具有气体分离采样气流的气体传感器的探头制造技术

描述了一种用于包括光线发射器和检测器的IR或UV传感器的探头，该探头包括透镜(2)。检测器检测所发射光线在经过了待测量的气体(6)之后的光谱。本发明专利技术的传感器尤其适用于例如测量排气的恶劣环境或侵蚀环境(例如在船中、车辆中、烟囱中等)，并且包括针对精巧的光学零件的净化气体保护以防止来自排气气体的颗粒等沉积在这些光学器件上。传感器进一步具有来自待测量的气体的采样气流，该采样气流被适配成防止净化气体(7)干扰测量，其中采样气体被分成至少两股流动(6a、6b、6c)，其中一股流动(6c)被适配成用于防止净化气体影响测量区域(5)中的测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
描述了一种用于包括光线发射器和检测器的IR或UV传感器的探头，该探头包括透镜。检测器检测所发射的光线在经过了待测量的气体之后的光谱。本专利技术的传感器尤其适用于例如测量排气的恶劣环境或侵蚀环境(例如在船中、车辆中、烟囱中等)，并且包括针对精巧的光学零件的净化气体保护以防止来自排气气体的颗粒等沉积在这些光学器件上。传感器进一步具有来自待测量的气体的采样气流，该采样气流被适配成防止净化气体干扰测量，其中采样气体被分离成至少两股流动，其中一股流动被适配成用于防止净化气体影响测量区域中的测量。
技术介绍
在US2008/0283753中描述了基于测量由气体对发射光线的光谱吸收的气体传感器的一个实例，其中第一过滤器的通带被安排在第二过滤器的通带内，并且评估装置形成信号的差别并且将其针对信号而标准化。然而，在相对恶劣的环境(例如，船中、车辆中等的排气系统)中使用这样的传感器会将精巧的零件环境曝露在可能包括会对其造成伤害或仅减少其寿命的宽范围的颗粒和气体的排气管内。一个选项将是用视镜保护这些零件，使得其变得与恶劣环境隔离，但是由于颗粒等的沉降，这些视镜的透明度则可能随时间而降低。在EP2604999中发现了气体传感器的另一个实例，其披露了一种用于对气态测量介质的至少一个化学和/或物理参数进行原位光谱学吸收确定的气体分析器，其中该气体分析器包括：第一壳体；作为辐射源的至少一个激光，该激光被安排在该第一壳体中；至少一个第一处理窗口，该至少一个第一处理窗口用于将该激光所发射的辐射耦合到测量介质中；以及至少一个检测器，在与该测量介质相互作用之后，辐射被该至少一个检测器加以检测。该传感器包括在探头一侧中的多个开口，因而在外部流动条件下(例如，气体的流速)气体直接从探头的外部横向于探头的测量面积直接穿过这些开口而达到探头内部的流速。这具有一些缺点是在于，在探头的测量区域内对流动和条件不存在控制，例如，气体的交换率。本专利技术介绍一种克服这样的问题的探头。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于气体传感器的探头，其中所述传感器被适配成基于光谱吸收来测量采样气体的至少一种物质的浓度，所述探头包括光线路径，该光线路径以至少两股流动来经过测量区域，其中一股流动可以在靠近净化气体体积的出口区段的面积中经过该测量区域，因此确保在净化气体进入到测量区域的主要部分从而干扰测量之前将其移除。为了确保不将测量区域指引给含有气体的环境，使得恶劣环境使得流动条件等可控并且从而使得能够对通向测量区域的气体的相应流动加以调整来使其均匀、或使其中的一些或全部有所不同，该探头包括与待测量的气体的流动处于流动连通的采样入口，并且其中这个采样入口与采样气体导管处于流体连通，该采样气体导管分成第一支路和第二支路，从而将采样气体分成至少两股流动，并且其中采样入口被定位成使得待测量的气体的流动不趋于无引导地流动到采样入口中。因此，采样入口没有定位在待测量的气体的流动方向上，而是采样气体在横向方向上以与待测量的气体的流动方向相比成高于或等于约45度的角度从采样入口进入探头。可以引入第三支路，从而形成第三流动，于是这两股流动可以被定位成靠近净化气体出口以移除进入的净化气体，而第三流动可以位于这两股流动之间以确保用采样气体填充测量区域。为了确保将进入的净化气体快速移除，其中横过测量区域的采样气体在靠近净化气体出口的面积中以在45度范围中的角度横过测量区域。第三流动可以用与光线路径成高于或等于45度的角度来经过，因此不必确保分布地确保了待测量的气体填充测量区域的整个宽度。为了调整相对流速，作为对于该第一、该第二和该任选的流动到测量区域的入口的第一支路、第二支路和任选的第三支路具有相对不同的流动约束。为了防止测量区域中的颗粒与精巧(光学)零件发生接触，光线路径进一步穿过一个或多个净化气体体积，其中在该一个或多个净化气体体积中的净化气流形成气体屏障，从而防止测量区域中的颗粒经过该一个或多个净化气体体积远离测量区域的、这些精巧零件(例如透镜和反射器)所位于的这个末端。该系统可以包括这样的第一净化气体体积、这样的第二净化气体体积以及更多，这取决于精巧零件的数量和位置。在本专利技术的一个实施例中，采样气体以至少两股流动进入测量区域，其中第一流动在靠近第一净化气体体积的面积中馈送到测量区域中，并且第二流动在靠近第二净化气体体积的面积中馈送到测量区域中，由此获得的是，进入测量区域的净化气体被移除并且因此不会(可能造成不可靠测量地)改变测量区域中存在的待测量的气体的浓度。