具有折射和/或衍射分束器的非色散多通道传感器组件制造技术

本发明专利技术涉及一种非色散多通道辐射传感器组件(54)，所述非色散多通道辐射传感器组件包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有折射和/或衍射分束器的非色散多通道传感器组件


[0001]本申请涉及一种用于定量求取测量流体的吸收电磁测量辐射的成分的非色散多通道辐射传感器组件，所述非色散多通道辐射传感器组件包括：
[0002]‑
分束器装置，所述分束器装置构成用于，分开测量辐射的沿着预定的入射轴线入射到分束器装置上的射束，
[0003]‑
测量辐射的第一部分可到达的第一带通滤波器，所述第一带通滤波器具有预定的第一带宽和在预定的第一有效信号波长中的透射最大值，
[0004]‑
在射束路径中设置在第一带通滤波器下游的第一测量辐射有效信号传感器，透射过第一带通滤波器的测量辐射入射到所述第一测量辐射有效信号传感器上，
[0005]‑
在空间上远离第一带通滤波器设置的第二带通滤波器，测量辐射的与第一部分不同的第二部分可到达所述第二带通滤波器，其中所述第二带通滤波器具有预定的第二带宽和在预定的第一参考信号波长中的透射最大值，其中第一参考信号波长与第一有效信号波长不同，和
‑
在射束路径中设置在第二带通滤波器下游的并且在空间上远离第一测量辐射有效信号传感器设置的第一测量辐射参考信号传感器，透射过第二带通滤波器的测量辐射入射到所述第一测量辐射参考信号传感器上。

技术介绍

[0006]开始提及类型的多通道辐射传感器组件在US 2007/0241280 A1中作为红外传感器组件已知。从该文献中同样已知的是，将这种传感器组件用于测量活体患者的呼吸气体中的气体份额，尤其是CO2。
>[0007]在对活体患者进行人工呼吸的情况下，现在无论是对完全镇静或昏迷进而无法自行呼吸的患者进行人工呼吸，还是进行至少在一段时间内自主呼吸的患者的辅助性呼吸，了解呼吸气体的气体成分对于监控患者的生命功能和/或监控呼吸设备的正确运行是有帮助的和重要的。这在相关的专业领域中是众所周知的。因此例如能够通过检测在吸入的呼吸气体和呼出的呼吸气体中的CO2份额来求取氧气的代谢如何在患者中起作用。然而，这只是多个可行的示例之一。
[0008]从US 2007/0241280 A1中已知的气体传感器组件使用进行反射和透射的分束器，以便将作为测量射束入射到分束器中的红外射束(IR射束)分为两个红外子射束。第一红外子射束通过第一带通滤波器偏转到第一传感器上。该第一带通滤波器在CO2的红外(IR)
‑
吸收波长作为有效信号波长的情况下具有透射最大值，并且具有小的第一带宽，由此根据由入射到已知的气体传感器组件中的红外射束穿过的测量流体(下文也称为“测量气体”)的相应的CO2含量，尽可能强地改变传感器信号。因此，第一传感器是测量辐射或红外
‑
有效信号传感器。
[0009]在穿过第二带通滤波器并且附加地穿过带阻滤波器之后，第二红外子射束偏转到第二传感器上。第二带通滤波器在CO2的红外
‑
吸收波长作为参考信号波长的情况下具有透射最大值，并且具有比第一带通滤波器更大的带宽。带阻滤波器同样在CO2的红外
‑
吸收波
长中具有消光最大值或透射最小值。结果是：第二传感器的信号不会随着测量气体的CO2含量的变化而变化，或者仅在可忽略的范围中变化。因此，第二传感器是测量辐射或红外
‑
参考信号传感器。
[0010]需要IR
‑
参考信号传感器，以便能够通过将IR
‑
有效信号传感器的信号与IR
‑
参考信号传感器的信号进行比较来评估红外光被测量气体中的CO2吸收的程度进而评估测量气体中的CO2的份额。这也适用于本专利技术，更确切地说，与如优选的那样使用IR辐射还是不同波长的电磁辐射作为测量辐射无关。
[0011]在此有帮助的是，一方面从同一入射的红外射束中推导出IR
‑
有效信号传感器的有效信号和IR
‑
参考信号传感器的参考信号，以便保证：有效信号和参考信号在定性和定量上都经受基本上相同的干扰因素，使得有效信号的仅因干扰因素引起的定量变化也会引起参考信号的相应的变化。因此能够防止：从有效信号的变化中错误地推断出通过有效信号波长所验证的气体份额产生变化。这也适用于本专利技术。
[0012]在US 2007/0241280 A1中所示出的示意图中，相应的平坦的传感器检测面相对于彼此倾斜90
°
取向。IR
‑
有效信号传感器的传感器检测面和IR
‑
参考信号传感器的传感器检测面关于包含虚拟的倾斜轴线的对称平面镜像对称地设置。
[0013]US 2007/0241280 A1没有提及在已知的气体传感器组件中使用的具体的IR传感器。然而存在下述IR传感器，所述IR传感器不仅对红外光的入射敏感，而且对机械负荷例如晃动也很敏感。这种机械敏感的IR传感器此外是与方向相关地机械敏感的，也就是说，相同量值的机械负荷与其作用到IR传感器上的方向相关地对同一IR传感器不同地起作用。
[0014]因此，从US 2007/0241280 A1中已知的传感器组件的缺点是，统一地整体作用到传感器组件上的机械负荷以不同的方式对IR
‑
有效信号传感器和IR
‑
参考信号传感器起作用，进而可能会引起在确定测量气体中的令人感兴趣的气体份额时所不期望的不准确性。
[0015]此外从US 2007/0241280 A1中已知的气体传感器组件的缺点是其用于设置分束器和在从所述分束器发出的子射束路径中设置所提及的滤波器和传感器的结构空间需求。

