CN110770573A - 对目标特性的光学监测 - Google Patents

对目标特性的光学监测 Download PDF

Info

Publication number
CN110770573A
CN110770573A CN201880038361.1A CN201880038361A CN110770573A CN 110770573 A CN110770573 A CN 110770573A CN 201880038361 A CN201880038361 A CN 201880038361A CN 110770573 A CN110770573 A CN 110770573A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
optical
light
monitor
optical monitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880038361.1A
Other languages
English (en)
Inventor
达伦·T·瓦利斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cypress Semiconductor Corp
Original Assignee
Cypress Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cypress Semiconductor Corp filed Critical Cypress Semiconductor Corp
Publication of CN110770573A publication Critical patent/CN110770573A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/04—Corrosion probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/006—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/008—Monitoring fouling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/272—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration for following a reaction, e.g. for determining photometrically a reaction rate (photometric cinetic analysis)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/04—Corrosion probes
    • G01N17/043—Coupons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N2021/558—Measuring reflectivity and transmission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7773—Reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7783—Transmission, loss
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/93—Detection standards; Calibrating baseline adjustment, drift correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/064—Stray light conditioning
    • G01N2201/0642—Light traps; baffles

Abstract

一种光学监测器包括被设置在光学监测器内并暴露于环境空气的目标，其中暴露于环境空气使得目标的光学特性产生变化。光学监测器还可以包括照射目标的光发射器和基于从目标反射的或透射通过目标的光来生成信号的光学检测器。处理设备可以激活光发射器并从光学检测器接收信号。

Description

对目标特性的光学监测
相关申请的交叉引用
本申请是于2017年9月22日提交的第15/713,055号美国专利申请的国际申请，其要求于2017年6月14日提交的第62/519,651号美国临时申请的权益，以上两个申请都通过引用以其整体在此并入本文。
背景
监测对被部署在制造、医疗和保健环境、办公空间、家庭、汽车、或其他空间中的装备的不利影响可以改善该装备的操作或寿命。然而，监测对不同部件的特定影响可能会给某些系统带来挑战。
附图简述
通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解所描述的实施例及其优点。这些附图绝不限制本领域技术人员在不脱离所描述实施例的精神和范围的情况下对所描述实施例进行的形式和细节上的任何改变。
图1是可以根据一些实施例使用的光学监测器的实施例的示意图。
图2是可以根据一些实施例使用的光学监测器的实施例的侧视图的示意图。
图3是可以根据一些实施例使用的光学监测器的实施例的侧视图的示意图。
图4是可以根据一些实施例使用的光学监测器的实施例的俯视图的示意图。
