專利名稱：多波長溫度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及熱測量系統(tǒng)，并且更加具體地涉及多波長溫度計。
背景技術(shù)：
當(dāng)前在高溫和/或高壓環(huán)境中測量實際部件的溫度的方法存在缺陷。監(jiān)測熱部件溫度的一個方法是間接測量離開發(fā)動機(engine)的氣體溫度并且使 用其作為部件溫度的指示。然而，間接溫度測量技術(shù)相對不準(zhǔn)確，并且已經(jīng)提出用于直接測 量部件溫度的方法。測量組成部件的絕對溫度的另一個方法是通過使用熱電偶。然而，在這些類型的 嚴(yán)酷環(huán)境中的溫度測量由于不確定的輻射損耗而受到限制，且熱電偶由于它們侵入實際部 件和/或氣體環(huán)境中而壽命較短。另外，這些侵入測量方法僅提供在單個點的溫度信息，其 對于例如燃?xì)鉁u輪機操作等的操作有具有有限的用途。高溫計(也稱為紅外溫度計)提供物體的非接觸式溫度測量并且已經(jīng)用于在多種 工業(yè)、科學(xué)和商業(yè)過程中估計物體的溫度。在已經(jīng)使用的高溫計的技術(shù)中的一個是多波長 高溫計。在該技術(shù)中，物體的絕對溫度通過采樣和結(jié)合由物體在多個波長發(fā)射的輻射來確定。用于在該類型環(huán)境中測量溫度的另一個技術(shù)是使用激光器。盡管激光器可提供準(zhǔn) 確的益處，它們過于苦于它們自己的缺點，即高成本、增加的靈敏度和對重新調(diào)諧的持續(xù)需 要。另外，這些技術(shù)中沒有一個能夠同時測量這些部件通常所在的氣態(tài)環(huán)境的溫度。用于測量在某些嚴(yán)酷環(huán)境中的溫度的另一個復(fù)雜化因素是在某些燃燒區(qū)(例如 飛行器發(fā)動機)中嚴(yán)格控制在燃燒區(qū)中增添任何種類的裝置。例如，F(xiàn)AA限制什么裝置、部 件等可放在渦輪機區(qū)域中。那么，盡管溫度的被動測量在應(yīng)對法規(guī)限制方面可能是更可取 的，但它在技術(shù)上具有限制。因此，持續(xù)需要有特別在嚴(yán)酷環(huán)境中的溫度測量方面的改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供改進的多波長溫度計克服上文提到的缺陷中的至少一些。更具體 地，本發(fā)明的方面提供熱測量系統(tǒng)、直接測量溫度的方法、用于測量溫度的計算機程序產(chǎn)品 和運用測量溫度的應(yīng)用的方法。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，熱測量系統(tǒng)包括光收集裝置；與該光收集裝置通 信(communication)的檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括第一檢測子系統(tǒng)和第二檢測子系統(tǒng)，其中該第一檢測子系統(tǒng)配置成檢測來自物體表面的光，進一步地其中該第二檢測子系統(tǒng)配置 成檢測來自表面和氣體的光。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，熱測量系統(tǒng)包括光收集裝置；和與該光收集裝置通 信的檢測系統(tǒng)，其中該檢測系統(tǒng)配置成檢測來自氣體的光強度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，直接測量溫度的方法包括收集來自物體的表面的通過 氣體的光；接收和測量物體的表面的溫度中之一；并且基于收集的光和物體表面的溫度測 量該氣體的溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，直接測量溫度的方法包括收集來自氣體的光；并且基 于收集的光測量該氣體的溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，計算機程序產(chǎn)品存儲在計算機可讀介質(zhì)上用于測量溫 度，該計算可讀介質(zhì)包括用于執(zhí)行下列步驟的程序代碼收集來自物體的表面的通過氣體 的光；接收和測量物體的表面的溫度中之一；并且基于該光和溫度測量該氣體的溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，運用測量溫度的應(yīng)用的方法包括提供計算機基礎(chǔ)設(shè) 施，其可操作成收集來自物體的表面的通過氣體的光；接收和測量物體的表面的溫度中 之一；并且基于該光和溫度測量該氣體的溫度。通過下列詳細(xì)說明和圖將使本發(fā)明的各種其他特征和優(yōu)勢明顯。


