專利名稱：用于生成二維溫度圖的多光譜系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的主題涉及用于生成二維溫度圖的多光譜系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
某些燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有配置成便于監(jiān)測(cè)渦輪機(jī)內(nèi)的各個(gè)組件的觀察口的渦輪機(jī)。例如，高溫測(cè)量系統(tǒng)可與觀察口光學(xué)通信，并配置成測(cè)量渦輪機(jī)的熱氣路徑內(nèi)的某些組件的溫度。另外，光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可耦合到觀察口，并配置成提供渦輪機(jī)組件的二維圖像。將明白，諸如水蒸汽和二氧化碳的某些燃燒產(chǎn)物種類會(huì)吸收和發(fā)射寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射。因此，由渦輪機(jī)組件發(fā)射的波長(zhǎng)中只有一小部分波長(zhǎng)以對(duì)于精確測(cè)量具有足夠的強(qiáng)度和可忽略的干擾地到達(dá)觀察口。從而，某些高溫測(cè)量和/或光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置成監(jiān)測(cè)更有可能在沒(méi)有顯著吸收或干擾的情況下穿過(guò)燃燒產(chǎn)物的某些波長(zhǎng)。不幸的是，將系統(tǒng)配置成監(jiān)測(cè)這些波長(zhǎng)通常會(huì)使系統(tǒng)變得不適于監(jiān)測(cè)氣體發(fā)射。 因此，配置成監(jiān)測(cè)渦輪機(jī)組件的高溫測(cè)量和/或光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能不能確定渦輪機(jī)內(nèi)的氣體的溫度。此外，經(jīng)由例如設(shè)置在熱氣路徑中的熱電偶的插入性溫度測(cè)量可阻礙氣體流過(guò)渦輪機(jī)。另外，由于熱電偶只測(cè)量與熱電偶直接接觸的氣體的溫度，所以可能無(wú)法檢測(cè)熱電偶之間的溫度變化。而且，由于與穿過(guò)渦輪機(jī)的氣流相關(guān)聯(lián)的高溫，熱電偶的有效壽命可能相當(dāng)有限。

發(fā)明內(nèi)容
在第一個(gè)實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括波長(zhǎng)分離裝置，該波長(zhǎng)分離裝置配置成與渦輪機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行光學(xué)通信，并將渦輪機(jī)的內(nèi)部的圖像分離成指示氣體的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示表面的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖。該系統(tǒng)還包括與波長(zhǎng)分離裝置進(jìn)行光學(xué)通信的檢測(cè)器陣列。檢測(cè)器陣列配置成輸出指示第一和第二二維強(qiáng)度圖的信號(hào)。在第二個(gè)實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)配置成從渦輪機(jī)的內(nèi)部接收氣體以及可穿過(guò)氣體觀測(cè)的表面的圖像，將圖像分離成指示氣體的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示表面的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖，并輸出指示第一和第二二維強(qiáng)度圖的信號(hào)。在第三個(gè)實(shí)施例中，一種方法包括接收氣體以及可穿過(guò)氣體觀測(cè)的表面的圖像。 該方法還包括將圖像分離成指示氣體的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示表面的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖。該方法還包括輸出指示第一和第二二維強(qiáng)度圖的信號(hào)。


當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，將能更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，所有附圖中，類似的字符表示類似的部分，并且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些公開(kāi)實(shí)施例包括成像系統(tǒng)的渦輪機(jī)系統(tǒng)的框圖，其中成像系統(tǒng)配置成捕獲氣體以及可穿過(guò)氣體觀測(cè)的表面的二維強(qiáng)度圖2是根據(jù)某些公開(kāi)實(shí)施例的渦輪機(jī)截面的橫截面圖，其中示出可通過(guò)成像系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的各種渦輪機(jī)組件；圖3是根據(jù)某些公開(kāi)實(shí)施例的引導(dǎo)向氣體以及可穿過(guò)氣體觀測(cè)的表面的成像系統(tǒng)的示意圖；圖4是根據(jù)某些公開(kāi)實(shí)施例包括多個(gè)檢測(cè)器陣列的成像系統(tǒng)的示意圖，其中這些檢測(cè)器陣列配置成向控制器提供多個(gè)二維強(qiáng)度圖以使得控制器可生成氣體的一系列溫度圖切片和/或三維溫度圖；以及圖5是根據(jù)某些公開(kāi)實(shí)施例用于生成氣體的溫度圖以及可穿過(guò)氣體觀測(cè)的表面的溫度圖的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下文將描述一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例。為了試圖提供對(duì)這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，本說(shuō)明書(shū)中可能沒(méi)有描繪實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征。應(yīng)明白，在開(kāi)發(fā)任何這樣的實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，如同任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目一樣，必須做出眾多實(shí)現(xiàn)特有的判定以達(dá)到開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，例如符合系統(tǒng)有關(guān)和業(yè)務(wù)有關(guān)的約束，這些約束可能隨實(shí)現(xiàn)而改變。此外，應(yīng)明白，這樣的開(kāi)發(fā)努力可能會(huì)復(fù)雜且耗時(shí)，但是對(duì)于得益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)仍然是設(shè)計(jì)、制作和制造的例行任務(wù)。當(dāng)介紹本文公開(kāi)的各種實(shí)施例的要素時(shí)，冠詞“一(a/an) ”、“該(the) ”和“所述 (said)，，意在表示，存在一個(gè)或多個(gè)這樣的要素。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意在包含性并且表示存在不同于所列要素的額外要素。本文公開(kāi)的實(shí)施例可通過(guò)提供渦輪機(jī)內(nèi)的廢氣的二維或三維溫度圖以及渦輪機(jī)組件表面的二維溫度圖來(lái)增強(qiáng)渦輪機(jī)操作和維護(hù)。在一個(gè)實(shí)施例中，一種成像系統(tǒng)包括與渦輪機(jī)中的觀察口光學(xué)通信的波長(zhǎng)分離裝置。波長(zhǎng)分離裝置配置成將渦輪機(jī)內(nèi)部的圖像分離成指示氣體的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示表面(例如，輪葉、葉片、端壁、平臺(tái)、 天使翼(angel wing)、護(hù)罩等)的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖。該成像系統(tǒng)還包括與波長(zhǎng)分離裝置光學(xué)通信的檢測(cè)器陣列。檢測(cè)器陣列配置成輸出指示第一和第二二維強(qiáng)度圖的相應(yīng)信號(hào)。在某些實(shí)施例中，成像系統(tǒng)包括控制器，控制器配置成基于信號(hào)生成氣體的第一二維溫度圖和表面的第二二維溫度圖。在另外的實(shí)施例中，控制器配置成生成穿過(guò)包含氣體的體積(volume)的一系列二維溫度圖切片，每個(gè)切片垂直于渦輪機(jī)的周向軸定向。在其它實(shí)施例中，控制器配置成組合這些切片以生成該體積內(nèi)的氣體的三維溫度圖。氣體的所得二維或三維溫度圖和表面的二維溫度圖可用于在操作期間控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和/或估算渦輪機(jī)組件的剩余有效壽命，從而增加渦輪機(jī)操作和維護(hù)的效率?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1是包括成像系統(tǒng)的渦輪機(jī)系統(tǒng)10的框圖，其中成像系統(tǒng)配置成捕獲氣體以及可穿過(guò)氣體觀測(cè)的表面的二維強(qiáng)度圖。渦輪機(jī)系統(tǒng)10包括燃料噴射器12、 燃料供給14和燃燒室16。如圖所示，燃料供給14通過(guò)燃料噴射器12將液體燃料和/或氣體燃料(如天然氣)按路線送到燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)10而進(jìn)入燃燒室16中。如下文將論述，燃料噴射器12配置成噴射燃料并將燃料與壓縮空氣混合。燃燒室16點(diǎn)燃并燃燒燃料-空氣混合物，然后使熱的加壓廢氣進(jìn)入到渦輪機(jī)18中。將明白，渦輪機(jī)18包括具有固定輪葉或葉片的一個(gè)或多個(gè)定子以及具有相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)的葉片的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子。廢氣穿過(guò)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，從而驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子與軸19之間的耦合將使軸19旋轉(zhuǎn)，而軸19又耦合到遍布燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)10的若干組件，如圖所示。最后，燃燒過(guò)程的廢氣可經(jīng)由廢氣出口 20排出燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)10。壓縮機(jī)22包括剛性安裝到受軸19驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的葉片。當(dāng)空氣穿過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片時(shí)，空氣壓力增大，從而向燃燒室16提供足夠的空氣以進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜紵?。壓縮機(jī)22可經(jīng)由空氣入口 M將空氣吸入到燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)10。此外，軸19可耦合到負(fù)載沈，負(fù)載沈可經(jīng)由軸19的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。將明白，負(fù)載沈可以是可利用燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)10的旋轉(zhuǎn)輸出的動(dòng)力的任何合適的裝置，例如發(fā)電設(shè)備或外部機(jī)械負(fù)載。例如，負(fù)載沈可包括發(fā)電機(jī)、飛機(jī)的螺旋槳等?？諝馊肟?M經(jīng)由諸如冷空氣入口的合適的機(jī)構(gòu)將空氣30吸到燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)10 中。然后，空氣30流過(guò)壓縮機(jī)22的葉片，由此將壓縮空氣32提供給燃燒室16。具體來(lái)說(shuō)， 燃料噴射器12可將壓縮空氣32和燃料14作為燃料-空氣混合物34噴射到燃燒室16中。 或者，可將壓縮空氣32和燃料14直接噴射到燃燒室中進(jìn)行混合和燃燒。如圖所示，渦輪機(jī)系統(tǒng)10包括光學(xué)耦合到渦輪機(jī)18的成像系統(tǒng)36。在所示實(shí)施例中，成像系統(tǒng)36包括在渦輪機(jī)18中的觀察口 40與波長(zhǎng)分離裝置42之間延伸的成像光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)連接38 (例如，光纖電纜、光波導(dǎo)等)。盡管所示觀察口 40指向渦輪機(jī)18的進(jìn)口，但應(yīng)明白，觀察口 40可沿渦輪機(jī)18安置在各種位置。如下文將詳細(xì)論述，波長(zhǎng)分離裝置42配置成將渦輪機(jī)內(nèi)部的圖像分離成指示氣體的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示表面的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖。光學(xué)耦合到波長(zhǎng)分離裝置42的檢測(cè)器陣列44配置成輸出指示第一和第二二維強(qiáng)度圖的相應(yīng)信號(hào)。在所示實(shí)施例中，檢測(cè)器陣列44通信耦合到控制器46，控制器46配置成基于相應(yīng)信號(hào)生成氣體的第一二維溫度圖和表面的第二二維溫度圖。如下文將詳細(xì)論述，控制器46還可配置成生成穿過(guò)包含氣體的體積的一系列二維溫度圖切片，每個(gè)切片垂直于渦輪機(jī)的周向軸定向。在某些實(shí)施例中，控制器可配置成組合這些切片以生成該體積內(nèi)的氣體的三維溫度圖。氣體的所得二維或三維溫度圖可用于在操作期間控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高效率，減少發(fā)射和/或增加渦輪機(jī)組件的有效壽命。 另外，表面的二維溫度圖可便于監(jiān)測(cè)和驗(yàn)證渦輪機(jī)組件性能和/或估計(jì)渦輪機(jī)組件的剩余有效壽命。圖2是渦輪機(jī)截面的橫截面圖，其中示出可通過(guò)成像系統(tǒng)36監(jiān)測(cè)的各種渦輪機(jī)組件。如圖所示，來(lái)自燃燒室16的廢氣/燃燒產(chǎn)物48沿軸向方向50和/或周向方向52流入到渦輪機(jī)18中。所示渦輪機(jī)18包括至少兩級(jí)，圖2中示出前兩級(jí)。其它渦輪機(jī)配置可包括更多或更少的渦輪機(jī)級(jí)。