图5是可以根据一些实施例使用的光学监测器的实施例的俯视图的示意图。
图6是可以根据一些实施例使用的光学监测系统的实施例的示意图。
图7是根据一些实施例描绘确定目标的特性的方法的流程图。
详细描述
腐蚀对各个系统、公司和整个经济来说都是一项显著的成本。例如，汽车、联网、和服务器装备在使用寿命期间经常被暴露在恶劣的环境中。不断增加的空气污染加上数据中心低成本的“新鲜空气”冷却使装备制造商损失了数百万的回报。对于汽车制造商来说，水渍和使用中的出现的腐蚀造成了巨大的费用。此外，例如公用事业、运输、基础设施和制造业的其他行业也将受益于低成本腐蚀监测解决方案。
在一些实施例中，本文公开的光学监测器光学地检测半导体芯片级、独立封装中的腐蚀。在一些实施例中，目标腐蚀样本位于设备空腔中。目标腐蚀样本可以是金属，或者涂覆在金属中的另一种材料，作为被监测的系统的代表性部分。因此，光学监测器可以使用目标上的腐蚀来确定系统中是否有腐蚀。在一些实施例中，目标腐蚀样本可以与外部环境光隔离。例如，一个或更多个挡板允许外部大气进入空腔。随着时间的推移，随着目标腐蚀样本被暴露到空气中，目标可能会腐蚀。
为了测试腐蚀，可以用光学发射器照射目标。在一些实施例中，光学发射器提供根据目标类型和腐蚀性空气选择的波长或光谱的光。例如，光学发射器可以提供可见光谱、红外光谱、紫外光谱、或任何其他波长的光。因此，光学监测器可以以特定环境中特定金属的特定类型的腐蚀为目标。一个或更多个光学监测器可以接收从目标反射的光。处理设备可以使用的目标的反射率的变化来确定腐蚀已经发生。在一些实施例中，来自光学监测器的数据或对腐蚀的任何确定可以从光学监测器被传输到主机系统。
在一些实施例中，光学监测器可以针对由于环境引起的变化连续地监测目标。例如，光学监测器的处理设备可以周期性地激活光发射器来照射目标。然后，光学检测器可以基于从目标反射的光或穿过目标的光生成信号。然后，处理设备可以记录数据，基于生成的信号确定是否存在腐蚀，或者将数据提供给主机系统，以便主机系统确定目标的腐蚀状态。通过周期性地重复该过程，处理设备可以创建对腐蚀状态的连续监测。
光学监测器可以具有可能影响目标因素的环境因素的输入。例如，光学监测可以具有空气中的颗粒污染物、腐蚀性气体、温度、湿度、生物制剂、或可能对目标有影响的其他环境因素的输入。
基于目标的光学特性的变化，光学监测器可以输出指示由光学检测器生成的信号的原始数据集。在一些实施例中，光学监测器可以处理从光学检测器接收的数据，以确定腐蚀或其他环境影响的程度。此外，在一些实施例中，光学监测器可以确定光学特性的变化是否满足阈值，并提供阈值已经被满足的指示。
在一些实施例中，光学监测器可以被实现为芯片级半导体器件。半导体器件可以在新制造的产品中被提供，或者作为可替换模块进行部署。例如，半导体可以被安装在新服务器、气流控制器、汽车等上，以确定这些系统内的腐蚀状态。光学监测器的腐蚀监测可用于监测汽车水腐蚀、监测服务器或联网大气腐蚀、或监测制造设施的腐蚀。
尽管是参考腐蚀进行了描述，但是本文描述的光学监测器也可以用于监测不同目标的其他环境影响。例如，通过使目标变化，光学监测器可以检测其他环境影响。在一些实施例中，光学监测器还可以使用利用不同光谱的光的光发射器或检测不同波长的光的光学检测器。例如，使用不同的样本，光学监测器也可以检测有机污染物，如真菌、霉菌、霉病、藻类、和细菌。有机污染物的检测可以被应用于广泛的行业，如医疗、餐饮、HVAC、和食品加工。
因此，本文描述的光学监测器的实施例提供了对目标的环境影响的自主监测。此外，光学监测器可以被小型化以在单个半导体芯片上提供监测器。光学监测器也可以是低成本的，并且可以通用于检测对一个或更多个目标的多种环境影响。计算机系统的部件的腐蚀会降低与系统的部件的触点或计算机系统的部件外壳的完整性。随着腐蚀的加剧，计算机系统的部件或最终整个系统发生故障的可能性也随之增加。
在一些实施例中，如本文所描述，在监测器内可以使用除光学以外的其他监测过程。例如，监测可以使用经由挡板暴露于环境空气的目标，但是使用目标上的电阻作为环境影响的指示，而不是光学测量值。在一些实施例中，这类的其他监测过程可以包括电阻、感应电阻、光偏振、氢渗透、电化学阻抗频谱、电化学噪声、电化学频率调制、零电阻电流计、伽马射线照相术、电场签名法、动电电流、声发射、腐蚀电位、氢通量监测、或化学分析。
图1示描绘了光学监测器100的实施例。在一些实施例中，光学监测器100包括目标1、光学发射器3、一个或更多个光学检测器4A和4B、控制器5、一个或更多个环境空气挡板6、发射器挡板7、以及通信接口9。光学监测器100可以允许环境空气8进入容纳目标1的腔室。
在一些实施例中，光学监测器100可以固定到被监测的系统或设置在被监测的系统附近。例如，为了监测计算机系统中的腐蚀，光学监测器100可以被固定到计算机系统上。因此，目标1可以接收到与计算机系统内相似材料相似的环境空气暴露。因此，目标1可能被预期会经历对计算机系统的部件的类似程度的腐蚀。因此，光学监测器100可以基于对目标1的腐蚀来监测计算机系统的部件的预期腐蚀。在光学监测器100监测其他系统的一些实施例中，光学监测器100可以类似地被放置在经历类似地暴露于被监测的系统的环境的定位中。基于该定位和光学监测器100执行的过程，光学监测器100可以在系统的位置处监测系统，而不移除目标1用于测试，或者使用与被监测的系统分离的其他系统。