附示當(dāng)前設(shè)想用于實施本發(fā)明的一個實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的多波長溫度計的框圖。圖2A是由本發(fā)明的實施例采用的發(fā)射與波長的關(guān)系曲線。圖2B是由本發(fā)明的實施例采用的發(fā)射與波長的關(guān)系曲線。圖3A-3C是根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的多波長溫度計的光學(xué)系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)的 示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被動吸收(passive absorption)方法的流程圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算機系統(tǒng)的示意圖。圖6是本發(fā)明的實施例的單點光學(xué)系統(tǒng)部分的透視圖。圖7是本發(fā)明的實施例的一維陣列光學(xué)系統(tǒng)部分的透視圖。圖8是本發(fā)明的實施例的二維陣列光學(xué)系統(tǒng)部分的透視圖。
具體實施例方式如本文詳細(xì)論述的，本發(fā)明的實施例包括改進的熱測量系統(tǒng)(或改進的多波長溫 度計)，其提供用于通過對從物體的表面發(fā)射的無阻礙地(即，很少或沒有吸收)通過氣體 的光的波長進行采樣同時額外地對由氣體部分吸收并且重新發(fā)射的光(具有基于它已經(jīng) 通過的氣體的特征)的波長進行采樣來測量氣體和物體(常常同時地)的溫度(典型地高 溫)的非接觸式手段。在其他實施例中，該熱測量系統(tǒng)能夠測量氣體的溫度，同時物體表面 的溫度由其他手段提供(例如，從數(shù)據(jù)庫)。從而，本發(fā)明的方法可以在發(fā)動機工作期間同 時提供實時的表面和氣體溫度。該被動吸收光譜方法提供好處在于它被動地使用物體的熱表面作為發(fā)射器(對
4比使用激光器)并且可采用可用的管道鏡端口以使用光收集探頭來檢測光發(fā)射。獲得的準(zhǔn) 確溫度信息將幫助監(jiān)測并且確認(rèn)性能(例如，葉片(blade)/葉片桶(bucket)性能)以及 幫助優(yōu)化燃燒室性能。最終，本發(fā)明的方面可用作例如供應(yīng)品(例如，與渦輪機，與飛行器發(fā)動機等一起 的)、獨立產(chǎn)品、服務(wù)品和/或服務(wù)品的部件。穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)和瞬態(tài)溫度數(shù)據(jù)兩者可獲得并 且用于跟蹤和測量局部燃燒室性能和部件健康度。本發(fā)明的方面甚至可遠(yuǎn)離實際氣體和物 體。例如，采用本發(fā)明的方面的計算機系統(tǒng)可在遠(yuǎn)程位置中、在軟盤上、和/或通過互聯(lián)網(wǎng) 可用的?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的熱測量系統(tǒng)或系統(tǒng)10的框圖表示。 該系統(tǒng)10包括發(fā)射光92的物體90。該光92朝向系統(tǒng)90通過氣體或多個氣體80。該發(fā) 射的光92通過氣體80并且光94由光學(xué)系統(tǒng)20收集。從該光學(xué)系統(tǒng)20，光傳送到檢測器 系統(tǒng)40。檢測器系統(tǒng)40的實施例(其將在下文參照圖3A至3C詳細(xì)描述)發(fā)射校準(zhǔn)的模 擬信號96。該校準(zhǔn)的模擬信號96進一步通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)M，其可包括模數(shù)(A/D)調(diào)節(jié) 器，其輸出數(shù)字信號97。該A/D調(diào)節(jié)器M可進一步配置成提高信號質(zhì)量。該數(shù)字信號97 最后輸入到在計算機基礎(chǔ)設(shè)施102中的計算機系統(tǒng)100，其處理信號97并且輸出物體90和 /或氣體80的發(fā)射率光譜(emissivity spectrum)和溫度。例如，計算機系統(tǒng)100配置成 使用算法處理信號以提供氣體80的溫度。應(yīng)該注意到本發(fā)明不限于用于執(zhí)行本發(fā)明的處理任務(wù)的任何特定的處理器。