專利名稱：補(bǔ)償分析物分析中系統(tǒng)延遲的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的 信息的系統(tǒng)和方法，并且尤其涉及調(diào)節(jié)確定這種信息中的不準(zhǔn)確性。
背景技術(shù)：
己知使用發(fā)光猝滅(luminescence-quenching)檢測(cè)來(lái)確定與氣體中存 在的氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。然而，常規(guī)系統(tǒng)無(wú)法充分補(bǔ)償由它們的組件 所引入的某些系統(tǒng)誤差。例如，光敏探測(cè)器通常由常規(guī)系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)來(lái)自 可發(fā)光介質(zhì)的發(fā)光。光敏探測(cè)器可引入無(wú)法由常規(guī)系統(tǒng)充分補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)延 遲。其它系統(tǒng)組件(諸如但不限于放大器和過(guò)濾器)也可引入延遲。這些 系統(tǒng)延遲可導(dǎo)致不準(zhǔn)確和/或不精確地確定與氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種配置為確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分 析物相關(guān)的信息的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)射 器、 一個(gè)或多個(gè)光敏探測(cè)器和處理器。 一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器配置為將已調(diào)幅 的電磁輻射發(fā)射到與氣體聯(lián)通的可發(fā)光介質(zhì)，其中由所述發(fā)射器發(fā)射到所 述可發(fā)光介質(zhì)的電磁輻射使所述可發(fā)光介質(zhì)發(fā)光。光敏探測(cè)器配置為接收 由可發(fā)光介質(zhì)的發(fā)光產(chǎn)生的電磁輻射，其中所述一個(gè)或多個(gè)光敏探測(cè)器響 應(yīng)于所接收的電磁輻射來(lái)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)指示所 接收的電磁輻射的強(qiáng)度。所述處理器適于接收由光敏探測(cè)器產(chǎn)生的一個(gè)或 多個(gè)輸出信號(hào)并且適于基于所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射的幅度調(diào)制與所接收
7的己調(diào)幅電磁輻射的幅度調(diào)制之間的相位差來(lái)確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè) 氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，由處理器確定與一個(gè)或多個(gè)氣 態(tài)分析物相關(guān)的信息包括補(bǔ)償由一個(gè)或多個(gè)光敏探測(cè)器在產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè) 輸出信號(hào)中的延遲，所述補(bǔ)償作為所接收的己調(diào)幅電磁輻射的強(qiáng)度的函數(shù) 而改變。
本發(fā)明的另一方面涉及一種確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相 關(guān)的信息的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括將所發(fā)射的已調(diào)幅電磁
輻射提供給與氣體聯(lián)通的可發(fā)光介質(zhì)以便使所述可發(fā)光介質(zhì)發(fā)光；接收由 所述可發(fā)光介質(zhì)的發(fā)光產(chǎn)生的已調(diào)幅電磁輻射；產(chǎn)生指示接收自所述可發(fā) 光介質(zhì)的已調(diào)幅的電磁輻射的強(qiáng)度的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)；基于提供給所 述可發(fā)光介質(zhì)的所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射的幅度調(diào)制與所接收的已調(diào)幅電 磁輻射的幅度調(diào)制之間的相位差來(lái)確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物 相關(guān)的信息；以及對(duì)所接收的已調(diào)幅電磁輻射的接收與一個(gè)或多個(gè)輸出信 號(hào)的產(chǎn)生之間的延遲提供補(bǔ)償，所述補(bǔ)償作為所接收的已調(diào)幅電磁輻射的 強(qiáng)度的函數(shù)而改變。
本發(fā)明的又一方面涉及一種配置為確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分 析物相關(guān)的信息的處理器。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器包括相位差模塊、 延遲補(bǔ)償模塊和分析物信息模塊。相位差模塊適于確定在(i)所發(fā)射的已 調(diào)幅電磁輻射的幅度調(diào)制與(ii)所接收的已調(diào)幅電磁輻射的幅度調(diào)制之間 的相位差，其中所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射已經(jīng)被提供給與氣體聯(lián)通的可發(fā) 光介質(zhì)，并且響應(yīng)于在所述可發(fā)光介質(zhì)上提供的所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射 由所述可發(fā)光介質(zhì)的發(fā)光來(lái)產(chǎn)生所接收的已調(diào)幅電磁輻射。在一些情況下， 相位差模塊適于基于由光敏探測(cè)器產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)來(lái)確定相位 差，所述光敏探測(cè)器被構(gòu)造為接收由可發(fā)光介質(zhì)的發(fā)光產(chǎn)生的所接收的己 調(diào)幅電磁輻射的至少一部分，所述光敏探測(cè)器產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)來(lái) 至少指示所接收的已調(diào)幅電磁輻射的強(qiáng)度。延遲補(bǔ)償模塊適于補(bǔ)償光敏探 測(cè)器在產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)中的延遲，其中由所述延遲補(bǔ)償模塊執(zhí)行 的補(bǔ)償作為所接收的已調(diào)幅電磁輻射的強(qiáng)度的函數(shù)來(lái)改變。分析物信息模 塊適于基于相位差來(lái)確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。
本發(fā)明的又一方面涉及一種確定與氣體中的氣態(tài)分析物相關(guān)的信息的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括確定在(i)所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻 射的幅度調(diào)制與(ii)所接收的已調(diào)幅電磁輻射的幅度調(diào)制之間的相位差， 所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輔射被提供給與氣體聯(lián)通的可發(fā)光介質(zhì)，所接收的己 調(diào)幅電磁輻射由所述可發(fā)光介質(zhì)的發(fā)光來(lái)產(chǎn)生，其中至少部分地基于產(chǎn)生 為所接收的已調(diào)幅電磁輻射的強(qiáng)度的函數(shù)的輸出信號(hào)來(lái)確定所述相位差， 所接收的已調(diào)幅電磁輻射由所述可發(fā)光介質(zhì)的發(fā)光來(lái)產(chǎn)生；補(bǔ)償在產(chǎn)生作 為所接收的已調(diào)幅電磁輻射的強(qiáng)度的函數(shù)的所述輸出信號(hào)中的延遲，所接 收的已調(diào)幅電磁輻射由所述可發(fā)光介質(zhì)的發(fā)光來(lái)產(chǎn)生；并且基于所述確定 和所述補(bǔ)償來(lái)確定與所述氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。
在參照作為本說(shuō)明書(shū)一部分的附圖的基礎(chǔ)上考慮以下說(shuō)明書(shū)和所附權(quán) 利要求，本發(fā)明的這些及其它目的、特征和特性以及操作方法和相關(guān)結(jié)構(gòu) 元件和部件組合的功能以及制造的經(jīng)濟(jì)性將變得更加清楚，其中同樣的附 圖標(biāo)記在各個(gè)附圖中指代相對(duì)應(yīng)的部分。然而應(yīng)當(dāng)明白地理解，附圖僅是 為了說(shuō)明和描述目的而并非意圖限制本發(fā)明。如在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中所 使用，單數(shù)形式"一個(gè)"、"一種"和"該"包括復(fù)數(shù)情況，除非上下文清楚地另 外說(shuō)明。


圖l依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示出配置為確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài) 分析物相關(guān)的信息的系統(tǒng)；
圖2依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示出包括光敏探測(cè)器的傳感器；
圖3依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示出包括光敏探測(cè)器的傳感器；
圖4依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示出確定與氣體中一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物 相關(guān)的信息的方法；
圖5依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示出補(bǔ)償非恒定系統(tǒng)延遲的方法；
圖6依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示出補(bǔ)償非恒定系統(tǒng)延遲的替代方法。
具體實(shí)施例方式
圖l示出配置為確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息的系 統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器12、光敏探測(cè)器14、可發(fā)光介質(zhì)16和
9處理器18。系統(tǒng)10可以確定與包含在流路20內(nèi)的氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài) 分析物相關(guān)的信息。在一個(gè)實(shí)例中，流路20由適于向和/或從病人輸送氣體 的導(dǎo)管22來(lái)限定。在更特定的實(shí)例中，導(dǎo)管22可與配置為與病人的氣管聯(lián) 通的病人接口設(shè)備協(xié)作。病人接口設(shè)備的一些實(shí)例可以包括例如氣管內(nèi)導(dǎo) 管、鼻管、氣管切開(kāi)插管、面罩或其它病人接口設(shè)備。本發(fā)明不限于這些 實(shí)例，并且設(shè)想可以確定任何氣體中的分析物。
在一些實(shí)現(xiàn)方式中，發(fā)射器12、光敏探測(cè)器14和/或可發(fā)光介質(zhì)16可以 形成傳感器。傳感器可以形成為單個(gè)單元以用于與導(dǎo)管22和/或構(gòu)造為耦合 導(dǎo)管22的氣管適配器(未示出)相集成。例如，授權(quán)給Labuda等并于2003 年9月9日頒證的題為"OXYGEN MONITORING APPARATUS"的美國(guó)專利 No.6,616，896 (以下稱為"'896專利")和授權(quán)給Blazewicz等并于2003年10月 14日頒證的題為"OXYGEN MONITORING APPARATUS"的美國(guó)專利 No.6，632，402 (以下稱為'"402專利")均描述了這樣的傳感器，其(1)包括 與發(fā)射器12、光敏探測(cè)器14和/或可發(fā)光介質(zhì)16中的一些或全部相類似的組 件，并且(2)確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。在此將 這兩個(gè)專利全部結(jié)合到本公開(kāi)內(nèi)容中以供參考。
發(fā)射器12發(fā)射由波狀線13表示的電磁輻射，所述電磁輻射被引導(dǎo)至可發(fā) 光介質(zhì)16上。如下面進(jìn)一步討論的，由發(fā)射器12發(fā)射的電磁輻射13包括其 波長(zhǎng)會(huì)使可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)光的電磁輻射。發(fā)射器12可以包括一個(gè)或多個(gè)有 機(jī)發(fā)光二極管("OLED")、激光器(例如，二極管激光器或其它激光源)、 發(fā)光二極管("LED")、熱陰極發(fā)光燈("HCFL")、冷陰極發(fā)光燈("CCFL")、 白熾燈、鹵素?zé)襞?、所接收的環(huán)境光和/或其它電磁輻射源。
在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，發(fā)射器12包括一個(gè)或多個(gè)綠色和/或藍(lán)色LED。這 些LED—般在可發(fā)光介質(zhì)16的可發(fā)光組成吸收區(qū)域中具有高亮度并且在其 它波長(zhǎng)(例如uv禾n/或近uv)輸出較少量的輻射。這使由發(fā)射器12、光敏 探測(cè)器14和/或可發(fā)光介質(zhì)16形成的傳感器的雜散干擾光(stray interfering light)和光降解(photo degradation)最小化。
雖然本發(fā)明決不限于使用LED，但將LED實(shí)現(xiàn)為發(fā)射器12的其它優(yōu)點(diǎn)包 括它們的重量輕、體積小、低功耗、低電壓要求、低發(fā)熱量、可靠性、堅(jiān) 固性、相對(duì)低的成本和穩(wěn)定性。LED還可以非常迅速地、可靠地且可重復(fù)地接通和關(guān)閉。
在一些實(shí)現(xiàn)方式中，系統(tǒng)10可以包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件(未示出)來(lái)
引導(dǎo)、聚焦和/或另外處理由發(fā)射器12發(fā)射的輻射13。例如， 一個(gè)或多個(gè)透 鏡可以在所選方向上校準(zhǔn)輻射13。作為更特定的例子，所結(jié)合的'896和'402 專利都公開(kāi)了使用處理由與發(fā)射器12類似的發(fā)射器發(fā)射的輻射的光學(xué)元 件。
來(lái)自發(fā)射器12的電磁輻射13可以以預(yù)定的幅度調(diào)制(例如，具有預(yù)定頻 率，具有預(yù)定的最大和/或最小幅度等)到達(dá)可發(fā)光介質(zhì)16。在一個(gè)實(shí)施例 中，可以驅(qū)動(dòng)發(fā)射器12來(lái)發(fā)射帶有預(yù)定幅度調(diào)制的電磁輻射13。在另一實(shí) 施例中，系統(tǒng)10可以包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件(未示出)，用于調(diào)制由發(fā)射 器12發(fā)射的電磁輻射13的幅度。 一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件可以包括一個(gè)或多個(gè) 周期性驅(qū)動(dòng)的有源元件(例如，液晶堆疊等)和/或一個(gè)或多個(gè)被周期性地 移入和移出由發(fā)射器12發(fā)射的電磁輻射13的光路的無(wú)源元件(例如，過(guò)濾 器、半透明反射鏡等)。
如在圖l中所見(jiàn)，導(dǎo)管22可包括窗口24。窗口24可基本上是透明的以便 使諸如由發(fā)射器12發(fā)射的電磁輻射13的電磁輻射能夠進(jìn)入和/或離開(kāi)導(dǎo)管22 的內(nèi)部。例如，窗口24可以由藍(lán)寶石、 一個(gè)或多個(gè)聚合物(例如聚乙烯等)、 玻璃和/或其它基本上透明的材料形成。在一些實(shí)施例中(未示出)，導(dǎo)管22 可以包括與窗口24類似的兩個(gè)窗口。如在'402參考文件中所示出和描述的， 兩個(gè)窗口可以彼此相對(duì)地布置在氣管適配器中以使電磁輻射13能夠穿過(guò)所 述氣管適配器。在此配置中，光敏探測(cè)器14可以位于發(fā)射器12的相對(duì)一側(cè)。
可發(fā)光介質(zhì)16是這樣的介質(zhì)，即其響應(yīng)暴露于來(lái)自發(fā)射器12的電磁輻射 13和/或其它激發(fā)能量，發(fā)光從而以不同于由發(fā)射器12提供的電磁輻射13的 波長(zhǎng)依照基本上全向方式來(lái)發(fā)射由波狀線26所表示的電磁輻射。此發(fā)光電 磁輻射26的強(qiáng)度和/或持久性根據(jù)包含在導(dǎo)管22內(nèi)的氣體中的一個(gè)或多個(gè)分 析物的相對(duì)量來(lái)上升或下降。在一個(gè)實(shí)施例中，氧氣通過(guò)猝滅發(fā)光反應(yīng)來(lái) 改變發(fā)光電磁輻射26的強(qiáng)度和/或持久性。隨著氧氣的濃度增加時(shí)，發(fā)光電 磁輻射26的強(qiáng)度和/或持久性的變化將降低。在一個(gè)實(shí)施例中，可發(fā)光介質(zhì) 16形成為發(fā)光薄膜。例如，所結(jié)合的'896和'402專利均公開(kāi)了可以用作可發(fā) ，介質(zhì)16的薄膜。在圖l所圖示的實(shí)施例中，可發(fā)光介質(zhì)16設(shè)置在熱電容器28上。熱電容 器28被用于將可發(fā)光介質(zhì)16維持在基本恒定的操作溫度上，并且由此減少 或消除了系統(tǒng)10中由于可發(fā)光介質(zhì)16的溫度變化所導(dǎo)致的不準(zhǔn)確性。 .光敏探測(cè)器14被定位為接收至少一部分來(lái)自可發(fā)光介質(zhì)16的發(fā)光電磁 輻射26。因此，發(fā)光電磁輻射26在次也稱為"所接收的電磁輻射26"等。基于 所接收的電磁輻射26，光敏探測(cè)器14產(chǎn)生與所接收的電磁輻射26的一個(gè)或 多個(gè)屬性相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)。例如， 一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)可以與 所接收的電磁輻射26的量、所接收的電磁輻射26的強(qiáng)度、所接收的電磁輻 射26的幅度調(diào)制和/或所接收的電磁輻射26的其它屬性相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例 中，光敏探測(cè)器14包括PIN二極管。在其它實(shí)施例中，其它光敏設(shè)備被用作 光敏探測(cè)器14。例如，光敏探測(cè)器14可以采取二極管陣列、CCD芯片、CMOS 芯片、光電倍增管(PMT)和/或其它光敏器件的形式。
在一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)的產(chǎn)生中，光敏探測(cè)器14可能將延遲引入到系統(tǒng) 10中。應(yīng)當(dāng)注意，如在此所使用的術(shù)語(yǔ)"延遲"指的是所接收的電磁輻射26 的給定光子在光敏探測(cè)器14上的接收與輸出信號(hào)的產(chǎn)生之間的遲延，所述 輸出信號(hào)包括與所述給定光子在光敏探測(cè)器14上的接收相關(guān)的信息。為簡(jiǎn) 單起見(jiàn)，在此結(jié)合光敏探測(cè)器14來(lái)討論"延遲"，然而，可設(shè)想該延遲也可能 由用于產(chǎn)生輸出信號(hào)的其它系統(tǒng)組件(諸如但不限于放大器和過(guò)濾器)引 入。在一些情況下，這一延遲可能并不是恒定的。例如，所述延遲可以作 為由光敏探測(cè)器14接收的發(fā)光電磁輻射26的強(qiáng)度(例如，幅度)的函數(shù)來(lái) 改變。在一些情況下，延遲隨著發(fā)光電磁輻射26的強(qiáng)度降低而增加。由于 各種原因，下面將論述其中的一些，系統(tǒng)10可以補(bǔ)償此延遲以增強(qiáng)確定信 息的精確性和/或準(zhǔn)確性，所述信息與包含在導(dǎo)管22內(nèi)的氣體中的一個(gè)或多 個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)。
在當(dāng)前實(shí)施例中，校準(zhǔn)光敏探測(cè)器14來(lái)補(bǔ)償上述延遲。光敏探測(cè)器14 的校準(zhǔn)例如可以包括以多個(gè)強(qiáng)度或者在另 一實(shí)施例中至少以單個(gè)強(qiáng)度來(lái)對(duì) 光敏探測(cè)器14的延遲采取一系列校準(zhǔn)測(cè)量。隨后可以將在校準(zhǔn)測(cè)量期間獲 得的所測(cè)量的延遲和相應(yīng)的測(cè)量強(qiáng)度用于確定補(bǔ)償曲線，所述補(bǔ)償曲線將 光敏探測(cè)器14的延遲描述為測(cè)量強(qiáng)度的函數(shù)。例如在一個(gè)實(shí)施例中，使用 曲線擬合算法來(lái)將所測(cè)量的延遲和相應(yīng)的測(cè)量強(qiáng)度與表達(dá)式為D = a + bl +C/I的補(bǔ)償曲線相擬合，其中D表示所測(cè)量的延遲，I表示相應(yīng)的測(cè)量強(qiáng)度，
并且a、 b和c表示由曲線擬合算法所確定的恒定系數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，提供此形
式的補(bǔ)償曲線用于說(shuō)明性目的并且可以使用其它形式。例如，可以使用更 高階的多項(xiàng)式，可以使用三角函數(shù)等。
應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，校準(zhǔn)曲線的實(shí)現(xiàn)方式只是可以用作補(bǔ)償光敏探測(cè)器14 延遲的各種可能機(jī)制之一。例如，可以創(chuàng)建査找表，所述査找表提供了光 敏探測(cè)器14的系統(tǒng)延遲值，所述值對(duì)應(yīng)于各個(gè)測(cè)量強(qiáng)度。
可以在制造包括光敏探測(cè)器14的傳感器時(shí)對(duì)光敏探測(cè)器14執(zhí)行校準(zhǔn)來(lái) 確定補(bǔ)償曲線。在一些實(shí)施例中，對(duì)于光敏探測(cè)器14的使用期來(lái)說(shuō)，都使 用在此初始校準(zhǔn)期間所確定的此初始補(bǔ)償曲線。在其它實(shí)施例中，周期性 地重新校準(zhǔn)光敏探測(cè)器14以確定更新的補(bǔ)償曲線。
圖2示出了包括光敏探測(cè)器14的傳感器的實(shí)施例，其中一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾 器元件27位于可發(fā)光介質(zhì)16和光敏探測(cè)器14之間。如在所結(jié)合的'896和'402 專利中所描述的，過(guò)濾器元件27—般被設(shè)計(jì)成用于防止不是由可發(fā)光介質(zhì) l'6發(fā)射的電磁輻射入射到光敏探測(cè)器14上。例如在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)濾器 元件27是波長(zhǎng)特定化的并且允許發(fā)光輻射26穿過(guò)以入射到光敏探測(cè)器14 上，同時(shí)基本上阻止其它波長(zhǎng)的輻射。
傳感器的此實(shí)施例還包括參考光敏探測(cè)器29和分束元件31 。如在所結(jié)合 的'896專利中所描述的，分束元件31可以將向光敏探測(cè)器14傳播的一部分輻 射26引導(dǎo)至參考光敏探測(cè)器29上。由參考光敏探測(cè)器29產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè) 輸出信號(hào)可以用作參考來(lái)解決和補(bǔ)償由光敏探測(cè)器14產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)輸 出信號(hào)中的系統(tǒng)噪聲(例如，發(fā)射器12中的強(qiáng)度波動(dòng)等)。
圖3示出了傳感器的另一配置。在圖3所示的配置中，熱電容器28至少是 部分透明的，并且位于窗口24附近。在此配置中，可發(fā)光介質(zhì)16設(shè)置在熱 電容器28上與窗口24相對(duì)的一側(cè)。可發(fā)光介質(zhì)16在其一側(cè)被暴露于流路20， 所述一側(cè)與在電容器28和可發(fā)光介質(zhì)16之間的邊界相對(duì)。如同所見(jiàn)的，由 發(fā)射器12發(fā)射的電磁輻射13穿過(guò)窗口24和熱電容器28以入射到可發(fā)光介質(zhì) 16上。從可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)射的發(fā)光輻射26進(jìn)而通過(guò)熱電容器28和窗口24返 回，從而以基本上與上述相同的方式入射到光敏探測(cè)器14和/或29中的一個(gè) 或兩個(gè)。返回到圖l，在一個(gè)實(shí)施例中，存在于氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物
在可發(fā)光介質(zhì)16處響應(yīng)于接收來(lái)自發(fā)射器12的輻射13來(lái)猝滅由可發(fā)光介質(zhì) 16所呈現(xiàn)的發(fā)光。更具體而言，由可發(fā)光介質(zhì)16所呈現(xiàn)的峰值發(fā)光和所述 發(fā)光的衰減時(shí)間隨著存在于可發(fā)光介質(zhì)16處的這些一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物 量增加而下降。在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物可以包括氧。
處理器18可操作地與發(fā)射器12和光敏探測(cè)器14耦合。處理器18被配置為 確定與導(dǎo)管22內(nèi)的氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。處理器18 基于已知和/或測(cè)量的信息來(lái)確定此信息，所述已知和/或測(cè)量的信息與(1) 由發(fā)射器12發(fā)射到可發(fā)光介質(zhì)16上的電磁輻射13和(2)響應(yīng)于接收來(lái)自發(fā) 射器12的輻射13由可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)出的發(fā)光電磁輻射26相關(guān)。例如，處理 器18可以基于一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物與可發(fā)光介質(zhì)16的發(fā)光的衰減時(shí)間之 間的關(guān)系來(lái)確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。
如圖1中所示，處理器18包括相位差模塊30、延遲補(bǔ)償模塊32和分析物 信息模塊34。模塊30、 32和34可以用軟件；硬件；固件；軟件、硬件和/或 固件的某種組合來(lái)實(shí)現(xiàn)和/或以其它方式實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解，雖然模塊30、 32 和34在圖1中所示為一起位于單個(gè)處理單元內(nèi)，但是處理器18可以包括多個(gè) 處理單元，而且這些處理單元中的一些可以定位為彼此遠(yuǎn)離。在這種實(shí)施 例中， 一個(gè)或多個(gè)模塊30、 32和34可以定位為與其它模塊遠(yuǎn)離并且可以經(jīng) 由一個(gè)或多個(gè)通信鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)在所述模塊之間的操作通信。這種通信鏈路 可以是無(wú)線或硬接線的。
相位差模塊30確定在(1)從發(fā)射器12發(fā)射的放大調(diào)制的電磁輻射13的 幅度調(diào)制與(2)響應(yīng)于所發(fā)射的電磁輻射13，由可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)出的所接 收的已調(diào)幅電磁輻射26的幅度調(diào)制之間的相位差，其中所述電磁輻射13入 射到可發(fā)光介質(zhì)16上。
為了確定此相位差，相位差模塊30獲得所發(fā)射電磁輻射13的幅度調(diào)制。 在一個(gè)實(shí)施例中，以周期信號(hào)(例如，正弦信號(hào))的形式來(lái)獲得所發(fā)射電 磁輻射13的幅度調(diào)制，所述周期信號(hào)與所發(fā)射電磁輻射13的幅度調(diào)制成比 例和/或與其頻率成比例地改變。此信號(hào)可以從向發(fā)射器12提供的調(diào)制功率 信號(hào)、從用于驅(qū)動(dòng)有源光學(xué)元件的調(diào)制功率信號(hào)或者從與發(fā)射器12和可發(fā) 光介質(zhì)16之間的無(wú)源光學(xué)元件的定位相關(guān)的信號(hào)獲得以調(diào)制向可發(fā)光介質(zhì)、6提供的電磁輻射13的幅度，其中所述有源光學(xué)元件用于調(diào)制由發(fā)射器12 發(fā)射的電磁輻射13的幅度。
相位差模塊30還獲得由可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)出的接收電磁輻射26的幅度調(diào) 制。在一些實(shí)施例中，以信號(hào)的形式來(lái)獲得由可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)出的接收電 磁輻射26的幅度調(diào)制，所述信號(hào)與所接收的發(fā)光電磁輻射26的幅度調(diào)制成 比例和/或與其頻率成比例地改變。例如，可以從由光敏探測(cè)器14產(chǎn)生的一 個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)中獲得此信號(hào)。
相位差模塊30確定所獲得的發(fā)射電磁輻射13的幅度調(diào)制與所獲得的接 收電磁輻射26的幅度調(diào)制之間的相位差。在一些實(shí)例下，相位差模塊30包 境鎖定放大器，用于產(chǎn)生與在這兩個(gè)幅度調(diào)制之間的相位差成正比的DC信 號(hào)。在其它實(shí)例中，相位差模塊30可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述軟件計(jì)算所獲 得的由發(fā)射器12發(fā)射的輻射13與由可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)出的輻射的幅度調(diào)制之 間的相位差。
延遲補(bǔ)償模塊32補(bǔ)償一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)延遲。例如，延遲補(bǔ)償模塊32補(bǔ)償 光敏探測(cè)器14在產(chǎn)生上述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)中的延遲。在一個(gè)實(shí)施例中， 延遲補(bǔ)償模塊32使用(1)由光敏探測(cè)器14產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)和(2) 補(bǔ)償曲線來(lái)確定光敏探測(cè)器14的延遲，所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)與發(fā)光輻 射26的強(qiáng)度(例如，幅度)有關(guān)，所述補(bǔ)償曲線對(duì)應(yīng)于光敏探測(cè)器14并且 將延遲描述為發(fā)光輻射26所測(cè)量強(qiáng)度的函數(shù)。例如，補(bǔ)償曲線的形式可以 .^D = a + bJ + C/I，如上面相對(duì)于光敏探測(cè)器14的校準(zhǔn)所描述的。 一旦延遲 補(bǔ)償模塊32確定了延遲，正在和/或已經(jīng)由相位差模塊30處理的信息由延遲 補(bǔ)償模塊32調(diào)節(jié)以補(bǔ)償所確定的延遲。
例如在一個(gè)實(shí)施例中，延遲補(bǔ)償模塊32確定作為所測(cè)量的強(qiáng)度(例如， 幅度)的函數(shù)的光敏探測(cè)器14的延遲，繼而調(diào)節(jié)由相位差模塊30確定的相 位差以補(bǔ)償由延遲補(bǔ)償模塊32確定的延遲。在另一實(shí)施例中，延遲補(bǔ)償模 塊32使用所確定的延遲來(lái)調(diào)節(jié)由相位差模塊30獲得的發(fā)光電磁輻射26的幅 度調(diào)制。在此實(shí)施例中，相位差模塊30使用所調(diào)節(jié)的發(fā)光電磁輻射26的幅 度調(diào)制(如由延遲補(bǔ)償模塊32所調(diào)節(jié)的)來(lái)確定從發(fā)射器12入射到可發(fā)光 介質(zhì)16上的電磁輻射13的幅度調(diào)制與由可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)出的電磁輻射26的 幅度調(diào)制之間的相位差。應(yīng)當(dāng)理解，由于可發(fā)光介質(zhì)16生成已調(diào)幅的發(fā)光電磁輻射26 (例如，在
強(qiáng)度上具有周期性波動(dòng))，所以補(bǔ)償作為所測(cè)量的強(qiáng)度的函數(shù)的光敏探測(cè)器
i4延遲的實(shí)施例將比不取決于強(qiáng)度而是恒定地補(bǔ)償延遲的實(shí)施例更加準(zhǔn) 確。因此，通過(guò)延遲補(bǔ)償模塊32確定作為所測(cè)量的強(qiáng)度的函數(shù)的光敏探測(cè) 器14的延遲并且執(zhí)行補(bǔ)償以解決此延遲將提高處理器18確定由發(fā)射器12發(fā) 射到可發(fā)光介質(zhì)16的電磁輻射13的幅度調(diào)制與發(fā)光電磁輻射26的幅度調(diào)制 之間的相位差值的準(zhǔn)確性。
分析物信息模塊34基于從發(fā)射器12入射到可發(fā)光介質(zhì)16上的電磁輻射 13的幅度調(diào)制與由可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)出的電磁輻射26的幅度調(diào)制之間的相位 差來(lái)確定與導(dǎo)管22內(nèi)的氣體中的一個(gè)或多個(gè)分析物相關(guān)的信息，所述相位 差如由相位差模塊30和延遲補(bǔ)償模塊32所確定的。例如，由相位差模塊30 辨定的相位差(由延遲補(bǔ)償模塊32調(diào)節(jié)的)與可發(fā)光材料16的發(fā)光的衰減 時(shí)間相關(guān)。如上所述，可發(fā)光材料16的衰減時(shí)間作為存在于可發(fā)光介質(zhì)16 處的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物的量的函數(shù)而改變。因此，分析物信息模塊34 能夠基于由相位差模塊30確定的相位差(由延遲補(bǔ)償模塊32調(diào)節(jié))來(lái)確定 與這一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息(例如，存在于可發(fā)光材料16處的 量)。例如，分析物信息模塊34可以確定與一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的濃 度、分壓和/或其它信息。在一些實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物可以包 括氧。
圖4示出了確定與氣體中一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息的方法36。 在操作38中，發(fā)射已調(diào)幅電磁輻射。所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射具有能夠使 預(yù)定的可發(fā)光介質(zhì)發(fā)光的一個(gè)或多個(gè)屬性。例如在一個(gè)實(shí)施例中，操作38 可以由系統(tǒng)10中的發(fā)射器12來(lái)執(zhí)行(如圖l所示)。
在操作40中，所發(fā)射的電磁輻射被引導(dǎo)至設(shè)置在氣體中的可發(fā)光介質(zhì) 上。引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)上的電磁輻射使可發(fā)光介質(zhì)發(fā)光，從而發(fā)射發(fā)光輻 射。因?yàn)橐龑?dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)上的電磁輻射被調(diào)幅，所以發(fā)光輻射也被調(diào)幅。 作為一個(gè)例子，操作40可以將輻射引導(dǎo)至系統(tǒng)10的可發(fā)光介質(zhì)16上(如圖l 所示)。
在操作42中，接收由可發(fā)光介質(zhì)發(fā)射的發(fā)光輻射。在操作44中，產(chǎn)生一 個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)。至少一個(gè)輸出信號(hào)指示接收自可發(fā)光介質(zhì)的發(fā)光輻射
16的強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，操作42和44由系統(tǒng)10的光敏探測(cè)器14執(zhí)行(如 圖l所示)。
在操作46中，確定被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)的電磁輻射的幅度調(diào)制與由可發(fā) 光介質(zhì)發(fā)出的發(fā)光輻射的幅度調(diào)制之間的相位差。在操作46中，確定相位 差以補(bǔ)償在產(chǎn)生輸出信號(hào)中作為發(fā)光輻射的強(qiáng)度的函數(shù)而改變的延遲。在 一些實(shí)施例中，操作46由如先前所闡述的系統(tǒng)10的處理器18來(lái)執(zhí)行(如圖l
所示)。
在操作48中，根據(jù)在操作46中確定的相位差來(lái)確定與氣體中一個(gè)或多個(gè) 氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，在操作48中確定的信息可以包 括與一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物的量相關(guān)的信息，諸如分壓、濃度或其它信息。 在一些實(shí)施例中，操作48由如上所述的系統(tǒng)10的處理器18來(lái)執(zhí)行(如圖l所 示)。
圖5示出了確定被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)的電磁輻射的幅度調(diào)制與由可發(fā)光 介質(zhì)響應(yīng)所接收的輻射而發(fā)出的電磁輻射的幅度調(diào)制之間的相位差的方法 50。在一個(gè)實(shí)施例中，在方法40的操作46中(如圖4所示)執(zhí)行方法50的一 些或全部操作。
在操作52中，獲得被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)的電磁輻射的幅度調(diào)制。這包括 獲得作為時(shí)間函數(shù)的輻射的幅度大小或強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，操作52可 以由相位差模塊30來(lái)執(zhí)行(如圖l所示)，如上所述。
在操作54中，獲得由可發(fā)光介質(zhì)發(fā)出的電磁輻射的幅度調(diào)制。在一個(gè)實(shí) 施例中，從接收發(fā)光輻射的光敏探測(cè)器的輸出信號(hào)中獲得此發(fā)光電磁輻射 的幅度調(diào)制。例如，操作54可以由相位差模塊30依照上面所闡明的方式獲 得由光敏探測(cè)器14產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)來(lái)執(zhí)行(如圖l所示)。
在操作56中，確定所獲得的被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)的電磁輻射的幅度調(diào)制 與所獲得的由可發(fā)光介質(zhì)發(fā)出的電磁輻射的幅度調(diào)制之間的相位差?？梢?通過(guò)增加、減去和/或解調(diào)這些幅度調(diào)制來(lái)確定相位差。在一個(gè)實(shí)施例中， 操作56可以由相位差模塊30來(lái)執(zhí)行(如圖l所示)，如上所述。
在操作58中，確定在產(chǎn)生輸出信號(hào)中的延遲，所述輸出信號(hào)在操作54 中用來(lái)獲得由可發(fā)光介質(zhì)發(fā)出電磁輻射的幅度調(diào)制。在操作58中，延遲被 確定為由可發(fā)光介質(zhì)發(fā)出電磁輻射的幅度或強(qiáng)度的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，
17操作58由相位延遲模塊32依照先前所描述的方式來(lái)執(zhí)行(如圖l所示)。在 一些情況下，可以在操作58中確定對(duì)延遲的補(bǔ)償，而不是實(shí)際的延遲。
在操作60中，調(diào)節(jié)在操作56中確定的相位差以補(bǔ)償在操作58中確定的延 遲。這將提高相位差的準(zhǔn)確性和/或精確性。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)延遲的補(bǔ) 償包括向或從操作56中確定的相位差增加或減去操作58中確定的延遲。在 一些情況下，操作60可以由延遲補(bǔ)償模塊32和/或相位差模塊30來(lái)執(zhí)行(如 圖l所示)。
圖6示出了確定被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)的電磁輻射的幅度調(diào)制與由可發(fā)光 介質(zhì)響應(yīng)所接收的輻射而發(fā)出的電磁輻射的幅度調(diào)制之間的相位差的一個(gè) 可行的替代方法62。就像方法50—樣，在一些實(shí)施例中，在方法36的操作 46中(如圖4所示)執(zhí)行方法62的一些或全部操作。
在操作64中，獲得被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)的電磁輻射的幅度調(diào)制。這包括 獲得作為時(shí)間函數(shù)的輻射的幅度大小或強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，操作64對(duì) 應(yīng)于方法50的操作52，如圖5中所圖示并且如上所述。
返回到圖6，在操作66中，獲得由可發(fā)光介質(zhì)發(fā)出的電磁輻射的幅度調(diào) 制。在一個(gè)實(shí)施例中，從接收發(fā)光輻射的光敏探測(cè)器的輸出信號(hào)中獲得發(fā) 光電磁輻射的幅度調(diào)制。操作66可以對(duì)應(yīng)于方法50的操作54，如圖5中所圖 示并且如先前所闡明。
在圖4中的操作68中，確定在產(chǎn)生輸出信號(hào)中的延遲，所述輸出信號(hào)在 操作66中用來(lái)獲得由可發(fā)光介質(zhì)發(fā)出的電磁輻射的幅度調(diào)制。在操作68中， 延遲被確定為由可發(fā)光介質(zhì)發(fā)出的電磁輻射的幅度或強(qiáng)度的函數(shù)。在一個(gè) 實(shí)施例中，操作68對(duì)應(yīng)于方法50的操作58，如上所述。就像操作58的情況 一樣，在一些情況下，可以在操作68中確定對(duì)延遲的補(bǔ)償，而不是實(shí)際的 延遲。
在操作70中，確定所調(diào)節(jié)的由可發(fā)光介質(zhì)發(fā)出的電磁輻射的幅度調(diào)制。 這包括調(diào)節(jié)在操作66中確定的幅度調(diào)制來(lái)補(bǔ)償在操作68中確定的延遲。在 一些實(shí)施例中，操作70可以由相位延遲模塊32來(lái)執(zhí)行(如圖l所示)，如上 所述。
在操作72中，對(duì)于在操作70中確定的所調(diào)節(jié)的幅度調(diào)制以及在操作64 中確定的被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)的電磁輻射的幅度調(diào)制來(lái)確定相位差。可以通過(guò)增加、減去和/或解調(diào)這些幅度調(diào)制來(lái)確定相位差。在一個(gè)實(shí)施例中， 操作72可以由相位差模塊30來(lái)執(zhí)行(如圖l所示)，如上所述。
在上述并且如圖4 - 6中所圖示的本發(fā)明的實(shí)施例中，已經(jīng)對(duì)信息補(bǔ)償了 由光敏探測(cè)器14導(dǎo)致的系統(tǒng)延遲以提供被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)16的電磁輻射 13的幅度調(diào)制與發(fā)光輻射26的幅度調(diào)制之間的相位差的補(bǔ)償確定。然而， 可以設(shè)想補(bǔ)償系統(tǒng)延遲的其它機(jī)制。在一個(gè)實(shí)施例中，在已經(jīng)確定系統(tǒng)延 遲之后基于所述系統(tǒng)延遲來(lái)補(bǔ)償與一個(gè)或多個(gè)分析物相關(guān)的實(shí)際信息，所 述實(shí)際信息由分析物信息模塊24來(lái)確定。例如，在此實(shí)施例中，分析物信 息模塊24可以確定未補(bǔ)償?shù)姆治鑫餄舛炔⑶已舆t補(bǔ)償模塊32可以調(diào)節(jié)已確 定的濃度。在另一實(shí)施例中，可以調(diào)節(jié)所獲得的電磁輻射13的幅度調(diào)制值 來(lái)解決傳感器的系統(tǒng)延遲，其中所述電磁輻射13被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)16。 在此實(shí)施例中，調(diào)節(jié)所獲得的電磁輻射13的幅度調(diào)制可在此幅度調(diào)制與由 可發(fā)光介質(zhì)16發(fā)出的電磁輻射26的幅度調(diào)制之間的相位差被確定之前進(jìn) 行，其中所述電磁輻射13被引導(dǎo)至可發(fā)光介質(zhì)16。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然在分析氣態(tài)分析物的范圍內(nèi)已經(jīng)闡明了上述系統(tǒng)和方 法，但是可更進(jìn)一步地理解本發(fā)明的一般原理。例如，調(diào)節(jié)作為發(fā)光照明 強(qiáng)度的函數(shù)的發(fā)光探測(cè)器中的系統(tǒng)延遲的原理可以擴(kuò)展到其它類型的探測(cè) 器和/或分析器，所述探測(cè)器和/或分析器依賴于檢測(cè)發(fā)光照明的衰減時(shí)間。
考慮到這里所公開(kāi)的本發(fā)明的說(shuō)明和實(shí)施方式，本發(fā)明的其它實(shí)施例、 用途和優(yōu)點(diǎn)對(duì)那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得顯而易見(jiàn)。說(shuō)明書(shū)僅應(yīng)當(dāng)被 認(rèn)為是示例性的，并且因此本發(fā)明的范圍意在僅由以下權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1、一種配置為確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息的系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)(10)包括與氣體聯(lián)通的可發(fā)光介質(zhì)(16)；一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器(12)，被配置為將已調(diào)幅電磁輻射(13)發(fā)射到所述可發(fā)光介質(zhì)(16)上，其中所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射(13)導(dǎo)致所述可發(fā)光介質(zhì)(16)中的發(fā)光；光敏探測(cè)器(14)，被配置為接收由所述可發(fā)光介質(zhì)(16)的發(fā)光所產(chǎn)生的已調(diào)幅電磁輻射(26)，其中所述光敏探測(cè)器(14)響應(yīng)于所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)指示所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的強(qiáng)度；以及處理器(18)，其適于接收由所述光敏探測(cè)器(14)產(chǎn)生的所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)并且適于基于所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射(13)的幅度調(diào)制與所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的幅度調(diào)制之間的相位差來(lái)確定與所述氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息，其中所述處理器(18)適于補(bǔ)償由所述光敏探測(cè)器(14)在產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)中產(chǎn)生的延遲，當(dāng)確定與所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的所述信息時(shí)，所述補(bǔ)償作為所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的所述強(qiáng)度的函數(shù)而改變。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物包括氧。
3、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中與所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的 所述信息包括所述氣體中的所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物的濃度。
4、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器(18)包括相位差模塊(30)， 所述相位差模塊(30)適于確定所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射(13)的所述幅 度調(diào)制與所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的所述幅度調(diào)制之間的所述相位
5、 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述相位差模塊(30)包括鎖定放大器。國(guó)'r
6、 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述處理器(18)適于(i)基于由 所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)所指示的所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的所述 強(qiáng)度來(lái)確定光敏探測(cè)器(14)在產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)中的所述延 遲，和(ii)基于所確定的延遲，通過(guò)調(diào)節(jié)由所述相位差模塊(30)確定的 所述相位差來(lái)補(bǔ)償所述光敏探測(cè)器(14)在產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào) 中的延遲。
7、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述處理器(18)適于控制所述一個(gè) 或多個(gè)發(fā)射器(13)。
8、 一種確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息的方法，所述方法包括將所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射(13)提供到與氣體聯(lián)通的可發(fā)光介質(zhì)(16)上以便導(dǎo)致所述可發(fā)光介質(zhì)(16)中的發(fā)光；接收己調(diào)幅電磁輻射(26)，其中由所述可發(fā)光介質(zhì)(16)的所述發(fā)光 來(lái)產(chǎn)生所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26);產(chǎn)生指示接收自所述可發(fā)光介質(zhì)(16)的所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26) 的強(qiáng)度的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)；基于所發(fā)射的己調(diào)幅電磁輻射(13)的幅度調(diào)制與所接收的已調(diào)幅電磁 輻射(26)的幅度調(diào)制之間的相位差來(lái)確定與所述氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣 態(tài)分析物相關(guān)的信息；以及對(duì)所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的接收與所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)的 產(chǎn)生之間的延遲提供補(bǔ)償，所述補(bǔ)償作為所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26) 的強(qiáng)度的函數(shù)而改變。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物包括氧。
10、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中確定與所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物 相關(guān)的信息包括確定所述氣體中的所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物的濃度。
11、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中確定與所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物 相關(guān)的信息還包括確定所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射(13)的所述幅度調(diào)制與 所接收的己調(diào)幅電磁輻射(26)的所述幅度調(diào)制之間的相位差。
12、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中確定與所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物 相關(guān)的信息還包括(i)確定所接收的己調(diào)幅電磁輻射(26)的接收與指示 所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的強(qiáng)度的所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)的產(chǎn)生 之間的延遲，以及(ii)通過(guò)基于所確定的延遲來(lái)調(diào)節(jié)所發(fā)射的已調(diào)幅電磁 輻射(13)的所述幅度調(diào)制與所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的所述幅度 調(diào)制之間所確定的相位差，來(lái)提供對(duì)所述延遲的補(bǔ)償。
13、 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括發(fā)射所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射 (13)。
14、 一種配置為確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息的處 理器(18)，所述處理器(18)包括相位差模塊(30)，適于確定在(i)所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射(13)的 幅度調(diào)制與(ii)所接收的電磁輻射(26)的幅度調(diào)制之間的相位差，所述 所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射(13)已經(jīng)提供給與氣體聯(lián)通的可發(fā)光介質(zhì)(16), 所接收的電磁輻射(26)由可發(fā)光介質(zhì)(16)響應(yīng)于其上所提供的所發(fā)射 的已調(diào)幅電磁輻射(26)而發(fā)光來(lái)產(chǎn)生，其中所述相位差模塊(26)適于基于由光敏探測(cè)器(14)產(chǎn)生的一個(gè)或 多個(gè)輸出信號(hào)來(lái)確定所述相位差，其中所述光敏探測(cè)器(14)被構(gòu)造為接 收由所述可發(fā)光介質(zhì)(16)的所述發(fā)光產(chǎn)生的所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26) 的至少一部分并且被構(gòu)造為產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)，并且其中至少 一些所述輸出信號(hào)至少指示由所述可發(fā)光介質(zhì)(16)的所述發(fā)光產(chǎn)生的所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的強(qiáng)度；延遲補(bǔ)償模塊(32)，適于對(duì)所述光敏探測(cè)器(14)在產(chǎn)生所述一個(gè)或 多個(gè)輸出信號(hào)中的延遲進(jìn)行補(bǔ)償，其中所述補(bǔ)償作為由所述可發(fā)光介質(zhì) (16)的所述發(fā)光產(chǎn)生的所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的所述強(qiáng)度的函 數(shù)而改變；以及分析物信息模塊(34)，適于基于所述相位差來(lái)確定與所述氣體中的一 個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。
15、 如權(quán)利要求14所述的處理器(18)，其中所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析 物包括氧。
16、 如權(quán)利要求14所述的處理器(18)，其中由所述處理器(18)確定 的與所述一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的所述信息包括所述氣體中的所述一 個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物的濃度。
17、 如權(quán)利要求14所述的處理器(18)，其中所述相位差模塊(30)包 括鎖定放大器。
18、 如權(quán)利要求14所述的處理器，其中所述延遲補(bǔ)償模塊(32)還適于 (0基于所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的所述強(qiáng)度來(lái)確定所述光敏探測(cè)器(14)在產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)中的所述延遲，其中所述強(qiáng)度由 所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)來(lái)指示，以及(ii)通過(guò)基于所確定的延遲調(diào)節(jié)由 所述相位差模塊(30)確定的所述相位差來(lái)補(bǔ)償所述光敏探測(cè)器(14)在 產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)中的所述延遲。
19、 如權(quán)利要求14所述的處理器，其中所述延遲補(bǔ)償模塊(32)還適于 (i)基于所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的所述強(qiáng)度來(lái)確定所述光敏探測(cè)器(14)在產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)中的所述延遲，其中所述強(qiáng)度由 所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)來(lái)指示，以及(ii)通過(guò)調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)輸出 信號(hào)以補(bǔ)償所述光敏探測(cè)器(14)在產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)中的所述延遲來(lái)解決所述延遲，并且其中所述相位差模塊(30)還適于基于已經(jīng) 由所述延遲補(bǔ)償模塊(32)調(diào)節(jié)的所述輸出信號(hào)來(lái)確定所述相位差。
20、 一種確定關(guān)于氣體中的氣態(tài)分析物的信息的方法，包括確定在(i)所發(fā)射的已調(diào)幅電磁輻射(13)的幅度調(diào)制與(ii)所接收 的己調(diào)幅電磁輻射(26)的幅度調(diào)制之間的相位差，所發(fā)射的己調(diào)幅電磁 輻射(13)被提供給與氣體聯(lián)通的可發(fā)光介質(zhì)(16)，所接收的已調(diào)幅電磁 輻射(26)由所述可發(fā)光介質(zhì)(16)的發(fā)光來(lái)產(chǎn)生，其中至少部分地基于作為所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的強(qiáng)度的函數(shù) 產(chǎn)生的輸出信號(hào)來(lái)確定所述相位差，所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)由所 述可發(fā)光介質(zhì)(16)的所述發(fā)光來(lái)產(chǎn)生；對(duì)于在產(chǎn)生作為所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)的所述強(qiáng)度的函數(shù)的所 述輸出信號(hào)中的延遲進(jìn)行補(bǔ)償，所接收的已調(diào)幅電磁輻射(26)由所述可 發(fā)光介質(zhì)(16)的所述發(fā)光來(lái)產(chǎn)生；以及基于所述確定和所述補(bǔ)償來(lái)確定與所述氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。
全文摘要
一種配置為確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息的系統(tǒng)(10)包括可發(fā)光材料(16)、一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器(12)、一個(gè)或多個(gè)光敏探測(cè)器(14)和處理器(18)。發(fā)射器(12)將已調(diào)幅的電磁輻射(13)發(fā)射到可發(fā)光介質(zhì)(16)上，所述可發(fā)光介質(zhì)(16)與氣體聯(lián)通以導(dǎo)致所述可發(fā)光介質(zhì)(16)發(fā)光。光敏探測(cè)器(14)接收由可發(fā)光介質(zhì)(16)的發(fā)光所產(chǎn)生的已調(diào)幅的電磁輻射(26)并且產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)，至少一個(gè)輸出信號(hào)指示所接收的電磁輻射(26)的強(qiáng)度。處理器(18)接收輸出信號(hào)并且確定與氣體中的一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息。確定與一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分析物相關(guān)的信息可以包括補(bǔ)償作為所接收的電磁輻射(26)的強(qiáng)度的函數(shù)而改變的延遲。
文檔編號(hào)G01N21/64GK101523197SQ200780030619
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者C·米勒 申請(qǐng)人:Ric投資有限責(zé)任公司