CN109891213A - 带环反射器的气体检测器系统 - Google Patents

带环反射器的气体检测器系统 Download PDF

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    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis

Abstract

本发明的实施方案整体涉及气体检测器系统和方法，其中气体检测器系统包括至少一个发射器(102)，该至少一个发射器被配置为发射光束路径(120)中的辐射；至少一个检测器(104)，该至少一个检测器被配置为接收所发射的辐射的至少一部分；环反射器(100)，该环反射器被配置为将所发射的辐射围绕环反射器朝向至少一个检测器引导，其中环反射器包括球形的至少一部分，并且其中环反射器被配置为允许气体流过光束路径的至少一部分；以及处理电路，该处理电路耦接到一个或多个检测器且被配置为处理来自至少一个检测器的输出。因为环反射器内的像散差，所以所发射的辐射可以聚焦在至少一个检测器处的至少两个聚焦点处。所述系统还可以包括滤光器，该滤波器被定位成使得所发射的辐射在到达至少一个检测器之前穿过滤波器。

Description

带环反射器的气体检测器系统
相关申请的交叉引用
本申请要求Bernard Fritz等人提交于2016年10月27日的名称为“平面反射环”(Planar Reflective Ring)的美国专利申请序列号15/336,364的优先权，该美国专利申请以引用方式并入本文，就如同将其全文复制在此一样。
关于联邦赞助研究或开发的声明
不适用。
缩微平片附件的引用
不适用。
背景技术
非色散红外(NDIR)检测器通常可包括IR源、样本室(包含气体样本)、样本检测器和参考检测器。检测器可包括由一种或多种目标气体决定的光学带通滤波器。样本检测器用于检测目标气体，并且参考检测器用于忽略目标气体和任何已知的干扰物。参考检测器提供基点或零，而样本检测器为信号提供差分，该差分提供仪器的实际量程值。此样本/参考方法可补偿检测器灵敏度或源中可能发生的变化。例如，源强度可因导致零点漂移的污染而改变。
利用选择源光的不同波段的方法使用两个检测器是常见的安全实践。例如，参考信号可以与样本信号结合使用，以确定辐射输出强度的任何下降，以及由于检测器结垢(例如，模糊或肮脏的窗口片等)或光路径中可能影响辐射强度的任何物质(例如，灰尘、水蒸气等)导致的强度下降。参考检测器也可用于确保正在接收辐射。如果参考检测器没有信号，则可生成辐射不存在的指示。这可有助于确保系统正常运行。相比之下，现有系统中的零响应可简单地解释为当光源实际上不工作时目标气体不存在。参考信号可用于补偿样本检测器检测到的信号，以产生具有改善准确度的响应。
发明内容
在一个实施方案中，气体检测器系统可包括至少一个发射器，该至少一个发射器被配置为在光束路径中发射辐射；至少一个检测器，该至少一个检测器被配置为接收所发射的辐射的至少一部分；环反射器，该环反射器被配置为将所发射的辐射围绕环反射器朝向至少一个检测器引导，其中该环反射器包括球形的至少一部分，并且其中该环反射器被配置为允许气体流过光束路径的至少一部分；以及处理电路，该处理电路耦接到一个或多个检测器，该一个或多个检测器被配置为处理来自一个或多个检测器的输出。
在一个实施方案中，一种用于气体检测的方法可包括生成发射器的发射辐射的光束路径；引导环反射器内发射辐射的光束路径通过气体样本；将发射辐射的光束路径围绕环反射器朝向检测器反射，其中环反射器包括球形的至少一部分；接收检测器的发射辐射的光束路径；以及基于所接收的发射辐射的光束路径确定气体样本的至少一种气体浓度。