術(shù)語 “處理器”(如在本文中使用的該術(shù)語)意在指示能夠執(zhí)行對于執(zhí)行本發(fā)明的任務(wù)必需的運 算(calculation)或計算(computation)的任何機器。術(shù)語“處理器”意在指示能夠接受 結(jié)構(gòu)化輸入和根據(jù)規(guī)定的規(guī)則處理輸入以產(chǎn)生輸出的任何機器。還應(yīng)該注意到如本文使用 的短語“配置成”意思是處理器配備有用于執(zhí)行本發(fā)明的任務(wù)的硬件和軟件的組合，如將由 本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員理解的。熱測量系統(tǒng)10可被采用以在多種環(huán)境中測量氣體80和/或物體90的表面的溫 度。通過示例并且非限制性的，物體90可實際上是任何靜止或移動物體，或其的某種組合。 例如，靜止物體可以是燃?xì)鉁u輪機的任一個或多個熱氣路徑部件，例如燃燒室襯套、渦輪機 噴嘴、渦輪機定子、渦輪機加力燃燒器(turbine afterburner)等。相似地，移動物體的示例 可以是在嚴(yán)酷環(huán)境中典型地任何穿越或旋轉(zhuǎn)物體。旋轉(zhuǎn)物體的示例可是渦輪機葉片。穿越 物體的示例可以是活塞。清楚地，熱測量系統(tǒng)10可用于測量溫度的物體90可以是除在本文 中列出的示范性實施例外的物體。本發(fā)明的方面提供在嚴(yán)酷環(huán)境(例如，高溫)中測量溫 度的優(yōu)勢。系統(tǒng)10可測量溫度，其中物體90的表面的溫度在大約500° F至大約3000° F 的范圍中和/或其中氣體80的溫度在大約500° F至大約4000° F的范圍中。相似地，熱測量系統(tǒng)10可被采用以測量多種氣體80的溫度。在典型的燃燒環(huán)境 中，系統(tǒng)10可在氣體80是例如二氧化碳(CO2)、蒸汽(H20)、碳?xì)浠衔?例如，天然氣、汽 化噴射燃料、柴油氣)或其的一些組合的地方使用。其他類型的氣體也可由系統(tǒng)10測量。 相似地，熱測量系統(tǒng)10可在多種增壓環(huán)境中采用。例如，氣體80在所在的環(huán)境(例如，燃 燒室)的壓強在一些實施例中可至少是大約3個大氣壓，或在其他實施例中至少大約5個 大氣壓等。在其他實施例中，壓強可處于大氣壓，在真空下等。圖2A圖示描繪光的發(fā)射與當(dāng)光從物體90通過氣體80 (參見例如圖1)時它的波長相比的曲線70。本發(fā)明的方面采用在曲線70上的信息。如曲線70所示，以某些波長或 強度的光通過氣體80，且具有被氣體80的極少地(例如，很少或沒有)吸收和發(fā)射。這些 區(qū)域中的一些(即，極少氣體吸收/發(fā)射區(qū)域)由羅馬數(shù)字I在圖2A中描繪。相似地，以 某些波長或強度的光通過氣體80并且由氣體80相當(dāng)大地吸收和發(fā)射。這些區(qū)域中的一些 (即，具有相當(dāng)大氣體吸收/發(fā)射的區(qū)域)由羅馬數(shù)字II在圖2A中描繪。另外，以從大約4 μ m到大約5 μ m的波長(在圖2A和2B中描繪為72)，氣體80發(fā) 射并且吸收可在特定實施例中的波長范圍中檢測的光。圖2B圖示描繪光的發(fā)射與波長相比的曲線70。本發(fā)明的方面采用在曲線70上的 信息。系統(tǒng)10收集并且使用可能具有從大約0.5μπι到大約10 μ m的波長的光(例如，來 自物體90的表面和/或由氣體80吸收并且發(fā)射)。如在實施例中示出的，取決于特定氣 體或多個氣體80(參見例如圖1)，在系統(tǒng)10中使用具有與標(biāo)記II的區(qū)域(圖2A)中的至 少一個匹配的檢測范圍的檢測器76。描繪為76的三個箭頭圖示波長或波長范圍，其中可 使用三個(3)檢測器，其檢測由特定氣體80相當(dāng)大地吸收并且發(fā)射的光。相似地，取決于 特定氣體或多個氣體80，在系統(tǒng)10中使用具有與標(biāo)記I的區(qū)域(圖2A)中的至少一個匹 配的檢測范圍的檢測器74。描繪為74的四個箭頭圖示波長或波長范圍，其中可使用四個 (4)檢測器，其檢測由特定氣體80極少地吸收并且發(fā)射的光。清楚地，在本發(fā)明中可采用 檢測點74、76的其他配置和數(shù)量。從而，在本發(fā)明的方面下，可選擇一個或多個檢測器，其 具有對應(yīng)于其中氣體相當(dāng)大地吸收并且發(fā)射光的特定檢測波長(或范圍)(例如，稱為“氣 體”檢測器)。相似地，在本發(fā)明的方面下，可選擇一個或多個檢測器，其具有對應(yīng)于其中氣 體極少地吸收并且發(fā)射光的特定檢測波長(或范圍)(例如，稱為“物體”檢測器)。如此， 系統(tǒng)10(圖1)能夠收集光并且最終測量氣體80的溫度和/或物體90的溫度。