低温安全传感器组件及流体传感器制造技术

一种用于确定流体的至少一种性质的光学传感装置。该装置包括加长的多孔体，具有第一端和第二端；固态光发射器，位于所述多孔体的第一端，且用于向所述多孔体的第二端发射射线；固态光检测器，位于所述多孔体的第二端，且用于检测由所述光发射器发射的射线；一种用于检测流体性质的组件包括：具有腔体的本体，所述本体具有用于提高光学检测器或发射器的可靠性的可动和偏置的支架。一种用于测定样品中的流体的相对浓度的系统，包括工作在参考波长对应于至少两种流体吸收峰的波长的发射器/接收器对以及用于确定基于测量数据和校准数据的处理器。

Low temperature safety sensor assembly and fluid sensor

An optical sensor for determining at least one nature of a fluid. The device comprises a porous body length, having a first end and a second end; the solid light emitter is positioned on one end of the porous body, and to the second end of the porous body radiation; solid state light detector, located at the second end of the porous body, and used to detect the emitted by the a light emitter ray; an assembly for detecting fluid properties including: having a cavity body, wherein the body is used to improve the reliability of optical transmitter or detector movable and bias. A system for the determination of the relative concentrations of fluid in the sample, including at the transmitter / reference wavelength corresponding to the at least two kinds of fluid absorption peak wavelength of the receiver and used to determine the measurement and calibration data processor based on.

