一种用于光学检测流动气体中悬浮的自由粒子的光学传感器（１０６），包括：具有进气口（１１５）和排气口（１６２）的采样室（１３５）；让所述气体从所述进气口通过所述采样室流动到所述排气口的气流系统（１２０）；光源（１３４）；引导所述光穿过所述采样室的光学系统（３１０，３１９）；被设置以收集由气体中的所述粒子散射的光的光学收集系统（３３０）；以及被设置以检测所收集的光的检测系统（３４０）。整个所述气流系统中的总压力降为３英寸水柱或更小，该气流系统包括轴向风扇（１２８），该轴向风扇可为高静压风扇或对转式风扇。在１．０ＣＦＭ系统中，进气口喷嘴（１３０）的面积为２５平方毫米或更大。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及利用光散射原理检测气体中不希望有的单粒子的 系统，该系统在本领域中通常被称为光学粒子计数器，更具体而言， 本专利技术涉及这样的粒子计数器中的气流系统。
技术介绍
众所周知，在诸如高科技电子器件和药物制造的产业中，必须防 止小粒子造成的污染。这一需要导致了光学粒子计数器的发展，在该 光学粒子计数器中流体流过光学传感器，该光学传感器检测存在的污 染粒子。检测空气或其它气体中的粒子的粒子计数器有时被称为"气 悬微粒计数器"。标准通常要求气悬微粒计数器监测流过传感器的气 体的总体积。监测流过传感器的气体的总体积的粒子计数器在微污染 产业中被称为"容积式的，，。微污染产业导致逐步形成了两种对环境 进行连续容积式气悬微粒监测的不同方法。 一种方法涉及使用气悬歧 管系统。使用该歧管系统允许单个粒子计数器顺序地监测一个环境中 的多个采样位置。这使得可在多个采样点之间分担粒子计数器、歧管 和系统真空泵的费用。该方法的主要缺陷在于，大的粒子沿着所需冗 长采样管道路线向下传输时的损耗。这是不可避免的，因为所有釆样 点都必须确定路线至该单个粒子计数器。 一些采样管线可能达到一百 英尺长以上。该方法的另一主要缺点是， 一次只可以对一个采样点进行评测；因此，不可能对所有采样位置进行实时监测。第二种常用的方法需要在每个必需采样点使用专用的粒子计数 器。该方法提供对所有采样位置的连续、实时监测，并且还消除了大 粒子的传输管道损耗，因为粒子传感器可放置在每个必需采样位置处 或附近，从而使采样管道长度最小化。然而，该方法需要大量粒子计 数器，对于大的成套设备来说，可能相当昂贵。对该问题的响应导致 了粒子传感器的发展。粒子传感器通常不具有外部显示器、键盘、内 部气流泵或可变流量控制装置。这使传感器的成本降至最低，但要求最终用户提供外部真空抽气系统。这些传感器最常用的流速是1. OCFM(立方英尺每分)或0.1CFM。由于没有内部气流泵或可变流量控 制和测量系统，粒子传感器一般利用临界流量孔控制样本流速。使用 临界流量孔控制容积流速已是非常确定的，如在r//7eie/^rwz的"气 悬微粒测量〃er謂/ ^雄re膽""和#/油的"气悬微粒技术 〃eros^/ rec力/7oA^7乂 "中所阐释的。需要的必需临界压力降由下 式给出其中Pv-临界流量孔真空侧的压力； Pa -临界流量孔上游侧的压力； K-气体比热比=对于双原子气体为7/5 -1.4 用1.4代替k，得到简化方程Pv/Pa = 0,53在标准条件下，Pa = 14. 7psi。因此，在标准条件下的必需临界压力降 为7.791psi (15.9英寸Hg柱)。按水柱英寸计，为215.6英寸。在标准条件下，当下游真空水平高于15. 9英寸Hg柱时，临界流 量孔将维持稳定的容积流量。在此情况下，孔颈中的速度为声速，并 且下游真空水平的进一步增加不会使通过孔颈的速度增加。这要求用 户提供在粒子传感器的规定流速下可维持为15英寸到17英寸Hg柱真 空水平最小值的真空抽气系统。甚至对于单个1. OCFM粒子传感器也要求真空泵能够维持大于15 英寸Hg柱，该要求将可提供的泵选项限制为诸如碳无用旋转设计 (carbon vain rotary design)的正排量泵。这些泵体积相当大, 消耗功率大于100瓦。因为用户一般会安装多个粒子传感器，使用中 的粒子传感器数量将增加该抽气系统的需求。该抽气系统普遍重达数 百磅并且具有数千瓦的功耗。此外，真空管线必须从中心真空泵安装 延伸至该系统中所安装的每个传感器。最终的流量系统安装成本通常 为每仪器500美元到700美元。近年来，粒子计数器制造商已经开始提供包括由闭环流量测量和控制装置控制的内部泵或鼓风机的粒子传感器。在附加有智能流量控 制系统的情况下，临界流量孔可以去除。