在一个实施方案中，气体检测器系统可包括至少一个发射器，该至少一个发射器被配置为在光束路径中发射辐射；至少一个检测器，该至少一个检测器被配置为接收所发射的辐射的至少一部分，其中所发射的辐射在至少一个检测器处生成至少两个聚焦点；环反射器，该环反射器被配置为将所发射的辐射围绕环反射器朝向至少一个检测器引导，其中环反射器包括球形的至少一部分，并且其中环反射器被配置为允许气体流过光束路径的至少一部分；以及处理电路，该处理电路耦接到一个或多个检测器且被配置为处理来自一个或多个检测器的输出。
附图说明
为了更完整地理解本公开，现在结合附图和具体实施方式参考以下简要描述，其中类似的附图标号表示类似的部分。
图1A示出了根据本公开的一个实施方案的环反射器的前视图；
图1B示出了根据本公开的一个实施方案的环反射器的透视图；
图2A示出了根据本公开的一个实施方案的环反射器的侧视图；
图2B示出了根据本公开的一个实施方案的环反射器的透视图；
图3示出了根据本发明的一个实施方案的包括中心插头的环反射器的前视图；
图4A至图4B示出了根据本公开的一个实施方案的环反射器的透视图；
图5示出了根据本公开的一个实施方案的环反射器的另一个透视图；
图6是根据本公开的一个实施方案的环反射器内光路径的详细视图；
图7A示出了根据本公开的一个实施方案的环反射器的透视图；
图7B示出了根据本公开的一个实施方案的图7A的环反射器的前视图；
图7C示出了根据本公开的一个实施方案的图7A的环反射器的侧视图；
图7D示出了根据本公开的一个实施方案的图7A的环反射器的顶视图；
图8示出了根据本公开的一个实施方案的包括环反射器的检测器；
图9示出了根据本公开的一个实施方案的包括环反射器的检测器的另一个视图；
图10示出了根据本公开的一个实施方案的包括环反射器的检测器的另一个视图；
图11A至图11B示出了根据本公开的一个实施方案的检测器和一个或多个反射器的详细视图；
图12示出了根据本公开的一个实施方案的环反射器的前视图；并且
图13A至图13B示出了根据本公开的一个实施方案的组装有电子元件的环反射器的视图。
具体实施方式
首先应当理解，尽管以下示出了一个或多个实施方案的示例性实施方式，但是可以使用任何数量的技术(无论是当前己知的还是尚不存在的技术)来实现所公开的系统和方法。本公开决不应当限于下文所示的示例性实施方式、附图和技术，而是可以在所附权利要求书的范围以及其等同物的全部范围内进行修改。
以下简短术语定义应适用于整个申请文件：
术语“包括”意指包括但不限于，并且应以在专利上下文中通常使用的方式加以解释；
短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等一般意指跟在该短语后的特定特征、结构或特性可包括在本发明的至少一个实施方案中，并且可包括在本发明的不止一个实施方案中(重要的是，这类短语不一定是指相同实施方案)；
如果说明书将某物描述为“示例性的”或“示例”，则应当理解为是指非排他性的示例；
术语“约”或“大约”等在与数字一起使用时，可意指具体数字，或另选地，如本领域技术人员所理解的接近该具体数字的范围；并且
如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“有可能地”、“通常”、“任选地”、“例如”、“经常”或“可能”(或其他此类词语)被包括或具有特性，则特定部件或特征不是必须被包括或具有该特性。这种部件或特征可任选地包括在一些实施方案中，或可排除在外。
本公开的实施方案包括用于改善气体检测器中响应时间的系统和方法。气体检测器可包括球状环反射器，该球状环反射器被配置为将辐射从发射器引导到至少一个检测器，其中辐射的路径长度可由环反射器的周长确定。
用于气体检测器(诸如手持式、便携式和无线以及固定位置)的某些应用可能需要低轮廓的、薄的、小型的气体检测器。然而，有效检测可能需要一定的路径长度，尤其是在光学NDIR气体传感器中。此外，希望用于气体交换端口的大横截面面积，以允许改善传感器的响应时间。