在一些实施例中，目标1可以是将基于感兴趣的变量使反射率变化的材料。例如，为了监测腐蚀，目标1可以是金属，例如铜、银或钢。附加地，目标可以是被涂覆有金属膜的非金属材料。为了监测细菌生长，目标1将被涂覆有利于特定细菌生长的物质。对于细菌应用，目标也可以是中空和透明的，使得目标1是包含目标物质的容器。在一些实施例中，目标1可以是显微穿孔金属，其提供反射率和透射率变化的指示。目标1也可以是光学地透明的薄金属涂层，例如氧化铟锡、银纳米线、铜等，以允许检测反射率和透射率变化。为了检测生物生长，目标1可以是具有涂层的固体或透明目标，以促进生物制剂的生长。例如，被涂覆的固体目标可用于检测反射率的变化，而被涂覆的透明目标可用于检测反射率和透射率的变化。
随着时间的推移，基于目标1和环境空气8，目标1可以出现可以被光学监测器100检测到的光学特性2的变化。光学特性2的变化可能由于腐蚀、细菌生长、真菌生长、或其他环境变化引起。在一些实施例中，光学特性2的变化可以增加或减少发射光的反射率或透射率。
在一些实施例中，光发射器3提供特定波长和光谱内容的照射。不同的目标1可以对不同的发射器频率做出不同的响应。根据目标1的特性和监测到的目标1的变化，具有宽或窄带宽的发射器可能是最有效的。因此，光发射器3可以被选择为最大化从目标1反射的或透射通过目标1的光的变化。在一些实施例中，单个发射器可以被用于向目标1提供单一光谱的光。在一些实施例中，多个发射器3可以对准目标样本。例如，可以顺序激活多个发射器3，以时分复用入射在目标1上的光的频率。附加的发射器3可以增加由光学检测器4A和4B收集的数据。因此，在一些实施例中，光学监测器100可以包括单个或多个发射器3，每个发射器发射单个或多个发射体(emitter)。对于发射不同频率光的多个发射器3，这些频率可以在目标1上被时分复用或者在目标1上被频分复用。
在一些实施例中，光发射器3可以是宽带发射器。例如，光发射器3可以是可追踪的卤素光源等。在这样的实施例中，光发射器3可以具有窄带滤波器3A，其将光调谐到感兴趣的特定频率。参考图2-5讨论了光发射器3的附加实施例。
在一些实施例中，光学检测器4a、4b测量目标1的光学特性2的变化。如图1所示，光学检测器4a测量在存在腐蚀、霉菌、霉病、细菌等的情况下变化的从目标1反射的光。当使用透明样本时，光学检测器4b测量目标透射率的变化。光学检测器4A和4B被选择成使得它们的光谱灵敏度在给定目标1的感兴趣的光频率和光学特性2的变化中最大。尽管在图1中示出了具有两个光检测器4a、4b，但是光学监测器100可以具有单个光检测器(例如，光检测器4a或4b中的一个)。在一些实施例中，光学监测器100可以具有比图1所示更少或更多的光检测器。例如，可以有检测单个频率的单个检测器、检测多个频率的单个检测器、检测单个频率的多个检测器、检测多个频率的多个检测器、或光检测器的任何其他组合。此外，可以设置单个或多个光检测器来检测反射光、透射光、或反射光和透射光的组合。光检测器4a、4b的附加的实施例参考图2-5进行了讨论。
在一些实施例中，控制器5可以执行编程操作来实现光学监测器100所需的功能。例如，控制器5可以依次激活光学发射器3，并测量来自光学检测器4a、4b的输出。然后，控制器5可以存储数据或者经由通信接口9将测量数据发送给主机系统。在一些实施例中，控制器5还可以分析光学监测器上的数据。例如，控制器5可以确定来自光学检测器4a、4b的输出是否变化到足以满足阈值。例如，如果来自一个或更多个光学检测器4a、4b的一个或更多个输出落在阈值之上或之下，控制器可以触发警报。在一些实施例中，控制器5还可以测量和存储附加数据。例如，控制器5还可以测量和存储温度和湿度，以确定光学特性2的变化和诸如温度和湿度的其他环境因素(例如温度和湿度)之间的关系。
在一些实施例中，控制器5可以是处理设备。例如，处理设备可以包括一个或更多个处理器，例如微处理器、中央处理单元等。在一些实施例中，处理设备9可以是专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。此外，处理设备可以包括一个或更多个存储器设备，例如主存储器、随机存取存储器、或其他计算机可读存储介质。
在一些实施例中，光挡板6可以防止环境光干扰光学检测器4a、4b。因此，光挡板6可以允许环境空气8进入系统，同时防止光进入系统。这减少了噪声和对光检测器4a、4b检测到的光的干扰。在一些实施例中，环境空气8被允许自然流过光挡板6。在一些实施例中，风扇或其他源可用于增加通过光挡板6并与目标1相互作用的气流。在一些实施例中，可以有比图1所示更少或更多的挡板。
在一些实施例中，光学监测器200还可以包括发射器挡板7。发射器挡板7可以减少光学发射器3和光学检测器4a、4b之间的光串扰。例如，发射器挡板7可以防止来自光学发射器3的不是从目标1反射的或不透射通过目标1的光到达光学检测器4a、4b。在一些实施例中，可以有比图1所示更少或更多的发射器挡板7。
图2示描绘了光学监测器200的实施例。光学监测器200可以包括目标12和光学检测器13，其类似于参考图1的光学监测器100描述的那些。在图2中，光学监测器200可以使用垂直腔表面发射激光器10(VCSEL或“Vixel”)作为光源。与白炽灯或其他光源相比，Vixel10可以是更小的光源。Vixel10也可以比其他光源生成更少的热量和消耗更少的能量。为了装配在半导体封装中，可从衬底向上引导Vixel10，并且发射的光可从反射器11反射以照射目标12。从反射器11反射的光可以在光学检测器13的视场14内被瞄准以影响目标12。
在一些实施例中，光学监测器200的其他配置可以被用于将光从Vixel10引导到目标1。例如，目标1可以直接定位成与Vixel10的发射光成一直线。光学检测器13可以具有观察从目标12反射的光的视场14。此外，如图3所示，在透明目标12的情况下，光学检测器13可以被定位于目标12的另一侧上，或者目标12以被定位在Vixel10和光学检测器13之间。虽然图2和图3被描述为使用Vixel10，但是在一些实施例中，也可以使用其他发射源并向目标12反射。