圖3A圖示光學(xué)系統(tǒng)20和檢測系統(tǒng)40的示范性配置，如在圖1中引用的。氣體80 已經(jīng)吸收并且朝光學(xué)系統(tǒng)20發(fā)射光94。光94的部分(即，特定波長)無阻礙地來自物體 90的表面(即，沒有由氣體80吸收并且發(fā)射)。相似地，光94的部分(即，特定波長)從 物體90的表面發(fā)射，但由氣體80吸收并且發(fā)射。在任何情況下，光94由光學(xué)系統(tǒng)20收集 然后通過檢測器系統(tǒng)140。在該特定實施例中，檢測系統(tǒng)140包括通過光纖44與多個檢測 器連接或光通信的解復(fù)用器(demultiplexer)42或相似裝置。該解復(fù)用器42有效地將由 光學(xué)系統(tǒng)20收集的光分成分開的波長。檢測器包括至少一個物體檢測器50和至少一個氣 體檢測器60。光學(xué)系統(tǒng)20可包括例如通過纖維M與檢測系統(tǒng)40連接的光收集裝置22。 物體檢測器50可包括單個、多個適合的檢測器，或適合的檢測器陣列。相似地，氣體檢測器 60可包括單個、多個適合的檢測器，或適合的檢測器陣列。盡管四個物體檢測器50和兩個 氣體檢測器60的配置在圖3A中示出，很清楚，在本發(fā)明的方面下設(shè)想其他配置。檢測系統(tǒng) 140連接到計算機系統(tǒng)100。參照圖2和3A兩者，解復(fù)用器42可配置(例如，確定大小) 以便將由光學(xué)系統(tǒng)20接收的光分為發(fā)射曲線(圖2A和2B)的一個或多個部分或范圍，使 得光的至少一部分來自標(biāo)記74的區(qū)域并且光的至少一部分來自標(biāo)記I的區(qū)域(圖2A)。例 如，如在圖3A中示出的，解復(fù)用器42可將光分為六個(6)不同的波長或波長范圍，使得四 個不同的物體檢測器50和兩個不同的氣體檢測器60配置成檢測在沿發(fā)射曲線的不同點處 的光。如此，氣體檢測器60和解復(fù)用器42配置使得氣體檢測器60檢測其中特定氣體80吸 收并且發(fā)射光的區(qū)域11(圖2A)中的光。相似地，物體檢測器50和解復(fù)用器42配置使得物體檢測器50檢測其中當(dāng)來自物體90的表面的光92 (圖1)通過特定氣體80時其大致上 不吸收和/或發(fā)射光的區(qū)域74中的光。如此，檢測系統(tǒng)40能夠檢測對應(yīng)于從物體90的表 面發(fā)射的光和由氣體80吸收和/或發(fā)射的光兩者的光的多個波長。從由檢測系統(tǒng)140檢 測的光提供的信息，系統(tǒng)10能夠測量氣體80的溫度和/或物體90的表面的溫度。在另一 個實施例中，解復(fù)用器42和氣體檢測器60可進一步配置使得檢測在范圍72 ( S卩，大約4 μ m 到大約5 μ m)中的光。圖;3B圖示光學(xué)系統(tǒng)20和檢測系統(tǒng)40的另一個示范性配置，如在圖1中引用的。 氣體80已經(jīng)吸收并且發(fā)射來自從物體90的表面發(fā)射的光92的處于某些波長(或范圍) 的光。相似地，從物體90的表面發(fā)射的光的某些波長由氣體80極少阻礙地到達。在任一 情況下，光94通過光學(xué)系統(tǒng)20。光94由光學(xué)系統(tǒng)20收集然后通過檢測器系統(tǒng)240。在該 特定實施例中，檢測系統(tǒng)240包括通過合適的手段(例如，光纖)44與多個檢測器連接或光 通信的光分離器46 (例如，分束器等)。光分離器46有效地將由光學(xué)系統(tǒng)20收集的光分成 分開的光路徑。檢測器包括至少一個物體檢測器52和至少一個氣體檢測器62，其中物體檢 測器52和氣體檢測器62包括帶通濾波器。光學(xué)系統(tǒng)20可包括例如通過纖維M與檢測系 統(tǒng)40連接的光收集裝置22。物體檢測器52可包括單個、多個適合的檢測器，或適合的檢測 器陣列。相似地，氣體檢測器62可包括單個、多個適合的檢測器，或適合的檢測器陣列。盡 管四個物體檢測器52和兩個氣體檢測器62的配置在圖:3B中示出，清楚地，在本發(fā)明的方 面下設(shè)想其他配置。檢測系統(tǒng)240連接到計算機系統(tǒng)100。參照圖2A、2B和;3B，盡管光分 離器46配置成將接收的光分成都具有相同波長的多個光路徑，物體檢測器52和氣體檢測 器62中的每個的帶通濾波器配置(例如，確定大小)為以便由光學(xué)系統(tǒng)20檢測來自發(fā)射 曲線(圖2A、2B)的特定部分或范圍的光，使得光的至少一部分來自標(biāo)記I的區(qū)域(圖2A) 并且光的至少一部分來自標(biāo)記II的區(qū)域(圖2A)。