【技术实现步骤摘要】
低温安全传感器组件及流体传感器本申请是申请日为2012年6月7日，申请号为201280029918.8的专利技术专利申请的分案申请，在此通过引用将原母案申请全部内容结合到本申请中。该申请要求申请号为61/520,308，名称为“基于光谱测量原理的直插式和箱内的低成本的流体质量传感器”，且于2011年6月7日递交的美国临时申请作为优先权，该优先权文件的内容以全文引用的方式加入本文中。
本专利技术涉及光学传感器及关联系统。更具体地，本专利技术涉及，例如重型设备，汽车和运输工业中使用的光学传感器和流体监测系统。
技术介绍
在光谱学领域，用于静态和动态流体系统监测的光谱测量法的角色已经被广泛接受。传统的系统可以包括光谱测量系统的使用，例如，光谱仪或光度计，光学连接的流体流，如液体或气体。在光谱仪系统的一个例子中，商用色散近红外(commercialdispersivenear-infrared，NIR)或者傅里叶变换红外(Fouriertransforminfrared，FTIR，近红外和中红外)仪器通常在传输中，以及透反射率(透射率和反射率的组合)和内部折射率的运行模式下使用各种光学传感器，以全文引用的方式加入本文中的美国专利号为7,339,657的专利讨论所有实施到各种光学传感器组件的这些运行模式中的每一个模式。更一般地，对于使用在工业，汽车和传输应用，包括润滑剂，功能性流体和柴油机排放流体(dieselemissionfluids，DEF)中的各种类型的流体的分析和特性，光谱学例如，红外光谱是公知的技术，该技术在德国汽车工业协会(VDA)的汽车尿素商标保护之下。这样的光谱测量可以在服务期间提供关于流体的状况和流体系统的有意义的数据。术语红外光谱使用的频谱范围最宽，包括近红外和中红外，且覆盖从700纳米(nm)至25000纳米的区域。红外光谱学，如上述定义，可提供流体质量的测量，例如，DEF质量，还可以提供流体性能的测量，例如，氧化，冷却剂的污染，燃料稀释，烟尘和含量。在大多数情况下，可以直接获取这些信息作为化学功能的测量，例如通过近红外和红外光谱中观察到的特征振动频组率所述定义的化学功能。进一步的，紫外的和可见的光谱可以提供从彩色光获取的信息和/或获取从电子跃迁获取的信息，并且可以用于提供例如，氧化，水分和添加剂含量的信息。然而，红外光谱区域作为化学实体在材料测量方面是确定的，对于使用过的材料而言，该测量是很难实施的。更具体地，在这些测量装置中使用的光学元件和相关联的材料是相当昂贵的，并且对于大规模生产，这些元件和材料也不适于复制。此外，当多个设备在一个大的监测系统中使用时，例如，使用在汽车监控应用中，这些系统往往变得过于庞大，复杂，而且价格昂贵。另一个需要考虑的因素是运行环境。如果一个监测系统使用在一个相对良好的环境中，例如，在一个标准环境条件下的实验室或者气候可调节的室内设施中，可以使用现有技术的设备。然而，如果需要对处在不利环境中的流体系统进行测量时，例如，在生产线上(室内或室外)，在车辆上，或移动或固定的设备上，那么考虑系统能够在这样的环境下运行是必要。这可能包括考虑各组件的温度敏感性，以及它们在长期暴露于连续的振动时的坚固性。其他考虑因素包括尺寸，热稳定性好，抗振动性能和成本。用于流体传感和监测的可选的流体测量系统和技术是需要的，所述系统和技术侧重于上述这些考虑因素中的一项或者多项的。
技术实现思路
根据本专利技术公开的一实施例，提供了一种用于确定样品性能的光学传感装置。所述装置包括具有第一端和第二端的加长多孔体。固体发射器设置在所述多孔体的第一端，固态检测器设置在所述多孔体的第二端。电子组件可操作地被连接到用于向固态发射器提供能量的设备，和用于接收所述检测器生成的信号。所述多孔体被配置为至少部分地浸没在样品中，所述电子组件被配置以确定流体的深度值或所述多孔体浸没的深度值，和输出至少一个指示所述多孔体浸没深度或者流体深度的值。本专利技术还提供了一种低温安全传感器组件。该组件包括与待采样的流体连通的具有内部腔体的壳体。传感器支架可移动地设置在所述内部腔体中，并且通过设置在所述传感器支架和所述壳体的一部分之间的弹簧元件，所述传感器支架被偏置到所述腔体内的工作位置。本专利技术的还提供了一种用于确定在样品中第二流体中的第一流体浓度的方法。所述方法包括步骤：检测第一光束传输经过所述样品的第一辐射强度，所述第一光束在参考频率fref处具有第一路径长度；检测第二光束传输经过所述样品的第二辐射强度，所述第二光束在对应于所述第一流体吸收峰的频率处具有第一路径长度；检测由第三光束传输经过所述样品的第三辐射强度，所述第三光束在参考频率处具有第二路径长度；检测由第四光束传输经过所述样品的第四辐射强度，所述第二光束在对应于所述第二流体吸收峰的频率处具有第二路径长度。然后确定所述样品的温度。计算(第二强度/第一强度)-(第四强度/第三强度)的值。最后，根据所述(第二强度/第一强度)-(第四强度/第三强度)的值，检测的温度，存储的校验数据，计算所述第一流体和第二流体的浓度值。附图说明图1A-图1C示出了在汽车或者重型设备应用中实施的典型的流体监测系统的示意图；图2A和2B示出将本专利技术公开的实施例公开的监测系统整合到车辆或重型设备应用中的示例性的方法的示意图；图3A-3C是可能被本专利技术实施例公开的传感器使用的各种光学组件的横截面示意图；图4A和图4B是本专利技术实施例公开的插入式传感器的横截面视图；图5A-5C示出了本专利技术实施例的直插式传感器(图5A和5B)和浸没式传感器(图5C)的实施例；图6A-6C示出了用于测量本专利技术实施例公开的液位和组分的典型的箱内传感器；图7A-7C分别是典型的传感器和防止硬霜冻的壳体的局部的，分解的和组装的立体图；图8A-8D是水和DEF的吸收光谱，水和尿素的分析波长，典型的发光二极管(light-emittingdiode，LED)波长的曲线图，和从所述曲线获取产生的校准函数；图9是在20摄氏度(℃)时典型的LED发射光谱和吸收光谱的曲线图；图10示出了温度补偿和温度未补偿的各种DEF浓度测量结果的曲线图；图11是用于测量DEF浓度的典型的传感器输出的曲线图；图12是乙醇-汽油混合物的光谱响应的曲线图；图13是生物柴油-柴油混合物的光谱响应的曲线图；图14示出了图6A-6C的实施例中流体深度确定方法的过程图；图15示出了根据本专利技术实施例的用于进行温度补偿的流体测量系统的示意图。具体实施方式应当理解的是，为了清楚的理解本专利技术，本专利技术的附图和描述已被简化以对相关的元素进行说明，同时为了清楚起见，去除了流体测量系统中出现的许多它元素，包括那些正在使用的光谱。因为这样的元件在现有技术中是公知的，并且由于它们不利于更好地理解本专利技术，本文中没有对这样元件进行讨论。本文的公开所有这些变化和修改对本对领域技术人员是熟知。在下面的详细描述中，参考了例如，相应显示的附图，本专利技术可以在具体实施方式中实施。但是应当理解，本专利技术的各种实施例，尽管不同，但不一定是相互排斥的。此外，不脱离本专利技术的范围，在一个相关的实施例中描述的特定的技术特征，结构，或者特性也可以在其它的实施例中实施。此外，应当理解的是，每一个公开的实施例内的各个元件的位置或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温安全传感器组件包括：壳体，该壳体具有与待采样的流体相连通的内部腔体；传感器支架，可移动地设置在所述内部腔体内；弹簧元件，设置在所述传感器支架和所述壳体的一部分之间，用于将所述传感器支架偏置到所述内部腔体内的工作位置。

【技术特征摘要】
2011.06.07 US 61/520,3081.一种低温安全传感器组件包括：壳体，该壳体具有与待采样的流体相连通的内部腔体；传感器支架，可移动地设置在所述内部腔体内；弹簧元件，设置在所述传感器支架和所述壳体的一部分之间，用于将所述传感器支架偏置到所述内部腔体内的工作位置。2.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述壳体包括上部和下部，其中，所述腔体设置在所述下部之内。3.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，还包括与所述壳体的所述内部腔体连通的输入口和输出口。4.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，还包括至少一个封装元件以提供所述传感器支架和所述壳体内壁之间的密封。5.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述弹簧元件包括贝氏垫圈。6.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·科茨，罗伯特·奎尔斯，
申请(专利权)人：精量电子美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US