图4描绘了具有多个光发射器15的光学监测器400的实施例的俯视图。如图4所示，光学监测器400包括多个发射器15、目标16、和光学检测器17。例如，光发射器15可以类似于参考图2描述的那些。因此，光发射器15可以包括Vixel和反射器，以将光引导到目标16处。如图4所示，光发射器15可以围绕目标16间隔开。在一些实施例中，光发射器15可以发射不同频率的光，以增加探测目标16生成的数据。在一些实施例中，如图4所示，光学检测器17可以被定位在目标12上方，如参考图2所讨论的。在一些实施例中，控制器(未示出)可以依次激活光发射器15，并依次从光学检测器17接收信号，以测量来自光发射器15的特定频率。在一些实施例中，可以有一个以上的光检测器17，使得多个光检测器17可以测量不同的频率。在一些实施例中，可以有更少或更多的光发射器15、目标16、或光学发射器17。此外，光学监测器400的部件的配置可以不同于图4所示。
图5描绘了具有多个挡板18和孔19的光学监测器500的实施例的俯视图。孔19可以允许环境空气流入容纳光发射器15、目标16、和光学检测器17的腔室。挡板18可用于防止通过孔19进入的环境光与环境空气一起与目标16相互作用。此外，一个或更多个挡板18也可以用于防止来自光发射器15的没有入射在目标16上的光污染到光学检测器17。在一些实施例中，光发射器15可以发射不同频率的光，以增加探测目标16生成的数据。在一些实施例中，如图5所示，光学检测器17可以被定位在目标12上方，如参考图2所讨论的。在一些实施例中，控制器(未示出)可以依次激活光发射器15，并依次从光学检测器17接收信号，以测量来自光发射器15的特定频率。在一些实施例中，可以有一个以上的光检测器17，使得多个光检测器17可以测量不同的频率。在一些实施例中，可以有更少或更多的光发射器15、目标16、或光学发射器17。此外，光学监测器500的部件的配置可以不同于图5所示。
图6是光学监测系统600的实施例的示意图。光学监测系统600可以包括光学监测器610、通信信道615和主机系统620。光学监测器610可以是如参考图1-5之一描述的光学监测器。例如，光学监测器610可以包括目标、光发射器、光学检测器、挡板、或如上所述的其他特征。在一些实施例中，光学监测器610监测数据中心内的服务器的腐蚀。光学监测器610可以被固定到数据中心内的一个或更多个服务器或被设置在数据中心内的一个或更多个服务器附近。光学监测器610可以监测目标的腐蚀，作为数据中心内的服务器的部件腐蚀的代理。例如，服务器的部件可以包括计算设备的外壳、计算设备之间的触点、半导体上的金属迹线、或可能受腐蚀影响的其他部件和结构。例如，触点、迹线、或外壳可能会因腐蚀而失效或降低效率。在一些实施例中，光学监测器610可以监测其他系统，并且可以被放置在通过监测作为代理的目标来提供对这种系统的部件的变化的指示的位置中。
通信信道615可以是光学监测器610和主机系统620之间的有线或无线通信信道。例如，通信信道可以包括局域网(LAN)、内联网、外联网、或因特网。光学监测器610可以具有网络接口卡(NIC)或其他通信部件，以从主机系统620传输消息或接收消息。主机系统620可以是计算机系统，例如服务器、个人计算机、平板PC、机顶盒(STB)、蜂窝电话、或能够从光学监测器610传输消息或接收消息的另一计算资源。
在一些实施例中，光学监测器610自主监测目标，以测量目标的光学特性的变化。然后，光学监测器610可以通过通信信道615将测量数据传输到主机系统620。光学监测器610可以在数据生成时传输数据，或者可以周期性地传输记录的数据。在一些实施例中，光学监测器610分析数据以表征光学数据的变化。例如，光学监测器610可以分析数据以确定腐蚀的水平。光学监测器610可以向主机系统620提供经分析的数据的指示。此外，在一些实施例中，光学监测器610可以确定由光学检测器生成的原始数据或经分析的数据是否满足一个或更多个阈值。例如，光学监测器610可以确定原始数据的一个或更多个元素是下降到阈值之上还是之下。例如，光学监测器610可以确定光强下降到阈值以下。在一些实施例中，光学监测器610可以对所接收的数据执行附加分析。例如，光学监测器610可以确定在预定的时间量或样本数量期间，在一个或更多个频率上的光学特性的变化是否已经变化超过阈值量。光学监测器610可以向主机系统620传输任何阈值被满足的指示。
在一些实施例中，主机系统620从光学监测器610接收数据并分析该数据。例如，主机系统620可以从光学检测器接收测量值的指示。然后，主机系统620可以基于接收的数据确定腐蚀、细菌或真菌生长等的水平。在一些实施例中，主机系统610可以从光学监测器610接收附加信息。此外，在一些实施例中，主机系统620可以从多个光学监测器610接收数据，并且可以基于来自多个光学监测器610的反馈来确定系统的操作。
在一些实施例中，主机系统620可以向光学监测器610传输附加命令。例如，主机系统620可以将光学监测器配置成利用来自特定光发射器的特定频率的光探测目标，设置用于探测目标的周期性时间表，请求日志数据，请求目标的一次性测量，等等。光学监测器可以接收这些命令并更新其配置或执行所请求的命令。
图7是描绘根据一些实施例的确定目标的特性的方法700的流程图。方法700可以由控制器或处理设备启动，该控制器或处理设备是参考图1-6描述的光学监测器之一的一部分。从块710开始，光学监测器照射被设置在装置内并暴露于环境空气的目标。如上所述，光学监测器可以用一个或更多个光发射器照射目标。