例如，如在圖:3B中示出的，六個檢測器 52、62的帶通濾波器配置(例如，確定大小)使得四個不同的物體檢測器52和兩個不同的 氣體檢測器62配置成檢測在沿發(fā)射曲線(圖2A、2B)的不同點處的光。如此，氣體檢測器 62與它們的相應(yīng)帶通濾波器配置使得氣體檢測器62檢測在其中特定氣體80吸收并且發(fā) 射在一些波長的光的區(qū)域II中的光。相似地，物體檢測器52和它們的相應(yīng)帶通濾波器配 置使得物體檢測器52檢測在其中當(dāng)來自物體90的表面的光92(圖1)通過特定氣體80時 其極少地或不吸收和/或發(fā)射光的區(qū)域1(圖2A)中的光。如此，檢測系統(tǒng)240能夠檢測對 應(yīng)于從物體90的表面無阻礙地發(fā)射的光和由氣體80吸收和/或發(fā)射的光兩者的多個波長 的光。從由檢測系統(tǒng)240檢測的光提供的信息，系統(tǒng)10能夠測量氣體80的溫度和/或物 體90的表面的溫度。在另一個實施例中，氣體檢測器62和它的對應(yīng)帶通濾波器可進一步 配置使得檢測在范圍72 (即，大約4 μ m到大約5 μ m)中的光。光學(xué)系統(tǒng)20和檢測系統(tǒng)40的各種實施例可與本發(fā)明一起使用。光采用多種方式 從氣體吸收/發(fā)射來收集和/或從來自物體的表面的光收集。在實施例中，光從在物體表 面上的單點收集(即，單點實施例)，如在圖6中描繪的。在另一個實施例中，光從沿在物體 表面上的一維陣列來收集(即，I-D實施例)，如在圖7中描繪的。在再另一個實施例中，光 可從沿在物體表面上的二維陣列收集(即，2-D實施例)，如在圖8中描繪的。在單點實施 例(圖6)中，光可由單個被動光收集器收集使得光沿通過氣體80到在物體90表面上的單 點的單個軸線收集。在ID實施例(圖7)中，光可采用與在圖3A和;3B中描繪的那個相似的方式收集，其中光從在物體90表面上的多個點(例如，從五個點)收集。例如，如果光在 沿物體90表面的五個位置收集，那么參照圖3A和3B，要求六個(6)檢測器50、60或52、62 乘以測量位置的數(shù)量。從而，總共三十個(30)檢測器50、60或52、62可采用以測量來自物 體90和氣體80的光。不管是否采用具有檢測器50、60的解復(fù)用器42或具有檢測器(具 有帶通濾波器)52、63的光分離器46，可使用總共MXN數(shù)量的檢測器。M限定為光從物體 90和氣體80收集的多少個點或位置。N限定為在每單個點檢測的來自曲線70的光的多少 個波長或波長范圍。參照圖3C，可采用使用拍攝裝置56的檢測系統(tǒng)340的另一個實施例。盡管對于 ID和2D實施例更實用，該實施例可在單點實施例中使用。如示出的，解復(fù)用器42與作為檢 測系統(tǒng)340的部分的至少一個拍攝裝置56通信。檢測在特定波長的光的檢測系統(tǒng)340與 計算機系統(tǒng)100通信。在實施例中，可使用多個拍攝裝置56，其中每個拍攝裝置56配置成 測量在一個波長或波長范圍的光。在另一個實施例中，光分成若干區(qū)域，其中每個區(qū)域配置 成測量在一個波長或波長范圍的光。如此，光采用多種配置收集使得溫度采用多種配置同時測量。例如，在單點配置 中，溫度在物體90的表面上的單個點處并且沿通過氣體80的單個軸線測量(參見例如圖 6)。在ID配置中，溫度在物體90的表面上的M個點處并且沿通過氣體80的M個軸線測量 (參見例如圖7)。在2D配置中，溫度在物體90的表面上的T個點處并且沿通過氣體80的 T個軸線測量(參見例如圖8)。在另一個實施例中，可配置系統(tǒng)10使得僅收集由氣體80發(fā)射和吸收的光。在該 實施例中，忽略和/或不測量沒有或有極少氣體吸收的光。氣體溫度在該實施例中仍提供。 在該實施例中，物體90的表面溫度可由其他手段接收。例如，物體90的表面溫度可從存儲 在存儲系統(tǒng)118中的光譜參數(shù)138提供(參見圖幻。備選地，物體90的表面溫度是已知的 并且/或由其他手段計算。參照圖4，描繪被動吸收光譜的方法的實施例。方法900(其可由計算機系統(tǒng) 100(圖幻進行)包括在907收集其中氣體80或多個氣體相當(dāng)大地吸收并且發(fā)射光的波長 或波長范圍的光強度。在904，該方法包括收集其中氣體80或多個氣體吸收并且發(fā)射最少 的光或不吸收和發(fā)射光的波長或波長范圍的光強度。從在904和907的光的收集，在912 計算比率，其中比率是表面溫度、氣體溫度、壓強和/或氣體成分的函數(shù)。在908，確定物體 90的表面溫度。如上文論述的，備選地在906，表面溫度可由其他手段(例如，光譜參數(shù)138 等)獲得或接收。在914插值算法由插值引擎(interpolation engine) 130 (圖5)應(yīng)用于 計算的比率和表面溫度。