如上所述，NDIR检测器通常可包括IR源、样本室(包含气体样本)、样本检测器和参考检测器。IR源可被调制。检测器可包括由目标气体决定的光学带通滤波器。样本检测器用于检测目标气体，并且参考检测器用于忽略目标气体和任何已知的干扰物。参考检测器提供基点或零，而样本检测器为信号提供差分，该差分提供仪器的实际量程值。此样本/参考方法可补偿检测器灵敏度或源中可能发生的变化。例如，源强度可因导致零点漂移的污染而改变。
利用选择源光不同波段的方法使用两个检测器是常见的安全实践。例如，参考信号能够用于确定辐射输出强度的任何下降，以及由于检测器结垢(例如，模糊或肮脏的窗口片等)或光路径中可能影响辐射强度的任何物质(例如，灰尘、水蒸气等)导致的强度下降。参考检测器也可用于确保正在接收辐射。如果参考检测器没有信号，则可生成辐射不存在的指示。这可有助于确保系统正常运行。相比之下，现有系统中的零响应可简单地解释为当光源实际上不工作时目标气体不存在。参考信号可用于补偿样本检测器检测到的信号，以产生具有改善准确度的响应。
现在参考图1A至图1B，示出了示例性球状环反射器100。球状环反射器100包括发射器102(或辐射源)，该发射器被配置为发射辐射，该辐射可例如包括红外(IR)辐射和/或发光二极管(LED)。在一些实施方案中，发射器102可被调制。球状环反射器100也可包括检测器104，该检测器被配置为接收发射的辐射。在一些实施方案中，球状环反射器100可包括弯曲壁110，其中来自发射器102的光束路径120可以从弯曲壁110反射并且被朝向检测器104引导。弯曲壁110可“包含”球状环反射器100内的光束路径120，从而允许光束路径120朝向检测器104聚焦，并且防止光束路径120的连续扩展。在图1所示的实施方案中，发射器102和检测器104可以“背靠背”定向。然而，也可使用发射器102和检测器104的其他定向。
在使用中，当将辐射从发射器102朝向检测器104引导时，气体可以穿过球状环反射器100。在一些实施方案中，检测器104可包括一个或多个用于目标波长和/或参考波长的滤波器。在一些实施方案中，发射器102可包括一个或多个滤波器，和/或可在球状环反射器100内使用多个滤波器。目标波长的检测可与穿过球状环反射器100的气体内目标气体的存在和/或量相关。例如，穿过球状环反射器100的气体可包括可燃气体、碳氢化合物、CO和/或CO2等。
在一些实施方案中，可以使用不同的方法将光路径120从发射器102展开到弯曲壁110。例如，在图1A中，可使用y轴展开。又如，在图1B中，可使用x轴展开。展开方法可为球状环反射器100内的光路径120的控制提供各种益处。
图2A至图2B示出了球状环反射器200，该球状环反射器可类似于上述的球状环反射器100。在图2所示的实施方案中，发射器202和检测器204可并排安装在同一表面上。球状环反射器200包括一个或多个反射器206，该反射器被配置为将辐射从发射器202朝向检测器204引导。在一些实施方案中，反射器206可为直角棱镜的一部分。在一些实施方案中，反射器206可包括反射镜。在一些实施方案中，反射器206可直接并入球状环反射器200中，其中反射器206可包括与弯曲壁210相同的材料。
将发射器202和检测器204定位在同一平面中，如图2所示，可允许球状环反射器200具有减小的厚度(或轮廓)。光束路径220可被包含在环反射器200的弯曲壁210内。在一些实施方案中，发射器202和检测器204之间的距离205可大约为3毫米(mm)。在一些实施方案中，发射器202可包括1mm乘1mm的发射器。在一些实施方案中，检测器204可包括1mm乘1mm的检测器。在一些实施方案中，球状环反射器200可包括大约为20mm的直径。这些测量和尺寸可以是示例性的，也可以使用发射器、检测器和环直径的其他尺寸。
在一些实施方案中，如图2A至图2B中所示，发射器202可以发射多种波长的辐射。在其他实施方案中，发射器202可发射单个波长或小范围的波长。在一些实施方案中，光束路径220的方向和角度可由反射器206的定向控制。光束路径220可被控制，使得光束路径220聚焦在检测器204处。