在块720中，光学监测器的光学检测器可以响应于接收从目标反射的或透射通过目标的光来生成测量信号。在一些实施例中，可以有单独的光学检测器来接收透射光和反射光。多个光学检测器可以基于接收的光的不同频率生成不同的测量值。在一些实施例中，光学监测器可以重复块710和720的过程，以用多个频率的光探测目标，从而从一个或更多个光学检测器生成附加数据。
在块730中，处理设备可以基于由光学检测器生成的测量信号来确定目标的物理特性的变化。例如，处理设备可以确定是否存在额外的腐蚀、细菌或真菌生长、污染等。此外，在一些实施例中，处理设备可以确定光学特性的变化满足一个或更多个阈值。
在一些实施例中，参考图6描述的主机系统可以控制方法700的过程。例如，主机系统可以传输激活光发射器的命令，并接收由光学检测器生成的原始数据。然后，主机系统可以分析数据以确定目标的一个或更多个特征。
某些实施例可被实现为可包括被储存在机器可读介质上的指令的计算机程序产品。这些指令可以被用来对通用或专用处理器编程以执行所描述的操作。机器可读介质包括用于存储或传输以机器(例如计算机)可读的形式的信息的任何机制(如，软件、处理应用)。机器可读介质可以包括但不限于：磁存储介质(例如，软盘)；光学存储介质(例如CD-ROM)；磁光存储介质；只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程存储器(例如，EPROM和EEPROM)；闪存；或适合于存储电子指令的其他类型的介质。
此外，一些实施方式可以在分布式计算环境中被实践，其中机器可读介质被存储在多于一个计算机系统上和/或由多于一个计算机系统执行。另外，在计算机系统之间传送的信息可以进出于在连接计算机系统的通信介质当中。
虽然本文方法的操作以特定的顺序示出和描述，但是每种方法的操作顺序可以被改变，使得某些操作可以以相反的顺序执行，或使得某些操作可与其他操作至少部分地同时执行。在另一实施例中，指令或不同操作的子操作可以以间歇和/或交替的方式。本文使用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等意在作为区分不同元件的标签，并且可能不一定具有根据其数字标号的序数含义。在本文使用时，术语“耦合”可意味着直接或通过一个或更多个中间部件间接连接。通过本文中所描述的各种总线提供的任意信号可与其他信号时间复用，并通过一个或更多个公共晶片上总线提供。此外，在电路部件或块之间的互连和接口可被示为总线或单信号线。总线中的每一个可以可选地是一个或更多个单信号线，并且单信号线中的每一个可以可选地是总线。
上面的描述阐述了诸如特定系统、部件、方法等的示例的许多特定细节，以便提供对本发明的若干实施例的理解。然而，对于本领域的技术人员可能明显的是，本发明的至少一些实施例可在没有这些特定细节的情况下被实践。在其他实例中，众所周知的部件或方法没有被具体描述或者是以简单的框图的形式来呈现，以避免不必要地使本发明模糊。因此，阐述的特定细节仅仅是示例性的。特定的实施方式可以与这些示例性细节不同并且仍然被视为在本发明的范围内。
要求保护的主题的实施例包括但不限于本文描述的各种操作。这些操作可由硬件部件、软件、固件、或其组合执行。
上面的描述阐述了诸如特定系统、部件、方法等的示例的许多特定细节，以便提供对所要求保护的主题的若干实施例的理解。然而，对于本领域的技术人员可能明显的是，本发明的至少一些实施方式可在没有这些特定细节的情况下被实践。在其他实例中，众所周知的部件或方法没有被具体描述或者是以简单的框图的形式来呈现。因此，阐述的特定细节仅仅是示例性的。特定的实现方式可根据这些示例性细节而变化，并且仍然被设想为在要求保护的主题的范围内。

Claims (20)

1.一种光学监测器，包括
目标，所述目标表示被监测的系统的部件，所述目标被设置在所述光学监测器内并暴露于环境空气，其中，暴露于所述环境空气使得所述目标的光学特性产生变化；
光发射器，所述光发射器被配置为照射所述目标；
光学检测器，所述光学检测器被配置为基于从所述目标反射的或透射通过所述目标的光来生成信号；和
处理设备，所述处理设备被配置为激活所述光发射器并从所述光学检测器接收所述信号。
2.根据权利要求1所述的光学监测器，还包括挡板，所述挡板被配置为向所述目标提供所述环境空气，并且阻挡环境光到达所述目标或所述光学检测器。
3.根据权利要求1所述的光学监测器，还包括挡板，所述挡板被配置为减少除了与所述目标相互作用的光之外的从所述光发射器到达所述光学检测器的光。
4.根据权利要求1所述的光学监测器，其中，所述处理设备还被配置成分析来自所述光学检测器的信号，并确定所述目标的物理特性的变化。
5.根据权利要求1所述的光学监测器，其中，所述光发射器包括垂直腔表面发射激光器。
6.根据权利要求1所述的光学监测器，还包括第二光发射器，其中，所述第二光发射器提供频率不同于所述光发射器提供的光的频率的光。
7.根据权利要求6所述的光学监测器，还包括第二光学检测器，其中，所述第二光学检测器被配置为接收所述第二频率的光。
8.根据权利要求1所述的光学监测器，其中，所述处理设备还被配置为：
确定从所述光学检测器接收的所述信号满足阈值；和
响应于确定所述信号满足阈值，生成所述阈值被满足的指示。
9.根据权利要求1所述的光学监测器，还包括通信接口，其中，处理设备被配置为通过所述通信接口与主机系统通信。
10.根据权利要求1所述的光学监测器，其中，所述目标是铜、银、钢、或被涂覆有金属膜的材料，并且所述光学特性基于所述目标的腐蚀而变化。
11.根据权利要求1所述的光学监测器，其中，所述目标是被涂覆有促进细菌生长的物质的透明目标，并且所述光学特性基于在所述目标上的细菌或霉菌的生长而变化。
12.一种方法，包括：
通过光发射器照射被设置在装置内并暴露于环境空气的目标，其中，所述目标表示被监测的系统的一个或更多个部件；