在916，提供氣體的溫度。在圖5中描繪用于根據(jù)本發(fā)明的實施例測量溫度的計算機系統(tǒng)100。計算機系統(tǒng) 100提供在計算機基礎(chǔ)設(shè)施102中。計算機系統(tǒng)100意在代表能夠?qū)嵤┍景l(fā)明講授的任何 類型的計算機系統(tǒng)。例如，計算機系統(tǒng)100可以是膝上型計算機、臺式電計算機、工作站、手 持裝置、服務(wù)器、計算機集群等。另外，如本文將進一步描述的，計算機系統(tǒng)100可以由服務(wù) 供應(yīng)商(其提供用于根據(jù)本發(fā)明的方面測量溫度的服務(wù))運用和/或操作。應(yīng)該意識到用 戶104可以直接訪問計算機系統(tǒng)100，或可以在網(wǎng)絡(luò)106(例如，互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)(WAN)、局域 網(wǎng)(LAND)、虛擬專用網(wǎng)(VPN)等)上操作與計算機系統(tǒng)100通信的計算機系統(tǒng)。在后者的 情況下，計算機系統(tǒng)100和用戶操作的計算機系統(tǒng)之間的通信可以通過各種類型通信鏈路的任何組合發(fā)生。例如，通信鏈路可以包括可尋址連接，其可以利用有線和/或無線傳輸方 法的任何組合。在通信通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生的地方，連接可以通過基于常規(guī)TCP/IP套接字的協(xié) 議提供，并且互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商可以用于建立到互聯(lián)網(wǎng)的連接。示出包括處理單元108、存儲器110、總線112和輸入/輸出(I/O)接口 114的計算 機系統(tǒng)100。此外，計算機系統(tǒng)100示出與外部裝置/資源116和一個或多個存儲系統(tǒng)118 通信。一般，處理單元108執(zhí)行計算機程序代碼，例如算法引擎130，其存儲在存儲器110和 /或系統(tǒng)118中。當(dāng)執(zhí)行計算機程序代碼時，處理單元108可以從存儲器110、存儲系統(tǒng)118 和/或I/O接口 114讀取數(shù)據(jù)或?qū)⑵鋵懭搿？偩€112提供計算機系統(tǒng)110中的部件的每個 之間的通信鏈路。外部裝置/資源116可包括使用戶能夠與計算機系統(tǒng)110互動的任何裝 置(例如，鍵盤、指點裝置、顯示器(例如，顯示器120、打印機等)和/或使計算機系統(tǒng)100 能夠與一個或多個其他計算裝置通信的任何裝置(例如，網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等)。計算機基礎(chǔ)設(shè)施102僅是可用于實現(xiàn)本發(fā)明的各種類型計算機基礎(chǔ)設(shè)施的說明。 例如，在一個實施例中，計算機基礎(chǔ)設(shè)施102可以包括在網(wǎng)絡(luò)(例如，網(wǎng)絡(luò)106)上通信以執(zhí) 行本發(fā)明的各種處理步驟的兩個或多個計算裝置(服務(wù)器集群)。此外，計算機系統(tǒng)100 僅是可以在本發(fā)明的實踐中使用的許多類型的計算機系統(tǒng)的代表，其中每個可以包括硬件 /軟件的許多組合。例如，處理單元108可以包括單個處理單元，或可以跨一個或多個位置 中的一個或多個處理單元分布，例如在客戶端和服務(wù)器上。相似地，存儲器110和/或存儲 系統(tǒng)118可以包括位于一個或多個物理位置的各種類型數(shù)據(jù)存儲和/或傳輸介質(zhì)的任意組 合。此外，I/O接口 114可以包括用于與一個或多個外部裝置/資源116交換信息的任何 系統(tǒng)。再另外，應(yīng)該理解，沒有在圖5中示出的一個或多個附加部件(例如，系統(tǒng)軟件、通信 系統(tǒng)、高速緩沖存儲器等)可以包括在計算機系統(tǒng)100中。然而，如果計算機系統(tǒng)100包括 手持裝置或類似物，應(yīng)該理解，一個或多個外部裝置/資源116 (例如，顯示器120)和/或 一個或多個存儲系統(tǒng)118可以包含在計算機系統(tǒng)100內(nèi)，并且不是如示出的那樣在外部。存儲系統(tǒng)118可以是在本發(fā)明下能夠提供信息存儲的任何類型系統(tǒng)(例如，數(shù)據(jù) 庫)。這樣的信息可以包括例如光譜參數(shù)138等。光譜參數(shù)138可包括例如以前計算的和 /或以前獲得的物體90的表面的至少一個溫度；壓強、氣體成分、吸收氣體百分比等。