利用球形环反射器200的弯曲内表面，光束路径220的光学路径长度可大约为环的内径203的圆周。由于球状环反射器200的成像特性，因此反射的辐射光束路径220可以被限制在内环宽度201，从而允许球状环反射器200的两侧完全打开，由此为气体交换和流过提供大横截面面积。球状环反射器200可以包括第一级1比1的成像器，因此检测器204的尺寸可以与发射器202相同。因为光束路径220被球状环反射器200包含，所以不需要顶部或底部反射表面来限制辐射，这减少了所需元件的数量。
可希望使气体检测器的尺寸最小化，因此使球状环反射器200的尺寸最小化。可基于从发射器202到检测器204的吞吐效率来优化球状环反射器200的内环宽度201，其中内环宽度201和吞吐效率之间存在正线性关系。相似地，可以基于吞吐效率以及光束路径220的路径长度来优化球状环反射器200的内径203，其中内环直径203与吞吐效率之间存在负关系，但是路径长度应该是最大化的。在一些实施方案中，球状反射器环200内环的内环直径203可大约为20mm。在一些实施方案中，光束路径220(从发射器202到检测器204)的路径长度可至少大约为50mm。在一些实施方案中，光束路径220的路径长度可大约为56mm。在一些实施方案中，球状环反射器200的内环宽度201可大约为8mm。在一些实施方案中，球状环反射器200的内环宽度201可介于大约5mm和10mm之间。
图2B示出了球状环反射器200的透视图。发射器202和检测器204可位于球状环反射器200的一侧。可使用反射器206将光束路径220引导到球状环反射器200内。
图3示出了球状环反射器200，该球状环反射器包括位于球状环反射器200的中心空间内的中心插头300。球状环反射器200内的中心空间可被称为“死区”，因为光束路径220未穿过该区域。因此，当气体穿过球状环反射器200时，穿过死区的气体可能不与光束路径220中的任一者相互作用并且可能被浪费，从而导致响应时间变慢。中心插头300可以阻挡中心死区并引导气体流过光束路径220所在的区域，防止浪费流过球状环反射器200的气体。中心插头600也可对气流提供其它效应(或可提供气流控制)，诸如烟囱效应。在一些实施方案中，死区也可用于放置用于组装的气体传感器诸如电子部件的其他元件。
在一些实施方案中，发射器202和检测器204可以并排安装、背对背、相对侧或以其他定向安装。可使用球状环反射器200本身以及可选地其他反射器元件将辐射从发射器202朝向检测器204引导。
图4A至图4B示出了球状环反射器100的透视图，其中球状环反射器100还包括第二通道400，该第二通道包括第二发射器402、第二检测器404和第二光束路径420。第二光束路径420可被定向成使得第二光束路径420不干扰第一光束路径120。在一些实施方案中，第二光束路径420可以与第一光束路径120成一定角度定向。在图4A至图4B所示的实施方案中，第二光束路径420可以与第一光束路径120正交，但是在其他实施方案中，光束路径可彼此成另一角度定向。
如图5所示，在一些实施方案中，弯曲壁110可存在某些区域502，在这些区域中，辐射更多地聚焦在弯曲壁110的表面上。例如，在光束路径120的四个角处，辐射强度可高于弯曲壁110其他区域中的强度。在一些实施方案中，弯曲壁1的没有高强度辐射的区域可用于其他目的，诸如定位其他元件、电子部件、冷凝移除元件等。
参见图6，沿着球状环反射器100的中心平面限制光束路径120可因从发射器围绕较大发射角的环传播而生成次级焦点，称为像散差，其中辐射的辐射度可以聚焦在球状环反射器100内的两个点中。第一聚焦点(或位置)602可用于定位检测器104(如上所述)，且第二聚焦点(或位置)604可用作参考检测器的参考位置。换句话讲，球状环反射器100可以利用由像散差引起的本质缺陷来提供两个聚焦点602和聚焦点604，不需要额外的光学器件(诸如双反射镜或衍射元件)，从而节省了球状环反射器100的空间和成本。在检测器104处引导两个单独的光束有利于提供样本信号和参考信号。在一些实施方案中，两个“点”(或信号)602和604都可以被检测器104接收，其中检测器104可包括“样本信号”部分和“参考信号”部分。在另一个实施方案中，多个检测器204可位于球状环反射器100内。