响应于接收到从所述目标反射的光，通过光学检测器生成测量信号；和
通过处理设备基于通过所述光学检测器生成的所述测量信号确定所述目标的物理特性的变化。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过第二光发射器用第二频率的光照射所述目标；和
响应于接收到从所述目标反射的所述第二频率的光，通过所述光学检测器生成第二测量信号。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过第二光发射器用第二频率的光照射所述目标；和
响应于接收到从所述目标反射的所述第二频率的光，通过第二光学检测器生成第二测量信号。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括：
确定通过所述光学检测器生成的所述测量信号满足阈值；和
响应于确定所述测量信号满足阈值，生成所述阈值被满足的指示。
16.一种系统，包括：
主机系统；和
光学监测器，所述光学监测器通过通信信道通信地耦合到所述主机系统，所述光学监测器包括：
目标，所述目标表示被监测的系统的一个或更多个部件，所述目标被设置在所述光学监测器内并暴露于环境空气，其中，暴露于所述环境空气使得所述目标的光学特性产生变化；
光发射器，所述光发射器被配置为照射所述目标；和
光学检测器，所述光学检测器被配置为基于从所述目标反射的或透射通过所述目标的光来生成信号；和
处理设备，所述处理设备被配置为控制所述光学监测器的操作。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述被监测的系统是计算机系统，并且所述目标的所述光学特性由于所述目标的腐蚀而变化。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述光学监测器的所述处理设备还被配置成：
通过所述通信信道从所述主机系统接收更新配置参数的请求；和
响应于接收到所述请求，更新所述配置参数。
19.根据权利要求16所述的系统，其中，所述目标的所述光学特性的所述变化指示所述被监测的系统的所述一个或更多个部件的触点和外壳的完整性。
20.根据权利要求16所述的系统，其中，所述主机系统被配置成：
通过所述通信信道从所述处理设备接收通过所述光学检测器生成的所述信号；和
基于通过所述光学检测器生成的所述信号确定所述被监测的系统的所述一个或更多个部件的腐蚀的水平，
其中，所述被监测的系统是数据中心内的服务器，并且所述一个或更多个部件是所述服务器中的结构。
CN201880038361.1A 2017-06-14 2018-05-14 对目标特性的光学监测 Pending CN110770573A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762519651P 2017-06-14 2017-06-14
US62/519,651 2017-06-14
US15/713,055 2017-09-22
US15/713,055 US20180364150A1 (en) 2017-06-14 2017-09-22 Optical monitoring of target characteristics
PCT/US2018/032528 WO2018231404A1 (en) 2017-06-14 2018-05-14 Optical monitoring of target characteristics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110770573A true CN110770573A (zh) 2020-02-07

Family

ID=64657229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880038361.1A Pending CN110770573A (zh) 2017-06-14 2018-05-14 对目标特性的光学监测

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20180364150A1 (zh)
CN (1) CN110770573A (zh)
DE (1) DE112018003052T5 (zh)
WO (1) WO2018231404A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114945815A (zh) 2019-10-24 2022-08-26 埃科莱布美国股份有限公司 工艺流体中在线沉积物检测的系统和方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4928313A (en) * 1985-10-25 1990-05-22 Synthetic Vision Systems, Inc. Method and system for automatically visually inspecting an article
US5332900A (en) * 1993-02-16 1994-07-26 Exxon Research & Engineering Co. On-line corrosivity monitor for petroleum products
EP0723146A1 (en) * 1992-09-14 1996-07-24 Sri International Up-converting reporters for biological and other assays using laser excitation techniques
