入口端口，从而通过所述流体喷嘴对着所述光学窗口指引液体通过抽空液体的所述流动室的空间。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，抽空流动室包括控制所述气体源以将所述气体源放置成与所述流动室流体连通，并且使液体流过入口端口包括控制所述液体源以将所述液体源放置成与所述流动室流体连通。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述气体源是大气。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，控制气体源包括控制定位在所述气体源与所述流动室之间的第一阀，并且控制液体源包括控制定位在所述液体源与所述流动室之间的第二阀。

27.根据权利要求23所述的方法，其中，所述传感器头的光学窗口包括第一光学窗口和第二光学窗口，并且所述光学传感器还包括至少一个光源和至少一个检测器，所述至少一个光源构造成通过所述第一光学窗口发射光，所述至少一个检测器构造成通过所述第二光学窗口检测荧光发射物，并且其中，所述流动室的流体喷嘴包括第一流体喷嘴和第二流体喷嘴，所述第一流体喷嘴构造成对着所述第一光学窗口指引流体，并且所述第二流体喷嘴构造成对着所述第二光学窗口指引流体。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一流体喷嘴限定延伸通过所述第一流体喷嘴的中心的第一流体轴线，所述第二流体喷嘴限定延伸通过所述第二流体喷嘴的中心的第二流体轴线，并且所述第一流体轴线大致与所述第一光学窗口的中心相交，并且所述第二流体轴线大致与所述第二光学窗口的中心相交。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述传感器头包括传感器壳体，所述传感器壳体从近侧端部延伸到远侧端部，所述传感器壳体包括角切口，所述角切口通过第一平面与第二平面相交来限定，其中，所述第一光学窗口定位在所述第一平面中，并且所述第二光学窗口定位在所述第二平面上。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述第一平面与所述第二平面相交以限定大约90度的角，所述第一光学窗口和所述第二光学窗口在所述传感器壳体的近侧端部与远侧端部之间定位在同一平面内，并且所述第一流体喷嘴和所述第二流体喷嘴定位在与所述第一光学窗口和所述第二光学窗口相同的平面内。