这消除了系统中的主要压力 降，并且除了任何需要的入口管道之外，还剩下粒子传感器自身的压力降。目前的粒子传感器压力降在大约3英寸到50英寸水柱之间变化。 对于达5英尺长的入口管道长度，通常的入口管道压力降为2英寸到 IO英寸水柱。因此，总的系统压力降一般为5英寸到60英寸水柱， 其中包括传感器压力降和入口管道压力降，因现在最大压力降已从临界流量孔设计的215. 6英寸水柱显著降 低，可以使用送风i殳备(air-moving device)而非正排量泵。径向再 生鼓风机能够移动压力范围达25英寸水柱的空气。这些鼓风机可用 DC电压控制，从而使它们易于集成到闭环流量控制系统。 一般而言， 它们在25W到75W的功率范围内运行，使得其与正排量泵相比成为功 率更低的选择。参见2000年12月26日获得授权的美国专利 No. 6， 167， 107。径向再生鼓风机的主要缺点在于它们的成本。因为对 于使用临界流量孔的粒子传感器，其最终系统安装成本仍然为每个传 感器500美元到700美元。所以，尽管这些系统提供连续监测且不需 要大规模气流系统，但在多粒子传感器系统中利用这些类型的鼓风机 仍然没有成本优势。因此，仍然需要一种控制气悬微粒传感器中容积流速的系统和方 法，其可显著减小多传感器系统的最终安装成本并能提供对环境中所 有关键位置的连续监测。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种在其中整个系统总压力降为3英寸水柱或更 小的光学粒子传感器促进本
的发展并帮助克服上述提到的问 题。另一方面，本专利技术通过提供一种在其中包括轴向风扇的光学粒子 计数器促进本技术的发展并帮助克服上述提到的问题。优选地，该轴 向风扇包括高静压风扇或对转式风扇(counter-rotating fan)。优 选地，上述低压力降通过利用一个进气口喷嘴实现，该喷嘴在Q.1CFM 系统中为4mm'或更大，可替换性地，在1. OCFM系统中为25mm'或更大。本专利技术提供一种用于光学检测流动气体中悬浮的自由粒子的光学粒子传感器，该光学粒子传感器包括具有进气口和排气口的采样室； 用于让气体从进气口通过采样室流动到排气口的气流系统；光源；引 导光穿过采样室的光学系统；被设置以收集由流过采样室的气体中的 粒子所散射的光的光学收集系统；以及被设置以检测由光学收集系统 所收集的光的检测系统，该检测系统包括产生代表粒子的电信号的光 学检测器；其中，整个气流系统中的总压力降为3英寸水柱或更小。 优选地，该总压力降为2英寸水柱或更小。更优选地，该总压力降为 l英寸水柱或更小。优选地，该气流系统包括轴向风扇。优选地，该 轴向风扇包括高静压风扇或对转式风扇。优选地，该气流系统具有大 致0. 1CFM (立方英尺每分)的气体流量，包括横截面面积为4mm2 (平 方亳米)或更大的进气喷嘴。优选地，0. 1. OCFM气流系统包括内径为 6. 4mm或更大的入口管道。或者，该气流系统具有大致为1. OCFM (立 方英尺每分)的气体流量，包括横截面面积为25mm2 (平方亳米)或更 大的进气喷嘴。优选地，1. OCFM系统包括内径为9. 5mm或更大的入口 管道。优选地，1. OCFM包括内径为12mm或更大的入口管道。更优选 地，1. OCFM气流系统具有大致1. OCFM (立方英尺每分)的气体流量， 包括横截面面积为30mm2 (平方毫米本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光学检测流动气体中悬浮的自由粒子的光学粒子传感器（１０６），所述光学粒子传感器包括：具有进气口（１１５）和排气口（１６２）的采样室（１３５）；让所述气体从所述进气口通过所述采样室流动到所述排气口的气流系统（１２０）；光源（１３４）；引导所述光穿过所述采样室的光学系统（３１０，３１９）；被设置以收集由流过所述采样室的所述气体中的所述粒子所散射的光的光学收集系统（３３０）；以及被设置以检测由所述光学收集系统所收集的光的检测系统（３４０），所述检测系统包括产生代表所述粒子的电信号的光学检测器（１４２）；所述光学粒子传感器的特征在于，整个所述气流系统中的总压力降为３英寸水柱或更小。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T贝茨，
申请(专利权)人：粒子监测系统有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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