Оптический датчик частиц - RU2018144805A

1. Датчик (100) частиц, выполненный с возможностью определения плотности частиц в потоке частиц с неизвестным вектором скорости потока частиц, причем датчик (100) частиц содержит модуль лазерного датчика для детектирования частиц, причем, модуль лазерного датчика содержит:

- по меньшей мере, первый лазер (111), выполненный с возможностью излучения первого измерительного луча (111') в первый объем детектирования, и, по меньшей мере, второй лазер (112), выполненный с возможностью излучения второго измерительного луча (112') во второй объем детектирования,

- оптическое устройство (150), выполненное с возможностью перенаправления, по меньшей мере, первого измерительного луча (111') таким образом, что первый измерительный луч (111') и второй измерительный луч (112') охватывают угол между 45° и 135°,

- один общий детектор (120), выполненный с возможностью определения, по меньшей мере, первого интерференционного сигнала самосмешения первой оптической волны внутри первого лазерного резонатора первого лазера (111), вызываемой частицами в первом объеме детектирования, и, по меньшей мере, второго интерференционного сигнала самосмешения второй оптической волны внутри второго лазерного резонатора второго лазера (112), вызываемой частицами во втором объеме детектирования,

- лазерный датчик (100) дополнительно содержит блок (140) оценки, при этом блок (140) оценки выполнен с возможностью приема детектирующих сигналов, генерируемых детектором (120) в ответ на определяемые интерференционные сигналы самосмешения, при этом блок (140) оценки дополнительно выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, одной средней скорости частиц с помощью детектирующих сигналов, вызываемых частицами в первом объеме детектирования и втором объеме детектирования, принимаемых в предопределенный период времени, и при этом блок (140) оценки дополнительно выполнен с возможностью определения плотности частиц на основе числа интерференционных сигналов самосмешения, определяемых в предопределенный период времени в первом объеме детектирования и втором объеме детектирования, и указанной, по меньшей мере, одной средней скорости.

2. Датчик (100) частиц по п. 1, в котором модуль лазерного датчика содержит, по меньшей мере, третий лазер (113), выполненный с возможностью излучения третьего измерительного луча (113'), при этом оптическое устройство (150) выполнено с возможностью перенаправления, по меньшей мере, двух из измерительных лучей (111', 112', 113') таким образом, что измерительные лучи (111', 112', 113') вместе охватывают один и тот же угол, и детектор (120) выполнен с возможностью определения, по меньшей мере, третьего интерференционного сигнала самосмешения третьей оптической волны в третьем лазерном резонаторе третьего лазера (113).

3. Датчик (100) частиц по п. 1, в котором измерительные лучи (111', 112', 113') вместе охватывают угол, равный 90°.

4. Датчик (100) частиц по п. 1, 2 или 3, в котором указанный, по меньшей мере, первый лазер (111) и указанный, по меньшей мере, второй лазер (112) содержат полупроводниковые слои, предусмотренные на общем полупроводниковом кристалле.

5. Датчик (100) частиц по п. 4, в котором детектор (120) интегрирован в полупроводниковые слои.

6. Датчик (100) частиц по п. 1, в котором оптическое устройство (150) содержит решетку.

7. Датчик (100) частиц по п. 4, в котором оптическое устройство (150) содержит поверхностную решетку, интегрированную в полупроводниковые слои.

8. Датчик (100) частиц по п. 4, в котором оптическое устройство (150) содержит микрооптические компоненты (151а) для перенаправления измерительных лучей (111', 112', 113'), излучаемых лазерами (111, 112, 113), и при этом каждый микрооптический компонент (151а) прикрепляется к одному лазеру (111, 112, 113).

9. Датчик (100) частиц по п. 8, в котором оптическое устройство (150) дополнительно содержит, по меньшей мере, один фокусирующий элемент (151b), связанный с каждым измерительным лучом (111', 112', 113'), причем, указанный, по меньшей мере, один фокусирующий элемент (151b) выполнен с возможностью фокусирования соответствующего измерительного луча в область (155) фокусирования.

10. Датчик (100) частиц по любому из предыдущих пунктов, в котором блок оценки выполнен с возможностью компенсации эллиптичности формы пятна в соответствующем объеме детектирования, при этом эллиптичность формы пятна задается сечением соответствующего измерительного луча (111', 112', 113'), перпендикулярным направлению соответствующего измерительного луча (111', 112', 113').

11. Датчик (100) частиц по любому из предыдущих пунктов, причем, датчик (100) частиц дополнительно содержит электрический возбудитель (130), при этом электрический возбудитель (130) выполнен с возможностью электрического возбуждения лазеров (111, 112, 113) таким образом, что лазеры излучают измерительные лучи (111', 112', 113').

12. Воздухоочиститель, блок датчиков или носимое устройство, содержащие датчик (100) частиц по любому из предыдущих пунктов.

13. Способ определения плотности частиц в потоке частиц с неизвестным вектором скорости потока частиц, причем, данный способ включает в себя этапы:

- излучения, по меньшей мере, первого измерительного луча (111') с помощью первого лазера (111) в первый объем детектирования,

- излучения, по меньшей мере, второго измерительного луча (112') с помощью второго лазера (112) во второй объем детектирования,

- перенаправления, по меньшей мере, первого измерительного луча (111') таким образом, что первый измерительный луч (111') и второй измерительный луч охватывают угол между 45° и 135°,

- определения, по меньшей мере, интерференционных сигналов самосмешения первой оптической волны в первом лазерном резонаторе первого лазера (111), вызываемой частицами в первом объеме детектирования, и, по меньшей мере, второй оптической волны во втором лазерном резонаторе второго лазера (112), вызываемой частицами во втором объеме детектирования, с помощью одного общего детектора (120) в течение предопределенного периода времени,

- определения, по меньшей мере, одной средней скорости на основе определяемых интерференционных сигналов самосмешения, вызываемых частицами в первом объеме детектирования и втором объеме детектирования,

- определения плотности частиц на основе определяемой средней скорости и числа интерференционных сигналов самосмешения, определяемых в первом объеме детектирования и втором объеме детектирования в течение предопределенного периода времени.

14. Способ по п. 13, в котором способ включает в себя дополнительные этапы:

- определения, по меньшей мере, первой средней скорости на основе интерференционных сигналов самосмешения, определяемых в течение первого периода времени,

- определения, по меньшей мере, второй средней скорости на основе интерференционных сигналов самосмешения, определяемых в течение второго периода времени,

- определения числа определяемых интерференционных сигналов самосмешения в предопределенный период времени, содержащий первый и второй периоды времени,

- определения плотности частиц на основе указанный, по меньшей мере, первой средней скорости, указанный, по меньшей мере, второй средней скорости и соответствующего числа определяемых интерференционных сигналов самосмешения.

15. Компьютерный программный продукт, содержащий средства кода, которые могут быть сохранены, по меньшей мере, на одном запоминающем устройстве, входящем в состав датчика (100) частиц по любому из пп. 1-11 или, по меньшей мере, на одном запоминающем устройстве устройства, содержащего датчик (100) частиц, при этом средства кода выполнены таким образом, что способ по любому из пп. 13 или 14 может осуществляться с помощью, по меньшей мере, одного устройства обработки, входящего в состав датчика (100) частиц, или с помощью, по меньшей мере, одного устройства обработки устройства, содержащего датчик (100) частиц.