为了确保采样气体在测量区域中的完全分布，探头在另一个实施例中包括采样气体的第三流动，该第三流动在第一流动和第二流动之间馈送到测量区域中。为了更进一步确保分布，主要的第一流动穿过第一出口离开测量区域，并且主要的第二流动和第三流动穿过共用的第二出口离开测量区域。附图说明图1根据本专利技术的包括后端和探头的传感器。图2用于气体传感器的探头的方面的实施例的图示，示出了经过第一净化气体体积和第二净化气体体积的光线路径。图3用于气体传感器的探头的第二方面的实施例的图示，示出了净化气体供应路径、第一净化气体体积和第二净化气体体积。图4从类似入口的点环绕净化气体体积的净化气体供应路径的图示。图5环绕净化气体供应路径的图示，示出了净化气体在靠近测量区域的位置处进入并且在远离测量区域的位置处进入净化气体体积。具体实施方式本专利技术的详细说明图1示出了根据本专利技术的具有后端(22)和探头(1)的传感器(20)的外部视图，其中探头部分(1)被适配成插入而与例如排气气体连通。探头(1)通过探头(1)和传感器(20)的凸缘(21)来附接到传感器(20)上，凸缘相应地具有开口，其中螺母和螺栓可以用于将这两个部分固定在一起。然而任何其它附接这些部分的手段也适用于本专利技术。图2示出了根据本专利技术的探头(1)的实施例的顶部视图。探头(1)包括被定位成与透镜(2)连通的光源和检测器系统。检测器通过光线路径发射穿过透镜(2)朝向反射器(3)的光线，该光线路径由从透镜(2)到达反射器(3)的虚线箭头展示，其中该光线朝向透镜(2)反射回并且穿过该透镜反射回到检测器。没有展示检测器和光源。所发射的光线穿过第一净化气体体积(4a)、测量区域(5)和第二净化气体体积(4b)。第一净化气体体积(4a)和第二净化气体体积(4b)被定位在测量区域(5)与对应的透镜(2)和反射器(3)之间。净化气体(7)在净化气体体积(4a，4b)各自中在朝向测量区域(5)的方向上流动，因此防止测量区域(5)中的气体或其他物质和颗粒通过净化气体的流动而进入到净化气体体积(4a，4b)中，这因而为透镜(2)和反射器(3)相应地形成保护或帘幕。净化气体7因此至少在这些净化气体体积(4a，4b)的面积中基本上在平行于光线路径的方向上流动。在本专利技术的一些实施例中，探头(1)不包括第一净化气体体积(4a)和第二净化气体体积(4b)或者仅包括第一净化气体体积和第二净化气体体积中的一者。净化气体(7)可以是传送到系统中的特定气体或仅为空气(例如，被过滤或清洁过的)。探头(1)包括与待测量的气体(9)的流动处于流动连通的采样入口(8a)，并且其中这个采样入口(8a)与采样气体导管(10)处于流动连通，该采样气体导管通过三个支路(本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于传感器(20)的探头(1)，所述传感器(20)被适配成基于光谱吸收来测量采样气体(6)的至少一种物质的浓度，所述探头(1)包括经过测量区域(5)的光线路径，其特征在于，该采样气体(6)被分成并且以至少两股流动(6a，6b)进入该测量区域(5)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.19 DK PA2014003231.用于传感器(20)的探头(1)，所述传感器(20)被适配成基于光谱吸收来测量采样气体(6)的至少一种物质的浓度，所述探头(1)包括经过测量区域(5)的光线路径，其特征在于，该采样气体(6)被分成并且以至少两股流动(6a，6b)进入该测量区域(5)。2.根据权利要求1所述的探头(1)，其中该探头(1)包括与待测量的气体(9)的流动处于流动连通的采样入口(8a)，并且其中这个采样入口(8a)与采样气体导管(10)处于流动连通，该采样气体导管分成第一支路(10a)和第二支路(10b)，该第一支路和该第二支路对应地是用于该第一流动(6a)和该第二流动(6b)的、通向该测量区域(5)的入口。3.根据权利要求1或2所述的探头(1)，其中该第一流动(6a)在靠近第一净化气体体积(4a)的面积中被馈送到该测量区域(5)中。4.根据权利要求1、2或3所述的探头(1)，其中该第二流动(6b)在靠近第二净化气体体积(b)的面积中被馈送到该测量区域(5)中。5.根据以上权利要求中任一项所述的探头(1)，其中该采样气体(6)以与该光线路径成高于45度的角度横过该测量区域(4)。6.根据权利要求5所述的探头(1)，其中这两个支路(10a，10b)具有相对不同的流动约束。7.根据权利要求5或6所述的探头(1)，其中该采样气体(6)的第三流动(6c)被在该第一流动(6a)与该第二流动(6b)之间、穿过该采样气体导管(10)的第三支路(10c)而馈送到该测量区域(5)中。8.根据权利要求7所述的探头(1)，其中主要的该第一流动(6a)经第一出口(10d)离开该测量区域(5)，并且主要的该第二流动(6b)和该第三流动(6c)穿过共用的第二出口(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕·莫伯格，艾伦·斯克勃，耶斯佩尔·霍耶，
申请(专利权)人：丹佛斯IXA有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK