技术领域 本发明涉及气体检测器及气体检测方法，更具体地说，涉及从光学 组合信号中提取两个数据流以用于气体测量算法的手段。 背景技术 提供气体检测器来确定从包括一个或更多个光学检测器的光学系统 得到的目标气体水平是公知的。 当通过光学手段来测量可燃气体时，公知的是对被目标气体吸收的 一个或更多个光波段以及不被目标气体吸收的一个或更多个光波段都进 行测量。选择的第二波段是通常所说的基准信号，并且通过获取第二波 段与第一组波段(通常所说的吸收信号)的比率，这使得能够对目标气 体水平进行计算并且还可对包括部件的老化和光学系统的劣化在内的很 多参数进行补偿。通常需要在系统中使用多于一个的光学检测器，要么 就接受气体和基准信号的非同时测量。 然而，从EP 0 502 717可知，仅使用了一个检测器。然而，确定基 准信号与吸收信号的比率的技术仍然很复杂，其需要使用复用器/解复器 电路以实现对来自相位上分隔开的载波信号的信号比率的确定。 发明内容 本发明的目的是改善上述设计，具体地说，是使得能够简单地从得 自单个光学检测器的信息中提取出如上所定义的基准信号和吸收信号， 或者至少二者的比率。本发明的一个目的是迅速地并且同时地针对基准 信号和吸收信号得出上述信息而无需在对信号数据的采集之间稳定系 统。 根据本发明的第一方面，提供了一种气体检测器，该气体检测器包 括：第一辐射源，其以第一频率发出辐射；第二辐射源，其以第二频率 发出辐射；辐射检测器，其被配置为同时检测来自所述第一辐射源和所 述第二辐射源的、在使用时穿过位于所述第一和第二辐射源与所述辐射 检测器之间的采样区的辐射；还包括处理器，其使得能够对所述检测器 所检测到的来自所述第一辐射源和第二辐射源的辐射进行比较，由此确 定在所述采样区中的目标气体的水平。有益的是，所述第一辐射源和第 二辐射源被同时操作，使得来自所述辐射源的辐射在时间上互相交叠并 且由所述检测器同时进行检测，同时所述处理器被配置为对该信号进行 分析以能够确定任何目标气体的存在。由此，提供由光学系统组合了吸 收信号和基准信号的检测器输出。各信号都是以目标气体的吸收波段和 非吸收波段为目标对光源进行正弦驱动的结果。由此生成的光的路径贯 穿正在被测量的大气并且被光学检测器检测到。 在所附的权利要求中对本发明的其它方面和本发明的优选特征进行 了阐述。 附图说明 图1是根据本发明的气体检测器的功能部件的示意图； 图2是代表本发明的系统中的光学传感器所采集的采样信号的示例； 图3是在校准根据本发明的系统的相对相位以能够确定构成根据本 发明的系统的一部分的灯的相对相位时所涉及到的步骤的示意流程图； 以及 图4是示出了获得气体的测量所需的处理例的示例性系统的框图。 具体实施方式 参照图1，其中示出了根据本发明的气体检测器10，该气体检测器 10包括第一辐射源12和第二辐射源14。辐射源例如可以是在光学或红 外波段内发出辐射的灯。该气体检测器还包括采样区16以及检测器18， 在使用时在采样区16中存在将被检测的目标气体。辐射源和检测器的示 例例如是MGG1160-080-2.5MM灯和LIE302x034检测器。气体检测器10 还包括诸如Renesas H8/3048的微处理器形式的处理器20。第一辐射源 12和第二辐射源14被设置为分别沿着路径22和路径24通过采样区16 向检测器18发出光。 处理器20被设置为如所示出的那样沿通信信道26和通信信道28驱 动辐射源12和辐射源14，由此控制从第一辐射源和第二辐射源发出的辐 射的幅度、频率和/或相位。处理器20优选地包括能够存储数据的诸如 控制寄存器30之类的存储器。另外，处理器20优选地与控制器34通信， 该控制器34能够对来自处理器20的信息做出反应以驱动各种不同的装 置，诸如音响器(sounder)36、信标(beacon)38、蜂鸣器和/或其它 警告装置40、以及诸如流体连通系统(fluid communication system) 中的关闭阀之类的阀42，由此例如在检测到可燃气体时做出适当的反应。 在该设备的一些示例中，处理器20能够直接地驱动警告装置36、38、40 以及42。 在本发明的一种形式中，由处理器20来驱动第一辐射源12和第二 辐射源14以在不同的频率发出光，第一辐射源在第一频率发出光，已知 该频率可被期望在采样区16中进行检测的预定的目标气体吸收，而第二 辐射源14在不同的频率发出光，已知该频率不被该气体所吸收。在另一 形式中，除了在辐射源和采样空间(sample volume)之间沿辐射路径22 和24设置有滤波器以外，辐射源相同。滤波器既可以作为灯本身的一部 分来设置也可以作为单独的部件来设置，由此使得能够例如对来自第一 辐射源12和第二辐射源14的辐射的适当频率进行带通选择。 检测器18所检测到的辐射被转换成信号，该信号被传递到处理器20， 如图1所示。处理器20能够在诸如控制寄存器30的存储器中存储来自 检测器18的信号的信息，并且将信息传递到控制器34。控制器34可以 例如是与诸如音响器36之类的各种安全元件进行通信的远程装置。 参照图2，其中示出了表示检测器18所检测到的信号相对于时间的 曲线图44。曲线图44示出了表示同时检测到的来自第一辐射源12和第 二辐射源14的辐射的信号46。在该示例中，由检测器18检测到的幅度 调制信号46是来自第一辐射源和第二辐射源的不同频率的辐射的组合。 优选地，根据稍后描述的校准技术，在采样区16中不存在任何目标气体 的情况下，来自第一辐射源12和第二辐射源14的辐射的幅度大致相似。 在该示例中，分别用线52和线54示出了来自辐射源12和第二辐射源14 (在图2中分别为灯1和灯2)中各个源的辐射分量。可以看出，来自第 一辐射源12和第二辐射源14的各分量信号是具有不同相位的正弦变化 信号。幅度调制的频率优选地是相同的，但是由处理器20向第一辐射源 和第二辐射源施加了90度的相移。 为了确定来自第一辐射源和第二辐射源的辐射在同时检测到的单个 信号46中的相对份额，处理器20对来自检测器18的信号进行分析并且 将表示信号46的分量的值存储在两个分离的存储器(或寄存器30)中。 在将分量信号存储在分离的寄存器之前，对分量信号应用了乘法算子。 取决于构成该信号的由分离的第一辐射源和第二辐射源所生成的信号的 分量的相位，该乘法算子是+1或-1。 因此，处理器20运算数字滤波器算法以从来自检测器18的唯一可 用的净信号46中提取信息，如同实际上使用了两个分离的光学检测器一 样。 参照图3，其中示出了在校准气体检测器10以使处理器20能够根据 来自处理器20的控制信号确定在检测器18处检测到的来自第一辐射源 12和第二辐射源14的辐射的相对相位时所涉及到的步骤的流程图，其中 沿通信信道26和28向辐射源发送控制信号以驱动辐射的发出。 如图3中步骤56所示，最初，仅对第一辐射源12(或灯L1)以近 似正弦的方式进行驱动，以生成正弦波或近正弦波。例如，使用脉宽调 制技术以非常高的频率驱动灯。如步骤58所示，处理器20被设置为在 采样区16中不存在目标气体的校准阶段中，确定来自检测器18的波形 何时对于系统的相对特性(例如如步骤58处所示的来自处理器20的灯 驱动信号的时间)是正的。因此，可以在来自第一辐射源(L1，12)的波 形的传输过程中使用检测器18多次采集信号，并且可以使用处理器20 来处理来自检测器18的信号以确定该信号是否在整个波形的平均信号之 上。如果检测到的瞬时信号在平均水平之上，则处理器确定在检测器18 处检测到的来自辐射源的辐射处于周期的正区域，并且反之可以检测该 信号何时处于波形的负的部分。然后处理器可以确定周期的开始并且确 定基准信号(诸如来自处理器20的驱动第一辐射源12的信号)与检测 器18处检测到周期的开始之间的相对定时(或者时延)。因此，可以对 来自第一辐射源12的辐射的相位进行校准，然后通过关闭灯L1并以与 在图3中步骤60和62处所指出的相同方式来驱动灯L2，可以针对第二 辐射源14(或灯L2)来重复该处理。 因此，处理器20可以通过该校准处理(可以在气体检测器10的制 造、安装时自动地或手动地进行，和/或在气体检测器10的整个使用中 定期进行)来建立信号相位以使得能够进行上面如图2所描述的数字滤 波处理，换而言之，可以关于来自第一辐射源和第二辐射源的信号52和 54，建立相对乘法算子48和50的定时。 在针对来自第一辐射源和第二辐射源的辐射的相位对气体检测器10 进行了校准以及任意其它校准(例如在检测器18处检测到的来自分离的 第一辐射源和第二辐射源的信号幅度)，可以持续地操作气体检测器以监 控采样区16中的预定(或目标)气体的存在。在图4中示出了这些操作 步骤的流程图。在步骤64，处理器20运行，以具有90度相位滞后的正 弦变化波形来驱动第一和第二辐射源12，14(或灯L1和L2)。 检测器18将所采集的信号数字化，向处理器20提供了输出信号， 该输出信号包括在检测器18处检测到的净信号46的完整波形的每周期 至少四个值(每四分之一周期一个值)。确实，优选地由检测器18确定 四个检测信号的大的整数倍数(诸如在步骤66所指出的80倍)。使用来 自检测器18的离散的数字化输出，为各个四分之一个周期提供了20个 离散信号值，因此可以进行充分的数据采集并在存储器或寄存器30中进 行存储，使得能够对气体检测进行适当的分析。处理器20还负责确定向 检测器18处所检测的信号施加的乘法算子，以在第一和第二存储器或寄 存器30中进行存储。第一寄存器用于存储与所检测到的来自第一辐射源 的吸收信号或辐射有关的信息。当来自第一辐射源的辐射的频率是采样 区16中待检测的目标气体的吸收频率时，可以将该寄存器称为气体寄存 器。当来自第二辐射源的辐射具有已知不被目标气体吸收的频率时，第 二寄存器是基准寄存器并且因此表示基准信号数据。因此，如步骤68处 所示，处理器20确定来自第一辐射源(L1，12)的辐射的相位以及该相 位应当是正的还是负的，并且应用适当的实现加或减的乘法算子(图2 中所示的48)，然后，或者将该信号加到气体寄存器(如步骤70处所示) 或者从气体寄存器减去该信号(如步骤72处所示)。 在步骤74，针对来自第二辐射源14或灯L2的辐射的已知相位反复 进行该处理。因此，在图2中所示的乘法算子50被应用于净信号46，并 且当来自第二辐射源14的信号54的相位是正时，将信号的值加到基准 寄存器中(如步骤76处所示)，或者当来自灯L2(第二辐射源14)的辐 射54的相位是负时，从基准寄存器中的数据中减去该信号的值(如步骤 78处所示)。 如步骤80所示，可以利用单个数据存储事件来确定光学系统的洁净 度。优选地，这是如此实现的：将L2的寄存器与气体检测器最后一次在 零目标气体存在的情况下被校准时的同一寄存器进行比较，确定基准信 号的任何衰减。 如果识别出由于系统性能下降而造成的故障，则可以采取必要的行 动，例如使得能够自动重新校准步骤的特定警告和/或卸下该气体检测器 和/或其它安全装置以使能够进行维修，如步骤82处所示。 在检测事件的至少一个完整周期之后，可以确定存储在气体寄存器 和基准寄存器中的气体信号和基准信号的比率，如步骤84所示。 在所检测到的来自第一辐射源和第二辐射源的辐射具有相等的幅度 (或者作为整体具有取决于来自第一辐射源12和第二辐射源14的辐射 的幅度以及气体检测器中的其它因素的已知比率)的情况下，寄存器在 时间轴上的净值将是相同的。在采样区16中不存在任何目标气体的情况 下，这种特性是相同的。然而，如果在采样区16中存在着目标气体，则 来自第一辐射源的辐射被气体吸收，并由此信号幅度将下降，使得处理 器20可以确定气体寄存器和基准寄存器中的相对值的比率上的差异。由 此，处理器20可以在步骤86确定目标气体在采样区16(或光学系统中) 中的存在。为了优化对目标气体的水平的判定，优选地使灯1和灯2的 载波信号在相位上相隔90度，并且优选地针对灯1和灯2中各个灯，以 四分之一周期等间隔地隔开灯的乘法算子(参见图2)。然而，对于载波 和乘法算子都可以使用不同的间隔。 使用吸收信号和基准信号的比率查询表和/或使用其它合适的方法 (例如算法)，处理器20可以确定在采样区16中的目标气体的量，并且 处理器20被编程为进行相应的响应。例如，可以在校准步骤过程中通过 使用经校准的气体量来确定比率，以提供查询表。因此，取决于气体寄 存器和基准寄存器中的信号信息的比率，处理器20可以确定采样区16 中的预定气体的浓度，并做出相应的反应。在目标气体是甲烷的示例中， 安全要求可以是这样的，将该气体的可燃程度规定为周围空气的4.4％体 积比，在达到该值的20％(换而言之，所检测到的甲烷的体积比为0.88％) 时将给出在周围空气中甲烷含量(在采样区16中确定的)增加的警告， 并且针对该可燃程度的40％量级(换而言之，确定了在采样区16中存在 的甲烷在体积上占1.76％)的气体水平，可以执行警报或其它重要的动作 (例如通过关闭阀(如图1中的阀42处所示)来关闭系统)。 在对甲烷进行检测的情况下，来自第一辐射源12的吸收辐射的频率 优选地以3.3微米为中心，而基准频率是以3.0微米为中心。在其他形 式中，从第一辐射源发出较宽的波段以覆盖气体的超过一个的吸收点， 使得在甲烷的情况下，来自第一辐射源的辐射可以包括3.4微米和2.3 微米的波长，或者在对二氧化碳进行检测的情况下，来自第一辐射源的 辐射可以包括4.2微米和2.75微米的波长。当然，来自第二(基准)源 14的辐射应当处于目标气体的吸收范围之外。 在一种不同的形式中，不对来自第一辐射源12和第二辐射源14的 辐射进行幅度调制，而是进行频率调制，使得通过将两个重叠信号(例 如通过傅立叶(Fourier)转换)转换到频域上得到吸收信号和基准信号。 例如，可以用5赫兹和7赫兹调制频率，分别针对第一辐射源和第二辐 射源来对基频35赫兹载波信号进行调制。因此，由处理器20对检测器 20处检测到的信号进行傅立叶转换，使得能够使用数字滤波技术将信息 存储到分离的寄存器中，以便以一种与上述的幅度调制技术相类似的方 式来确定所检测到的分别来自第一辐射源和第二辐射源的信号的相对 值。