在一些实施方案中，多个聚焦点602和聚焦点604可包括不同强度。在一些实施方案中，较低强度点可用于参考检测器，并且较高强度点可用于样本检测器。另选地，较低强度点可用于样本检测器，并且较高强度点可用于参考检测器。
图7A至图7D示出了可类似于球状环反射器200的球状环反射器700，其中发射器702和检测器704位于球状环反射器700的相对侧上，并且不位于同一平面内。可将光束路径720从发射器702朝向球状反射器环700的壁710引导，并且通过位于球状反射器环700内的一个或多个反射器706朝向检测器704引导。光束路径720可类似于上述的光束路径220。在一些实施方案中，反射器706可包括平行反射器。在一些实施方案中，球状环反射器700可以包括至少一个滤波器740，该至少一个滤波器定位成使得光束路径720在到达检测器704之前穿过滤波器740。滤波器740可被配置为过滤一个或多个波长。
在一些实施方案中，发射器702可以包括包装直径大约为5.2mm的LED。在一些实施方案中，检测器704可包括大约为5.2mm的包装直径。在一些实施方案中，球状环反射器700的中心可以是穿过中心中空的。
如图7B所示，发射器702和检测器704可位于不同平面中(并且不并排)，因为发射器702和检测器704包装的尺寸和位置将使该发射器和检测器重叠。通过将发射器702和检测器704定位在不同的平面中，该尺寸可不像它们位于相同平面中那样受到约束。
图8示出了示出了检测器800，在该检测器中可以使用球状环反射器700。球状环反射器700的壁710是透明的，以显示内部部件。检测器800可包括顶板804和底板806，该底板包括附加部件。在一些实施方案中，发射器702可安装在底板806上并且检测器704可安装在顶板804上。在一些实施方案中，反射器706可位于顶板804和底板806之间。在一些实施方案中，发射器702和检测器704可附接到引线802，该引线可允许控制到/从发射器702和检测器704的输入和输出。在一些实施方案中，检测器800可包括处理电路810(该处理电路可为一个或多个印刷电路板)。在一些实施方案中，检测器800可包括气体入口814和气体出口812，其中气体可以穿过球状环反射器700。
图9至图10示出了检测器800的附加视图。在图9中，顶板804附接到球状环反射器700。在图10中，检测器800与顶板804和底板806组装在一起。另外，滤波器740可被定位成使得滤波器740是可移除的，其中滤波器740可被交换，以与多个滤波器一起完成测试。在一个替代实施方案中，滤波器740可以更永久性地并入检测器800。
在一些实施方案中，球状环反射器700可包括丙烯材料。在一些实施方案中，球状环反射器700可包括铜材料。在一些实施方案中，球状环反射器700可包括任何合适的反射材料。环可由许多材料制成，其中可对材料进行处理以改善环内表面光洁度和表面反射率。在一些实施方案中，可将反射涂层施加到环(诸如金或铬)上，使得光能够有效地从表面反射，并且可以基于波长和性能来选择。
在图8至图10中，球状环反射器700被示出为组装在检测器装置内。然而，在其他实施方案中，球状环反射器100、200和/或700可安装在开口管内，其中不需要顶板或底板包含发射器的发射辐射。
参见图11A至图11B，示出了球状环反射器100内的检测器1104和反射器1106的详细视图。检测器1104可类似于上述检测器104、204、704。在一些实施方案中，反射器1106可被配置为控制由所发射的辐射生成的两个聚焦点1110和1112。在图11A中，可希望在两个聚焦点1110和1112之间提供更多的分离，因此双反射镜可用作反射器1106。在图11B中，可希望为两个聚焦点1110和1112提供大约相等的强度，因此衍射光栅可以用作反射器1106。图11A至图11B示出了用反射器1106控制两个聚焦点1110和1112的示例，但也可使用其他变型。在一些实施方案中，反射器1106可被选择或设计成在检测器1104上生成单个聚焦点。
参见图12，示出了球状环反射器1200的另一个实施方案，其包括发射器1202和检测器1204，其中发射器1202的光束路径1220从球状环反射器1200的弯曲壁1210朝向检测器1204反射。图12示出了由于光束路径1220的传播，光束路径1220如何在检测器1204处生成多于一个聚焦点。
图13A至图13B示出了组装有电子部件(包括PCB 1306)的环反射器1200。发射器1202和检测器1204可附接到一个或多个连接器1302和1304，该连接器被配置为允许发射器1202、检测器1204和PCB 1306之间的通信。如上所述，电子部件1302和电子部件1304中的一者或多者可位于环反射器1200的中心死区内。
在第一实施方案中，气体检测器系统可包括至少一个发射器，该至少一个发射器被配置为在光束路径中发射辐射；至少一个检测器，该至少一个检测器被配置为接收所发射的辐射的至少一部分；环反射器，该环反射器被配置为将所发射的辐射围绕环反射器朝向至少一个检测器引导，其中该环反射器包括球形的至少一部分，并且其中该环反射器被配置为允许气体流过光束路径的至少一部分；以及处理电路，该处理电路耦接到一个或多个检测器且被配置为处理来自一个或多个检测器的输出。
第二实施方案可包括根据第一实施方案所述的气体检测器系统，还包括一个或多个反射器，该一个或多个反射器被配置为将光束路径从发射器朝向环反射器的壁引导。
第三实施方案可包括根据第一实施方案或第二实施方案所述的气体检测器系统，还包括一个或多个反射器，该一个或多个反射器被配置为将光束路径朝向至少一个检测器引导。
第四实施方案可包括根据第三实施方案所述的气体检测器系统，其中一个或多个反射器包括直角棱镜。
第五实施方案可包括根据第三实施方案或第四实施方案所述的气体检测器系统，其中一个或多个反射器包括两个平行反射镜。
第六实施方案可包括根据第一实施方案至第五实施方案中任一项所述的气体检测器系统，其中所发射的辐射在至少一个检测器处生成至少两个聚焦点。
第七实施方案可包括根据第六实施方案所述的气体检测器系统，其中第一聚焦点用于样本信号并且第二聚焦点用于参考信号。
第八实施方案可包括根据第一实施方案至第七实施方案中任一项所述的气体检测器系统，其中发射器和检测器在同一平面中并排定向。
第九实施方案可包括根据第一实施方案至第八实施方案中任一项所述的气体检测器系统，其中发射器和检测器在环反射器内在不同平面中彼此相对定向。
第十实施方案可包括根据第一实施方案至第九实施方案中任一项所述的气体检测器系统，还包括至少一个滤波器，该至少一个滤波器被定位成使得所发射的辐射在到达检测器之前穿过滤波器。
第十一实施方案可包括根据第一实施方案至第十实施方案中任一项所述的气体检测器系统，还包括第二发射器，该第二发射器被配置为在第二光束路径中发射辐射；以及第二检测器，该第二检测器被配置为接收第二光束路径中所发射的辐射的至少一部分，其中第二光束路径与第一光束路径成一角度定向。
第十二实施方案可包括根据第一实施方案至第十一实施方案中任一项所述的气体检测器系统，还包括插头，该插头被配置为使流过环反射器内死区的气流最小化。
第十三实施方案可包括根据第一实施方案至第十二实施方案中任一项所述的气体检测器系统，其中环反射器包括介于大约10毫米至20毫米之间的直径。
第十四实施方案可包括根据第一实施方案至第十三实施方案中任一项所述的气体检测器系统，其中环反射器包括介于大约5毫米和10毫米之间的宽度。
在第十五实施方案中，用于气体检测的方法可包括生成发射器的发射辐射的光束路径；引导环反射器内发射辐射的光束路径通过气体样本；将发射辐射的光束路径围绕环反射器朝向检测器反射，其中环反射器包括球形的至少一部分；接收检测器的发射辐射的光束路径；以及基于所接收的发射辐射的光束路径确定气体样本的至少一种气体浓度。
第十六实施方案可包括根据第十五实施方案所述的方法，还包括经由位于发射器和检测器之间的滤波器对光束路径进行过滤。
第十七实施方案可包括根据第十五实施方案或第十六实施方案所述的方法，还包括通过检测器从光束路径接收两个聚焦点，其中两个聚焦点由环反射器内的像散差生成。
第十八实施方案可包括根据第十五实施方案至第十七实施方案中任一项所述的方法，其中第一聚焦点用于确定样本信号并且其中第二聚焦点用于确定参考信号。
在第十九实施方案中，气体检测器系统可包括至少一个发射器，该至少一个发射器被配置为在光束路径中发射辐射；至少一个检测器，该至少一个检测器被配置为接收所发射的辐射的至少一部分，其中所发射的辐射在至少一个检测器处生成至少两个聚焦点；环反射器，该环反射器被配置为将所发射的辐射围绕环反射器朝向至少一个检测器引导，其中环反射器包括球形的至少一部分，并且其中环反射器被配置为允许气体流过光束路径的至少一部分；以及处理电路，该处理电路耦接到一个或多个检测器且被配置为处理来自一个或多个检测器的输出。
第二十实施方案可包括根据第十九实施方案所述的气体检测系统，其中光束路径的路径长度为至少大约20毫米。
尽管上文已经示出和描述了根据本文所公开的原理的各种实施方案，但在不脱离本公开的实质和教导的情况下，本领域的技术人员可以对其做出修改。本文所述的实施方案仅是代表性的而并非意在进行限制。许多变化、组合和修改都是可能的，且在本公开的范围之内。由于合并、整合和/或省略一个或多个实施方案的特征而得到的替代实施方案也在本公开的范围之内。因此，保护范围不受上面给出的描述的限制，而是由以下的权利要求限定，该范围包括权利要求书的主题的所有等价物。每一项权利要求作为进一步的公开内容并入说明书中，且权利要求书为一个或多个本发明的一个或多个实施方案。此外，任何上述优点和特征可涉及特定实施方案，但不应将这些公布的权利要求书的应用限制为实现任何或所有以上优点或具有任何或所有以上特征的方法和结构。
另外，本文所使用的章节标题是为了与37C.F.R.1.77的建议一致或者提供组织线索。这些标题不应限制或表征可以从本公开公布的任何权利要求书中所阐述的一个或多个发明。具体地并且以举例的方式，尽管标题可能是指“技术领域”，但权利要求书不应被该标题下所选择的语言限制为描述所谓的领域。此外，“背景技术”中的技术的描述不应被解读为承认某项技术是本公开中的任何一个或多个发明的现有技术。“发明内容”也不应被认为是在公布的权利要求中所阐述的一个或多个发明的限制性表征。此外，本公开中对单数形式的“发明”的任何提及不应被用于证明在本公开中仅有一个新颖点。根据从本公开公布的多个权利要求的限制，可以阐述多个发明，并且这些权利要求相应地限定了由其保护的一个或多个发明及其等同形式。在所有情况下，这些权利要求的范围应根据本公开按照权利要求自身的优点来考虑，而不应受到本文所陈述的标题的限制。
应当理解，使用广义的术语如“包含”、“包括”和“具有”提供对狭义的术语如“由…组成”、“基本上由…组成”和“基本上由…构成”的支持。针对实施方案的任何元件使用术语“任选地”、“可”、“可能”、“有可能地”等意指该元件是不需要的，或另选地，该元件是需要的，两种替代方案均在一个或多个实施方案的范围之内。另外，对示例的提及仅仅用于说明目的，并非意在是排他性的。
尽管本公开中提供了若干实施方案，但应当理解，在不脱离本公开的实质或范围的情况下可以通过许多其他具体形式来体现所公开的系统和方法。本发明示例应被认为是例示性的而非限制性的，并且本发明并非局限于本文中给出的细节。例如，可以将各种元件或部件结合或集成到另一个系统中，或者可以省略或不实现某些特征。