至此， 存儲系統(tǒng)118可以包括一個或多個存儲裝置，例如磁盤驅(qū)動器或光盤驅(qū)動器。在另一個實 施例中，存儲系統(tǒng)118可以包括跨例如局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)或存儲域網(wǎng)(SAN)(沒有 示出)分布的數(shù)據(jù)。此外，盡管沒有示出，由用戶104操作的計算機系統(tǒng)可包含與上文關(guān)于 計算機系統(tǒng)100描述的那些相似的計算機化部件。在存儲器110中示出的(例如，作為計算機程序產(chǎn)品)是用于根據(jù)本發(fā)明的實施 例提供溫度的算法引擎130。該算法引擎130可例如提供氣體80 (參見例如圖1)和/或物 體90的表面(參見例如圖1)的溫度。本發(fā)明可以作為商業(yè)方法在預(yù)訂或費用基礎(chǔ)上提供。例如，本發(fā)明的一個或多個 部件可以由向客戶提供本文描述的功能的服務(wù)提供商創(chuàng)建、維護、支持和/或運用。即，服 務(wù)提供商可以用于提供用于如上文描述的測量溫度的服務(wù)。還應(yīng)該理解本發(fā)明可以采用硬件、軟件、傳播的信號或其的任何組合實現(xiàn)。任何種 類的計算機/服務(wù)商系統(tǒng)(或適用于實施本文描述的方法的其他設(shè)備)是合適的。硬件和 軟件的典型組合可以包括通用計算機系統(tǒng)，其具有當(dāng)裝載并且執(zhí)行時實施本文描述的相應(yīng)方法的計算機程序。備選地，可以利用專用計算機，其包含用于實施本發(fā)明的功能任務(wù)中的 一個或多個的專用硬件。本發(fā)明還可以嵌入計算機程序產(chǎn)品或傳播信號中，其包括使實現(xiàn) 本文描述的方法成為可能的所有相應(yīng)特征，并且其(當(dāng)載入計算機系統(tǒng)時)能夠?qū)嵤┻@些 方法。本發(fā)明可以采用整個硬件實施例、整個軟件實施例或包含硬件和軟件單元兩者的 實施例的形式。在實施例中，本發(fā)明采用軟件實現(xiàn)，其包括但不限于固件、常駐軟件、微代碼等。本發(fā)明可以采用可從計算機可用或計算機可讀介質(zhì)(提供用于由計算機或任何 指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或連同其一起使用的程序代碼)訪問的計算機程序產(chǎn)品的形式。為了該 說明的目的，計算機可用或計算機可讀介質(zhì)可以是可以包含、存儲、傳送、傳播或輸送用于 由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或連同其一起使用的程序的任何設(shè)備。介質(zhì)可以為電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)(或設(shè)備或裝置)或傳播 介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的示例包括半導(dǎo)體或固態(tài)存儲器、磁帶、可抽取計算機軟盤、隨機存 取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬磁盤和光盤。光盤的當(dāng)前示例包括壓縮盤-只讀盤 (CD-ROM)、壓縮盤-讀/寫盤(CD-R/W)和數(shù)字多功能盤(DVD)。在本上下文中的計算機程序、傳播信號、軟件程序、程序或軟件意思是指令集的采 用任何語言、代碼或符號的任何表達，該指令集意在使具有信息處理能力的系統(tǒng)直接或在 下列中任一個或兩者后執(zhí)行特定功能(a)轉(zhuǎn)換到另一個語言、代碼或符號；和/或(b)采 用不同的材料形式再現(xiàn)。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，熱測量系統(tǒng)包括光收集裝置；與該光收集裝置通 信的檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括第一檢測子系統(tǒng)和第二檢測子系統(tǒng)，其中該第一檢測子系 統(tǒng)配置成檢測來自物體表面的光，另外其中該第二檢測子系統(tǒng)配置成檢測來自表面和氣體 的光。