US6381025B1 (en) * 1999-08-19 2002-04-30 Texas Tech University Interferometric detection system and method
US20040061070A1 (en) * 2000-04-11 2004-04-01 Hansen Frans Ejner Ravn Method and apparatus for detecting fluorescene of a sample
CN1516813A (zh) * 2001-04-12 2004-07-28 ����Τ�����ʹ�˾ 用于目标表征的可训练激光光学传感系统
US20050151972A1 (en) * 2004-01-14 2005-07-14 Applera Corporation Fluorescent detector with automatic changing filters
US20080199904A1 (en) * 2006-10-11 2008-08-21 Suslick Kenneth S Apparatus and method for detecting and identifying microorganisms
US20100217538A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Morteza Safai Corrosion detection and monitoring system
US20110236985A1 (en) * 2010-03-29 2011-09-29 International Business Machines Corporation Early Warning Sulfur Detection Based on Change in Fluorescence Intensity of Polymer-Bound Phosphine Compound
US20130337492A1 (en) * 2012-06-17 2013-12-19 Physical Logic Ag Method and system for real-time, non-invasive monitoring of a biological material in a sealed container
CN105579831A (zh) * 2013-09-27 2016-05-11 艺康美国股份有限公司 多通道荧光传感器及其使用方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7777287B2 (en) * 2006-07-12 2010-08-17 Micron Technology, Inc. System and apparatus providing analytical device based on solid state image sensor
US7745169B2 (en) * 2006-11-10 2010-06-29 Biolumix Inc. Device and method for the detection and enumeration of multiple groups of microorganisms
JP2017527822A (ja) * 2014-06-27 2017-09-21 パルス ヘルス エルエルシー 蛍光検出アセンブリ
US20170109895A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-20 Honeywell International Inc. Apparatus and method for measuring haze of sheet materials or other materials using off-axis detector

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4928313A (en) * 1985-10-25 1990-05-22 Synthetic Vision Systems, Inc. Method and system for automatically visually inspecting an article
EP0723146A1 (en) * 1992-09-14 1996-07-24 Sri International Up-converting reporters for biological and other assays using laser excitation techniques
US5332900A (en) * 1993-02-16 1994-07-26 Exxon Research & Engineering Co. On-line corrosivity monitor for petroleum products
US6381025B1 (en) * 1999-08-19 2002-04-30 Texas Tech University Interferometric detection system and method
US20040061070A1 (en) * 2000-04-11 2004-04-01 Hansen Frans Ejner Ravn Method and apparatus for detecting fluorescene of a sample