技术实现思路

[0016]因此，本专利技术的目的是，将开始提及的多通道辐射传感器组件设置成相对于测量辐射的局部干扰是尽可能不敏感的以及具有尽可能小的结构空间并且具有尽可能小的重量。
[0017]本专利技术通过开始提及的类型的非色散多通道辐射传感器组件来实现，其中分束器装置是被测量辐射透射的并且折射和/或衍射所透射的测量辐射的分束器装置，其中分束器装置具有至少一个第一入射区域和在空间上与第一入射区域不同的至少一个第二入射区域。在所述入射区域中，测量辐射入射到分束器装置上，其中第一和第二入射区域在光学上构成为，使得
[0018]‑
分束器装置在第一入射区域中
[0019]+将入射到第一入射区域上的测量辐射的第一部分偏转到第一带通滤波器上，和
[0020]+将入射到第一入射区域上的测量辐射的第二部分偏转到第二带通滤波器上，并且
[0021]‑
分束器装置在第二入射区域中
[0022]+将入射到第二入射区域上的测量辐射的第一部分偏转到第二带通滤波器上，和
[0023]+将入射到第二入射区域上的测量辐射的第二部分偏转到第一带通滤波器上。
[0024]因此入射到这两个入射区域上的测量辐射通过分束器装置分配到这两个所提及的带通滤波器上从而分配到与带通滤波器相关联的测量辐射传感器即第一测量辐射
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于定量地求取测量流体的吸收电磁测量辐射的成分的非色散多通道辐射传感器组件(54)，所述非色散多通道辐射传感器组件包括：
‑
分束器装置(84、84
’
)，所述分束器装置构成用于分开所述测量辐射的沿着预定的入射轴线(E)入射到所述分束器装置(84、84
’
)上的射束(64)，
‑
第一带通滤波器(90)，所述测量辐射的第一部分(64a、64c)能够到达所述第一带通滤波器，并且所述第一带通滤波器具有预定的第一带宽并且具有在预定的第一有效信号波长中的透射最大值，
‑
第一测量辐射有效信号传感器(92)，所述第一测量辐射有效信号传感器在射束路径中设置在所述第一带通滤波器(90)的下游，透射所述第一带通滤波器(90)的测量辐射入射到所述第一测量辐射有效信号传感器上，
‑
第二带通滤波器(94)，所述第二带通滤波器在空间上远离所述第一带通滤波器(90)设置，所述测量辐射的与所述第一部分(64a、64c)不同的第二部分(64b、64d)能够到达所述第二带通滤波器，其中所述第二带通滤波器(94)具有预定的第二带宽并且具有在预定的第一参考信号波长中的透射最大值，其中所述第一参考信号波长与所述第一有效信号波长不同，
‑
第一测量辐射参考信号传感器(96)，所述第一测量辐射参考信号传感器在射束路径中设置在所述第二带通滤波器(94)的下游并且在空间上远离所述第一测量辐射有效信号传感器(92)设置，透射所述第二带通滤波器(94)的测量辐射入射到所述第一测量辐射参考信号传感器上，其特征在于，所述分束器装置(84、84
’
)是通过所述测量辐射透射的并且折射和/或衍射所透射的测量辐射的分束器装置(84、84
’
)，所述分束器装置具有第一入射区域(84a)和在空间上与所述第一入射区域不同的第二入射区域(84b)，在所述入射区域(84a、84b)中，测量辐射入射到所述分束器装置(84、84
’
)上，其中所述第一入射区域(84a)和所述第二入射区域(84b)在光学上构成为，使得
‑
所述分束器装置(84、84
’
)在所述第一入射区域(84a)中+将入射到所述第一入射区域(84a)上的测量辐射的第一部分(64a)偏转到所述第一带通滤波器(90)上，和+将入射到所述第一入射区域(84a)上的测量辐射的第二部分(64c)偏转到所述第二带通滤波器(94)上，并且
‑
所述分束器装置(84、84
’
