[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

说明书

本公开涉及基于分束自混合干涉测量传感器的颗粒物传感器。本发明描述了各种传感器，包括颗粒物传感器。一种颗粒物传感器包括自混合干涉测量传感器和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，并且将所述多个光束中的每个光束引导到不同的方向。所述自混合干涉测量传感器被配置为生成关于颗粒穿过所述多个光束的相应测量区域的颗粒速度信息。

技术领域

所述实施方案整体涉及颗粒物传感器。更具体地讲，所述实施方案涉及基于分束自混合干涉测量传感器的颗粒物传感器。

背景技术

自混合干涉测量法是一种可用于颗粒物检测和空气质量监测的光学感测技术。在自混合干涉测量法中，由基于受激发射的电磁辐射源(例如，激光器)发射的相干或部分相干电磁辐射可通过从颗粒物(例如，小固体或液体颗粒，诸如包含在污染(烟雾)、灰分、粉尘、花粉、水蒸气等中的颗粒)反射/反向散射而重新耦接到电磁辐射源的光学谐振腔中。这种重新耦接引起光学谐振腔的电场和载波分布中的可测量的相敏变化(例如，多普勒频移)。

发明内容

本公开所述的系统、装置、方法和设备的实施方案涉及颗粒物传感器，更具体地讲，涉及基于分束自混合干涉测量传感器的颗粒物传感器。本文将自混合干涉测量传感器定义为一种传感器，该种传感器被配置为在光学谐振腔内生成电磁辐射，从该光学谐振腔发射该电磁辐射，将该电磁辐射反射或反向散射回该光学谐振腔中，在该光学谐振腔内自混合生成的和反射/反向散射的电磁辐射，并且生成指示自混合的输出。生成的、发射的以及接收到的电磁辐射可以是相干的或部分相干的。在一些示例中，由自混合干涉测量传感器发射的电磁辐射可由电磁辐射源诸如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、垂直外腔表面发射激光器(VECSEL)、量子点激光器(QDL)、量子级联激光器(QCL)、或发光二级管(LED)(例如，有机LED(OLED)、谐振腔LED(RC-LED)、微LED(mLED)、超发光LED(SLED)、或边缘发射LED)等生成。生成的、发射的以及接收到的电磁辐射可包括例如可见光或不可见光(例如，绿光、红外(IR)光，紫外(UV)光等)。自混合干涉测量传感器的输出可包括由光电探测器(例如，光电二极管)产生的光电流，该光电探测器与传感器的电磁辐射源集成或者定位在传感器的电磁辐射源下方、上方或旁边。另选地或除此之外，自混合干涉测量传感器的输出可包括该自混合干涉测量传感器的偏置电流或接点电压的测量。

如本文所述，单个自混合干涉测量传感器可用于确定以下中的一者或多者：一组测量区域内的颗粒物的存在、穿过测量区域的颗粒的速度、穿过测量区域的气流、测量区域内的颗粒物浓度、测量区域内的空气质量等。

在第一方面，本公开描述了一种颗粒物传感器。颗粒物传感器可包括自混合干涉测量传感器和一组一个或多个光学元件。该一组一个或多个光学元件可被定位成接收自混合干涉测量传感器的光学发射，将该光学发射分成多个光束，并且将该多个光束中的每个光束引导到不同的方向。自混合干涉测量传感器被配置为生成关于穿过该多个光束的相应测量区域的颗粒的颗粒速度信息。

在另一方面，本公开描述了一种包括电磁辐射源和分光器的传感器。电磁辐射源可具有光学谐振腔。分光器可被配置为将电磁辐射源的光学发射分成一组多个光束，并且接收该多个光束的反射或反向散射，并且将接收到的反射或反向散射引导到光学谐振腔中。

在本公开的又一方面，描述了一种感测颗粒物的方法。该方法可包括将从自混合干涉测量传感器接收到的光学发射分成多个光束；将该多个光束中的每个光束引导到不同的方向；并且从自混合干涉测量传感器输出关于穿过该多个光束的相应测量区域的颗粒的颗粒速度信息。

除了所述示例性方面和实施方案之外，参考附图并通过研究以下描述，更多方面和实施方案将为显而易见的。

附图说明

通过以下结合附图的具体实施方式，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：