CN1516813A (zh) * 2001-04-12 2004-07-28 ����Τ�����ʹ�˾ 用于目标表征的可训练激光光学传感系统
US20050151972A1 (en) * 2004-01-14 2005-07-14 Applera Corporation Fluorescent detector with automatic changing filters
US20080199904A1 (en) * 2006-10-11 2008-08-21 Suslick Kenneth S Apparatus and method for detecting and identifying microorganisms
US20100217538A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Morteza Safai Corrosion detection and monitoring system
US20110236985A1 (en) * 2010-03-29 2011-09-29 International Business Machines Corporation Early Warning Sulfur Detection Based on Change in Fluorescence Intensity of Polymer-Bound Phosphine Compound
US20130337492A1 (en) * 2012-06-17 2013-12-19 Physical Logic Ag Method and system for real-time, non-invasive monitoring of a biological material in a sealed container
CN105579831A (zh) * 2013-09-27 2016-05-11 艺康美国股份有限公司 多通道荧光传感器及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190162650A1 (en) 2019-05-30
DE112018003052T5 (de) 2020-02-27
WO2018231404A1 (en) 2018-12-20
US20180364150A1 (en) 2018-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10302642B2 (en) Sensitive and rapid method for detection of low levels of LAL-reactive substances
EP2738544B1 (en) Fouling layer detection on an environmental sensor
KR20150131307A (ko) 다중 모드 유체 상태 감지용 센서 플랫폼 및 그 시스템
EP3236238A1 (en) Dual wavelength source gas detector
US20170206764A1 (en) Wide-area chamberless point smoke detector
US9709547B2 (en) Sensor unit for determining properties of a lubricant and machine element and machine assembly
US7948628B2 (en) Window cleanliness detection system
CN110770573A (zh) 对目标特性的光学监测
JP2963346B2 (ja) 潤滑油の劣化検知方法
JP2008281499A (ja) 腐食環境センサおよびセンサシステム
US20120268014A1 (en) Comparative Lighting Network
JP6287195B2 (ja) 蛍光測定装置
EP2697628B1 (en) Chemical-physical sensing device for chemical-toxicological diagnostics in real matrices
KR20220038269A (ko) 제조 과정을 통하여 제조되는 제품과 관련한 예측을 수행하는 방법
JP7020476B2 (ja) ガス検知システム、ガス検知方法及びプログラム
CN105190718A (zh) 火灾报警器
WO2024070023A1 (ja) ガス分析システム及びガス分析方法
CN112858112B (zh) 一种基于可见光的液体变质监测方法及系统
CN102901704A (zh) 用于确定至少一个物理或化学过程变量，尤其是介质的至少一个成分的浓度的光学模块
KR20220076122A (ko) 고장 예측 시스템 및 방법
GB2611857A (en) Method for monitoring an optical measuring device and optical measuring device
JP2023046439A (ja) 硫化水素による不具合リスク検出装置、硫化水素監視装置及び硫化水素濃度低減装置
CN116918346A (zh) 用于配置射频感测网络的配置模块
CN116698194A (zh) 改进的仪器监测

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination