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原文传递颗粒检测系统及相关方法

专利名称：	颗粒检测系统及相关方法
摘要：	描述了一种颗粒检测器，例如烟气检测器。在一种形式中该检测器包括检测腔室和发射单辐射光束的辐射源。该检测器也包括经设置以从共同的感兴趣区接收辐射的辐射接收系统和成像系统。还公开了一种用于分析颗粒检测器的输出的方法和系统。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	巴哈马;BS
申请人：	爱克斯崔里斯科技有限公司
发明人：	R·诺克斯;K·库珀
专利状态：	有效
申请日期：	2014-06-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910356403.2
公开号：	CN110274853A
代理机构：	北京邦信阳专利商标代理有限公司
代理人：	郑世奇
分类号：	G01N15/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	巴哈马群岛拿骚
主权项：	1.一种颗粒检测器，其特征在于，包括：检测腔室，其用于接收用于分析的样品流；辐射源，其经配置以发射辐射光束，所述辐射光束具有已知的偏振特性，所述光束穿过至少部分所述腔室传播，并且所述光束经设置在感兴趣区横穿样品流；辐射接收系统，其经配置以接收通过与样品流中携带的颗粒相互作用而从所述光束散射的辐射，所述辐射接收系统进一步经配置以相对于所述光束的传播方向和已知偏振而在多个散射角和多个偏振角处接收辐射，并生成表示接收到的辐射的至少一个输出信号；控制器，其经配置以分析表示接收到的辐射的所述至少一个输出信号，以确定样品流中携带的颗粒的存在。 2.根据权利要求1所述的颗粒检测器，其特征在于，其中所述辐射接收系统包括多个辐射接收传感器，每个辐射接收传感器经配置以在相应的散射角接收辐射。 3.根据权利要求2所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，每个传感器经设置以相对于所述光束的偏振角在已知的偏振角处接收辐射。 4.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述辐射接收系统包括第一多个辐射接收传感器，所述第一多个辐射接收传感器经配置以相对于所述光束在第一偏振角处接收辐射，其中每一个所述第一多个辐射传感器均经设置以在相应的散射角处接收。 5.根据权利要求4所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述辐射接收系统包括第二多个辐射接收传感器，所述第二多个辐射接收传感器均经配置以相对于所述光束在不同于所述第一偏振角的第二偏振角处接收辐射，其中所述第二多个辐射传感器中的每一个经设置以在相应的散射角处接收辐射。 6.根据权利要求5所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述第一多个辐射传感器和所述第二多个辐射传感器经设置以使每个第一多个辐射传感器中的至少一个传感器以及每个第二多个辐射传感器中的至少一个传感器经设置以在同一相应的散射角处接收辐射。 7.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述或每个辐射传感器经配置以提供输出信号表示接收到的辐射水平。 8.根据权利要求2-7中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述检测器经配置以将来自所述传感器的至少一个子集的输出信号暂时相关联。 9.根据权利要求8所述的颗粒检测器，其特征在于，其中暂时相关联的输出信号用于识别感兴趣颗粒与所述光束之间的相互作用。 10.根据权利要求8或9所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，暂时相关联的输出信号用于识别颗粒特性，例如颗粒尺寸、类型或颜色。 11.一种颗粒检测器，其特征在于，包括：检测腔室，其用于接收用于分析的样品流；辐射源，其经配置以发射辐射光束，所述光束穿过至少部分腔室传播，并且所述光束经设置以在感兴趣区横穿所述样品流；成像系统，其经配置以捕捉感兴趣区的图像；控制器，其经配置以基于捕捉到的图像中所包含的散射所形成的辐射来分析图像，以确定在感兴趣区与所述光束相互作用的样品流中携带有颗粒。 12.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述辐射源发射辐射光束，所述辐射光束的波长足够短以便在所述检测腔室中从空气散射到足够的范围，从而在样品流中没有携带任何颗粒的情况下，所述成像系统能够捕捉到光束的图像。 13.根据权利要求12所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述光束在电磁频谱的紫色或紫外区域内。 14.根据权利要求11-13中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述控制器经配置以在捕捉到的图像上执行背景消除。 15.根据权利要求14所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，背景消除涉及基于根据不含有所述光束的图像的至少一个区域而确定的有代表性的所接收到的背景辐射水平，对处于含有所述光束的图像的集合区中的所接收到的辐射水平进行校正。 16.根据权利要求14或15任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，背景消除涉及从感兴趣区中的所接收到的辐射水平减去背景辐射水平，所述背景辐射水平从集合区之外的至少一个区域确定。 17.根据权利要求14-16中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，利用相应的分段所界定的背景消除区，沿集合区以分段方式执行背景消除。 18.根据权利要求11-17中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中所述控制器经配置以通过识别集合区图像中的所接收到的辐射强度中的峰值来分析图像以确定颗粒的存在。 19.根据权利要求18所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，在峰值高于阈值水平的事件中能够确定颗粒与所述光束发生相互作用并因此检测到颗粒。 20.根据权利要求19所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述阈值表示以下峰值属性中的任一个：接收到的最大强度；或在峰值中接收到的总能量。 21.根据权利要求1-10中任一项并且进一步根据权利要求11-20中任一项所述的颗粒检测器。 22.根据权利要求21所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述检测器包括检测腔室和辐射源，所述辐射源发射单辐射光束，其中辐射接收系统和成像系统经设置以从共同的感兴趣区接收辐射。 23.根据权利要求21或22所述的颗粒检测器，其特征在于，其中所述控制器使所述成像系统的输出与所述辐射接收系统相关联。 24.一种颗粒检测器，其特征在于，包括：检测腔室，其用于接收用于分析的样品流；辐射源，其经配置以发射辐射光束，所述光束穿过至少部分腔室传播，并且所述光束经设置以在感兴趣区横穿样品流；辐射接收系统，其经配置以接收通过与样品流中携带的颗粒相互作用而从所述光束散射的辐射，并且生成表示接收到的辐射的至少一个输出信号，所述辐射接收系统包括成像系统和至少一个其它辐射接收器，所述成像系统经配置以捕捉感兴趣区的图像；控制器，其经配置以分析表示接收到的辐射的至少一个输出信号，以确定样品流中携带的颗粒的存在。 25.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述辐射接收系统经配置以相对于所述光束的传播方向和已知偏振，在多个散射角和多个偏振角接收辐射。 26.根据权利要求25所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述接收系统包括多个辐射接收传感器，所述多个辐射接收传感器中的每一个均经配置以在相应的散射角接收辐射。 27.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中所述辐射源包括一光学系统以聚焦所述光束。 28.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒传感器，其特征在于，其中聚焦所述光束以使其朝向感兴趣区会聚。 29.一种根据上述权利要求中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，选择或控制以下中的一项或多项：样品流速、光束横截面、光束形状或相对于包括辐射感测系统的传感器的光束对准，从而使得针对样品流中的预定的平均颗粒浓度，样品流中携带的颗粒与光束之间的相互作用在时间上大致不重叠，所述光束以能被辐射感测系统的传感器直接接收的方式散射辐射。 30.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中所述检测器经配置以针对检测到的每个感兴趣颗粒，而确定那些可以确定的颗粒尺寸或总亮度。 31.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒检测器，其特征在于，其中，所述颗粒检测器是烟气检测器。 32.一种以颗粒检测器检测颗粒的颗粒源确定方法，其特征在于，所述方法包括：发射已知偏振的光，使其撞击到颗粒流上；接收由所述流中的颗粒从发射的所述光所散射的光，在多个已知散射角和偏振接收散射的所述光；基于一时间段内从单个颗粒接收到的散射光确定至少一个单颗粒散射参数，其中在所述时间段内从多个颗粒接收散射光；将在多个散射角和/或偏振接收到的光以及所述单颗粒散射参数与用于颗粒的多个已知类型的一系列代表性数据进行比较；以及基于所述比较确定在颗粒流中存在至少一种所述已知类型的颗粒；利用已确定存在的一种或多种颗粒类型，从给定的颗粒源中确定存在于颗粒流中的颗粒的水平。 33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，其中，每种已知类型的颗粒表示根据以下多个特征中的至少一个特征进行分组的颗粒：颗粒尺寸范围；形成所述颗粒的材料。 34.根据权利要32或33中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述基于所述比较确定在颗粒流中存在至少一种所述已知类型的颗粒包括：确定属于至少一种已知类型的颗粒在所述流中的比例。 35.根据权利要求32-34中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述方法包括按照颗粒的多种已知类型确定所述流中颗粒的比例组分。 36.根据权利要求32-35中任一项所述的方法，其特征在于，其中所述利用已确定存在的一种或多种颗粒类型，从给定的颗粒源中确定存在于颗粒流中的颗粒的水平包括：确定相较于总颗粒水平的相对水平。 37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，其中，根据给定的源对应的一组权重值对已确定的比例组分进行加权，以确定可归因于给定源的颗粒的水平。 38.根据权利要求32-37中任一项所述的方法，其特征在于，其中所述方法包括显示归因于至少一种给定源的颗粒的水平。 39.根据权利要求39所述的方法，其特征在于，其中，采用使能够与其它给定源或总颗粒水平相比较的方式执行所述显示归因于给定源的颗粒的水平。 40.根据权利要求32-39中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述方法包括处理已确定的可归因于给定源的颗粒的水平以及如果所述水平满足一个或多个预定判据则生成通知。 41.根据权利要求32-40中任一项所述的方法，其特征在于，其中，确定颗粒的总表观颗粒亮度不取决于在所述多个散射角和/或偏振接收到的光的水平。 42.根据权利要求32-41中任一项所述的方法，其特征在于，其中，从颗粒检测腔室的图像捕捉装置的输出确定所述总表观颗粒亮度。 43.根据权利要求32-42中任一项所述的方法，其特征在于，其中，在相应的多个光敏二极管处接收所述在所述多个散射角和/或偏振接收到的光。 44.根据权利要32-43中任一项所述的方法，其特征在于，其中，颗粒的总表观颗粒亮度基于由图像捕捉装置接收到的从颗粒散射的光的总量。 45.根据权利要求32-44中任一项所述的方法，其特征在于，其中，单颗粒散射参数是一时间段内所做的单颗粒散射测量的中心趋势的测量值。 46.根据权利要求32-45中任一项所述的方法，其特征在于，其中，生成多个单颗粒散射参数，用于那些与具有不同散射特性的颗粒相对应的具有落入不同范围的单颗粒散射参数的颗粒与不同散射特性颗粒所对应的不同范围的单颗粒散射参数的颗粒。 47.根据权利要求32-46中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述方法包括将表示在多个散射角和/或偏振接收到的光的数据传输到至少一个远程数据处理系统，用于执行所述方法的多个后续步骤。 48.根据权利要求47所述的方法，其特征在于，其中，所述方法包括将那些从中确定单颗粒散射参数的数据传输到至少一个远程数据处理服务器。 49.一种用于确定颗粒材料存在的方法，其特征在于，其中基于由烟气检测腔室中的多个传感器接收到的散射光，所述颗粒材料在气体样品中由至少一种给定颗粒源产生，所述方法包括；将利用多个传感器在多个散射角和/或偏振接收到的散射光以及单颗粒散射参数与用于多个已知类型的颗粒的代表性数据相比较；以及基于所述比较确定至少一种所述已知类型的颗粒存在于颗粒流中；利用已确定存在的一种或多种颗粒类型确定来自给定颗粒源的颗粒流中存在的颗粒的水平。 50.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，其中，所述方法适用于确定由一根或多根过热电线产生的颗粒材料的出现。 51.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，其中，所述方法适用于确定由柴油机产生并排放到大气的废气排放物中的颗粒材料的出现。 52.根据权利要求49-51中任一项所述的方法，其特征在于，其中所述方法适用于确定由给定源产生的颗粒的水平。 53.根据权利要求49-52中任一项所述的方法，其特征在于，其中，所述水平优选地相对于检测到的总颗粒水平来确定。 54.根据权利要求32-53中任一项所述的方法，其特征在于，其中，利用根据权利要求1-31中任一项所述的颗粒检测器执行所述方法。 55.一种用于对颗粒检测系统的输出进行分析的系统，其特征在于，所述系统包括：数据处理系统，其经配置以接收至少散射数据，所述散射数据表示由颗粒检测系统接收到散射光并且指示由所述颗粒检测系统分析的颗粒的存在；所述数据处理系统经配置以处理：接收到的所述数据；多个已知类型的颗粒的数据；以及表示由至少一种给定的颗粒源引起的颗粒物质的组分的数据；以便生成表示由所述颗粒检测系统从所述源中检测到的颗粒水平的输出。 56.根据权利要求55所述的系统，其特征在于，其中，所述数据处理系统接收表示在多个散射角和/或偏振接收到的光的数据以及那些能够从中确定单颗粒散射参数的散射光数据。 57.根据权利要求56所述的系统，其特征在于，其中，不同于那些能够从中确定单颗粒散射参数的所述数据，从不同的光接收部件获得表示在多个散射角和/或偏振接收到的光的所述数据。 58.根据权利要求55-57中任一项所述的系统，其特征在于，其中，所述数据处理系统适用于执行数据处理步骤以形成部分根据权利要求32-53中任一项所述的方法。 59.根据权利要求55-58中任一项所述的系统，其特征在于，其中，所述数据处理系统的定位远离所述颗粒检测系统。 60.根据权利要求55-59中任一项所述的系统，其特征在于，其中，所述数据处理系统适用于与多个颗粒检测系统相连接，从而能够分析每个系统的输出。
所属类别：	发明专利