此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将在各个实施方案中被描述和示出为分立或独立的技术、系统、子系统和方法与其他系统、模块、技术或方法结合或集成。被示出或讨论为彼此直接耦合或通信的其他项可以通过一些接口、设备或中间部件间接耦合或通信，而不论是通过电、机械还是其他方式进行这种耦合或通信。本领域技术人员可确定并且在不脱离本文所公开的实质和范围的情况下可以做出变化、替换和变更的其他示例。

Claims (15)

1.一种气体检测器系统(800)，包括：
至少一个发射器(102)，所述至少一个发射器被配置为在光束路径(120)中发射辐射；
至少一个检测器(104)，所述至少一个检测器被配置为接收所发射的辐射的至少一部分；
环反射器(100)，所述环反射器被配置为将所发射的辐射围绕所述环发射器朝向所述至少一个检测器(104)引导，其中所述环反射器(100)包括球形的至少一部分，并且其中所述环反射器(100)被配置为允许气体流过所述光束路径(120)的至少一部分；和
处理电路(810)，所述处理电路耦接到所述一个或多个检测器(104)且被配置为处理来自所述一个或多个检测器(104)的输出。
2.根据权利要求1所述的气体检测器系统(800)，还包括一个或多个反射器(206)，所述一个或多个反射器被配置为将所述光束路径(220)从所述发射器(202)朝向所述环反射器(200)的壁(210)引导。
3.根据权利要求1所述的气体检测器系统(800)，还包括一个或多个反射器(206)，所述一个或多个反射器被配置为将所述光束路径(220)朝向所述至少一个检测器(204)引导。
4.根据权利要求3所述的气体检测器系统，其中所述一个或多个反射器(206)包括直角棱镜。
5.根据权利要求3所述的气体检测器系统，其中所述一个或多个反射器(706)包括两个平行反射镜。
6.根据权利要求1所述的气体检测器系统，其中所发射的辐射在所述至少一个检测器(104)处生成至少两个聚焦点(604和602)，并且其中第一聚焦点用于样本信号且第二聚焦点用于参考信号。
7.根据权利要求1所述的气体检测器系统，其中所述发射器(202)和所述检测器(204)在同一平面中并排定向。
8.根据权利要求1所述的气体检测器系统，其中所述发射器(702)和所述检测器(704)在所述环反射器(700)内在不同平面中彼此相对定向。
9.根据权利要求1所述的气体检测器系统，还包括至少一个滤波器(740)，所述至少一个滤波器被定位成使得所发射的辐射在到达所述检测器(704)之前穿过所述滤波器(740)。
10.根据权利要求1所述的气体检测器系统，还包括：
第二发射器(402)，所述第二发射器被配置为在第二光束路径(420)中发射辐射；和
第二检测器(404)，所述第二检测器被配置为接收所述第二光束路径(420)中所发射的辐射的至少一部分，其中所述第二光束路径(420)与所述第一光束路径(120)成一角度定向。
11.根据权利要求1所述的气体检测器系统，还包括插头(600)，所述插头被配置为使流过所述环反射器(200)内死区的气流最小化。
12.一种用于气体检测的方法，包括：
生成发射器的发射辐射的光束路径；
引导环反射器内所述发射辐射的光束路径通过气体样本；
将所述发射辐射的光束路径围绕所述环反射器朝向检测器反射，其中所述环反射器包括球形的至少一部分；
接收所述检测器的所述发射辐射的光束路径；以及
基于所接收的发射辐射的光束路径来确定所述气体样本的所述至少一种气体浓度。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括经由位于所述发射器和所述检测器之间的滤波器对所述光束路径进行过滤。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括通过所述检测器从所述光束路径接收两个聚焦点，其中所述两个聚焦点由所述环反射器内的像散差生成。
15.根据权利要求12所述的方法，其中第一聚焦点用于确定样本信号并且其中第二聚焦点用于确定参考信号。
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