[发明专利]基于分束自混合干涉测量传感器的颗粒物传感器

权利要求书

1.一种颗粒物传感器，包括：

自混合干涉测量传感器，所述自混合干涉测量传感器被配置为生成自混合干涉信号；

一组一个或多个光学元件，所述一组一个或多个光学元件被定位成接收所述自混合干涉测量传感器的光学发射，将所述光学发射分成多个光束，将所述多个光束中的每个光束朝相应的测量区域引导到不同的方向，以及将所述多个光束的来自所述相应的测量区域的接收到的反射或散射重定向返回进入所述自混合干涉测量传感器，以生成所述自混合干涉信号，其中所述多个光束中的每个光束与所述多个光束中的其它光束在垂直于所述光学发射的轴的平面内分开120°，并且所述多个光束中的每个光束具有与所述光学发射的所述轴成角度θ分开的副轴；和

电路，所述电路被配置为：

从所述自混合干涉信号中提取针对所述多个光束中的每个光束的无符号多普勒频移；

使用所述角度θ和针对所述多个光束中的所有光束的所述无符号多普勒频移来估计颗粒速度，其中在所述颗粒速度的所述估计中，针对所述多个光束中的所有光束的所述无符号多普勒频移能够被互换地使用；

使用所述颗粒速度来估计穿过所述多个光束的相应测量区域的气流体积；

计数在一段时间内穿过所述相应测量区域的颗粒数；以及

使用所述颗粒数和所述气流体积来估计颗粒物浓度。

2.根据权利要求1所述的颗粒物传感器，其中所述电路还被配置为：

执行频域分析以从所述自混合干涉信号中提取所述无符号多普勒频移。

3.根据权利要求1所述的颗粒物传感器，其中所述电路还被配置为：

执行时频域分析以从所述自混合干涉信号中提取所述无符号多普勒频移。

4.根据权利要求1所述的颗粒物传感器，其中所述一组一个或多个光学元件将所述多个光束中的每个光束聚焦在所述相应测量区域中的一个处。

5.根据权利要求1所述的颗粒物传感器，其中所述电路还被配置为使用所述颗粒速度来检测颗粒物的存在。

6.根据权利要求1所述的颗粒物传感器，其中所述多个光束由三个光束组成。

7.根据权利要求1所述的颗粒物传感器，其中所述自混合干涉测量传感器包括与光电探测器集成的电磁辐射源。

8.根据权利要求1所述的颗粒物传感器，其中：

所述自混合干涉测量传感器包括电磁辐射源和光电探测器；

所述电磁辐射源具有由第一反射镜和第二反射镜界定的光学谐振腔，其中所述第一反射镜和所述第二反射镜中的每个至少部分地透射电磁辐射的波长；并且

所述电磁辐射源堆叠在所述光电探测器上。

9.根据权利要求1所述的颗粒物传感器，其中所述角度θ被选择为使得：

cos²(θ)＝1/3。

10.根据权利要求7或8所述的颗粒物传感器，其中所述电磁辐射源包括垂直腔表面发射激光器VCSEL。

11.根据权利要求1所述的颗粒物传感器，其中所述一组一个或多个光学元件包括选自以下中的至少一者的分光器：衍射元件、全息元件、周期性亚波长元件或非周期性亚波长元件。