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，熱測量系統(tǒng)包括光收集裝置；和與該光收集裝置通信 的檢測系統(tǒng)，其中該檢測系統(tǒng)配置成檢測來自氣體的光強度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，直接測量溫度的方法包括收集來自物體的表面通過氣 體的光；接收和測量物體的表面的溫度中之一；并且基于收集的光和物體表面的溫度測量 該氣體的溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，直接測量溫度的方法包括收集來自氣體的光；并且基 于收集的光測量該氣體的溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，計算機程序產(chǎn)品存儲在計算機可讀介質(zhì)上用于測量溫 度，該計算可讀介質(zhì)包括用于執(zhí)行下列步驟的程序代碼收集來自物體的表面通過氣體的 光；接收和測量物體的表面的溫度中之一；并且基于該光和溫度測量該氣體的溫度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，運用測量溫度的應(yīng)用的方法包括提供計算機基礎(chǔ)設(shè) 施，其可操作以收集來自物體的表面通過氣體的光；接收和測量物體的表面的溫度中之 一；并且基于該光和溫度測量該氣體的溫度。本發(fā)明已經(jīng)從優(yōu)選實施例方面描述，并且認(rèn)識到除那些明確陳述的之外的等同、 備選和修改是可能的，并且在附上的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。部件列表
權(quán)利要求
1.一種熱測量系統(tǒng)(10)包括光收集裝置0 ；以及與所述光收集裝置0 通信的檢測系統(tǒng)(40、140、240、340)，其中所述檢測系統(tǒng)00、 140,240,340)配置成檢測來自氣體(80)的光(94)強度。
2.如權(quán)利要求1所述的熱測量系統(tǒng)(10)，其中所述熱測量系統(tǒng)(10)進一步配置成測 量所述氣體(80)的溫度。
3.如權(quán)利要求1所述的熱測量系統(tǒng)(10)，其中所述檢測系統(tǒng)G0、140、M0、340)配置 成檢測在其中所述氣體(80)吸收并且發(fā)射光的波長范圍中的來自所述氣體(80)的光強 度。
4.如權(quán)利要求1所述的熱測量系統(tǒng)(10)，其中所述氣體(80)的溫度在大約500°F和 大約4000° F之間。
5.如權(quán)利要求1所述的熱測量系統(tǒng)(10)，其中所述氣體(80)包括C02、H20、碳?xì)浠?物燃料和其組合中之一。
6.如權(quán)利要求1所述的熱測量系統(tǒng)(10)，其中所述光收集裝置02)配置成收集來自 多個視線的光。
7.如權(quán)利要求1所述的熱測量系統(tǒng)(10)，進一步包括配置成提供所述光收集裝置02) 和所述檢測系統(tǒng)G0、140、M0、340)之間的光傳輸?shù)慕M件，所述組件包括棱鏡、透鏡、反射 鏡、光纖電纜G4)和其組合中的至少一個。
8.如權(quán)利要求1所述的熱測量系統(tǒng)(10)，其中檢測的光(94)的波長在大約0.5μ m和 大約10 μ m之間。
9.如權(quán)利要求1所述的熱測量系統(tǒng)(10)，其中所述檢測系統(tǒng)G0、140、M0、340)進一 步包括下列中之一與所述檢測系統(tǒng)^)、140、M0、340)通信的解復(fù)用器G2)；以及與所述檢測系統(tǒng)^)、140、M0、340)通信的光分離器(46)，其中所述檢測系統(tǒng)^)、 140,240,340)進一步包括分色鏡或帶通濾波器。
10.如權(quán)利要求1所述的熱測量系統(tǒng)(10)，其中所述檢測系統(tǒng)G0、140、M0、340)包括 多個檢測器、線性陣列、拍攝裝置和其組合中之一。
全文摘要
一種熱測量系統(tǒng)(10)包括光收集裝置(22)；和與該光收集裝置(22)通信的檢測系統(tǒng)(40、140、240、340)。該檢測系統(tǒng)(40、140、240、340)配置成檢測來自氣體(80)的光(94)強度。本發(fā)明已經(jīng)從特定實施例方面描述，并且認(rèn)識到除那些明確陳述的之外的等同、備選和修改是可能的，并且在附上的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
文檔編號G01J5/58GK102121850SQ20101058675
公開日2011年7月13日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者A·王, E·R·富爾龍, G·王, H·李, N·V·尼爾馬蘭, R·G·布朗, S·T·沃爾斯, S·達斯古普塔 申請人:通用電氣公司