)在所述第二入射区域(84b)中+将入射到所述第二入射区域(84b)上的测量辐射的第一部分(64b)偏转到所述第二带通滤波器(94)上，和+将入射到所述第二入射区域(84b)上的测量辐射的第二部分(64d)偏转到所述第一带通滤波器(90)上。2.根据权利要求1所述的辐射传感器组件(54)，其特征在于，所述第一入射区域(84a)是在光学上折射有效的并且具有至少两个将入射的测量辐射分别沿不同的方向进行偏转的偏转区(106、108；106
’
、108
’
)，其中第一偏转区(106；106
’
)引起将入射到所述第一入射区域(84a)上的测量辐射的第一部分(64a)偏转到所述第一带通滤波器(90)上，并且其中第二偏转区(108；108
’
)引起将入射到所述第一入
射区域(84a)上的测量辐射的第二部分(64c)偏转到所述第二带通滤波器(94)上，和/或所述第二入射区域(84b)是在光学上折射有效的并且具有至少两个将入射的测量辐射分别沿不同的方向进行偏转的偏转区(106、108；106
’
、108
’
)，其中第一偏转区引起入射到所述第二入射区域(84b)上的测量辐射的第一部分(64b)的偏转，并且其中第二偏转区(108；108
’
)引起入射到所述第二入射区域(84b)上的测量辐射的第二部分(64d)的偏转，其中入射区域(84a、84b、84c、84d)的所述第一偏转区和第二偏转区(106、108；106
’
、108
’
)通过对其相应的构造所使用的具有不同的折射率的不同的材料和/或通过在将所述分束器装置(84；84
’
)在其入射区域(84a、84b、84c、84d)的区域中与其周围环境分开的边界面(85；85
’
)处的局部不同的边界面造型来彼此区分。3.根据权利要求2所述的辐射传感器组件(54)，其特征在于，所述第一偏转区和第二偏转区(106、108；106
’
、108
’
)将入射到其入射区域(84a、84b、84c、84d)上的测量辐射关于所述分束器装置(84；84
’
)的光学轴线(V)分别不同程度地偏转。4.根据权利要求2或3所述的辐射传感器组件(54)，其特征在于，所述第一入射区域(84a)包括多个第一偏转区和/或第二偏转区(106、108；106
’
、108
’
)，和/或所述第二入射区域(84b)包括多个第一偏转区和/或第二偏转区(106、108；106
’
、108
’
)。5.根据权利要求4所述的辐射传感器组件(54)，其特征在于，沿着与所述分束器装置(84；84
’
)的光学轴线(V)平行的或包含所述光学轴线(V)的穿过所述分束器装置(84；84
’
)的剖平面，同一入射区域(84a、84b、84c、84d)的第一偏转区(106；106
’
)和第二偏转区(108；108
’
)交替地相继设置。6.根据权利要求2至5中任一项所述的辐射传感器组件(54)，其特征在于，入射区域(84a、84b、84c、84d)的所述第一偏转区和第二偏转区(106
’
、108
’
)通过在将所述分束器装置在其入射区域(84a、84b、84c、84d)的区域中与其周围环境分开的边界面(85
’
)处的局部不同的边界面造型来彼此区分，其中具有所述第一偏转区(106
’
)和所述第二偏转区(108
’
)的边界面区域具有表面包络线(OH
’
)，所述表面包络线的平行于所述分束器装置(84
’
)的光学轴线(V)的距所述边界面(85
’
)上的与所述光学轴线(V)正交的切向平面(TE
’
)的待测量的距离(d)随着距所述分束器装置(84
’
)的光学轴线(V)的增大的距离而增大。7.根据权利要求6所述的辐射传感器组件(54)，其特征在于，所述分束器装置(84；84
’
)的折射有效的部段完全地位于所述切向平面(TE
’
)的一侧上。8.根据权利要求6或7所述的辐射传感器组件(54)，其特征在于，所述分束器装置(84；84
’
)的折射有效的部段镜像对称地构成，尤其关于包含所...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫，
申请(专利权)人：汉密尔顿医疗股份公司，
类型：发明
国别省市：