例如，渦輪機(jī)可包括1、2、3、4、5、6或更多個(gè)渦輪機(jī)級(jí)。第一渦輪機(jī)級(jí)包括圍繞渦輪機(jī)18沿周向方向52基本上均勻間隔的輪葉M和葉片56。第一級(jí)輪葉M剛性安裝到渦輪機(jī)18，并配置成將燃燒氣體引導(dǎo)向葉片56。第一級(jí)葉片56安裝到轉(zhuǎn)子58，轉(zhuǎn)子58受流過(guò)葉片56的廢氣48的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。而轉(zhuǎn)子58又耦合到軸19，軸19 驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)22和負(fù)載沈。然后，廢氣48流過(guò)第二級(jí)輪葉60和第二級(jí)葉片62。第二級(jí)葉片62也耦合到轉(zhuǎn)子58。當(dāng)廢氣48流過(guò)每一級(jí)時(shí)，來(lái)自氣體的能量轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子58的旋轉(zhuǎn)能。在穿過(guò)每個(gè)渦輪機(jī)級(jí)之后，廢氣48沿軸向方向50排出渦輪機(jī)18。在所示實(shí)施例中，每個(gè)第一級(jí)輪葉M沿徑向方向66從端壁64向外延伸。端壁64 配置成阻斷熱廢氣48進(jìn)入轉(zhuǎn)子58?？纱嬖谂c第二級(jí)輪葉60以及隨后的下游輪葉(若存在的話)相鄰的類似端壁。類似地，每個(gè)第一級(jí)葉片56沿徑向方向66從平臺(tái)68向外延伸。將明白，平臺(tái)68是輪軸70的一部分，輪軸70將葉片56耦合到轉(zhuǎn)子58。輪軸70還包括配置成阻斷熱廢氣48進(jìn)入轉(zhuǎn)子58的密封件或天使翼72?？纱嬖谂c第二級(jí)葉片62以及隨后的下游葉片(若存在的話)相鄰的類似的平臺(tái)和天使翼。此外，護(hù)罩74從第一級(jí)葉片56向外徑向地安置。護(hù)罩74配置成將繞過(guò)葉片56的廢氣48的量減至最少。氣體繞過(guò)之所以不可取是因?yàn)椋~片56無(wú)法捕獲來(lái)自繞過(guò)氣體的能量，并且該能量無(wú)法轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)能。盡管下文參考監(jiān)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)10的渦輪機(jī)18內(nèi)的組件描述成像系統(tǒng)36，但應(yīng)明白，成像系統(tǒng)36可用于監(jiān)測(cè)其它旋轉(zhuǎn)和/或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械內(nèi)的組件，該機(jī)械可以是例如其中蒸汽或其它工作流體穿過(guò)渦輪機(jī)葉片以提供動(dòng)力或推力的渦輪機(jī)。另外，成像系統(tǒng)36可用于監(jiān)測(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，汽油或柴油發(fā)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī))的內(nèi)部。將明白，渦輪機(jī)18內(nèi)的各種組件(例如，輪葉54和60、葉片56和62、端壁64、平臺(tái)68、天使翼72、護(hù)罩74等等)都將暴露在來(lái)自燃燒室16的熱廢氣48中。因此，希望在渦輪機(jī)18操作期間測(cè)量某些組件的溫度以確保溫度保持在期望的范圍內(nèi)和/或監(jiān)測(cè)組件內(nèi)的熱應(yīng)力。例如，成像系統(tǒng)36可配置成確定第一級(jí)渦輪機(jī)葉片56的二維溫度圖。將明白， 該二維溫度圖可用于確定每個(gè)葉片56上的溫度梯度，從而便于計(jì)算葉片56內(nèi)的熱應(yīng)力。另外，希望監(jiān)測(cè)穿過(guò)渦輪機(jī)18的廢氣48的溫度。將明白，精確的氣體溫度監(jiān)測(cè)可便于調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)參數(shù)，以增加渦輪機(jī)效率，減少發(fā)射和/或增加與廢氣接觸的組件的有效壽命。如下文將詳細(xì)論述，成像系統(tǒng)36配置成生成與第一級(jí)渦輪機(jī)葉片56相鄰的廢氣 48的二維溫度圖。在某些實(shí)施例中，控制器46也可配置成生成穿過(guò)包含氣體的體積的一系列二維溫度圖切片，每個(gè)切片垂直于渦輪機(jī)18的周向軸52定向。另外，控制器可配置成組合這些切片以生成該體積內(nèi)的氣體的三維溫度圖。所示實(shí)施例包括用于將觀察口 40光學(xué)耦合到波長(zhǎng)分離裝置42的三個(gè)光學(xué)連接 38。如圖所示，第一光學(xué)連接76耦合到安置在葉片56的上游并朝向葉片56成一定角度的觀察口 40，第二光學(xué)連接78耦合到安置在第一觀察口的下游并與徑向方向66基本上對(duì)準(zhǔn)的另一個(gè)觀察口 40，而第三光學(xué)連接79耦合到安置在第二觀察口的下游并在上游方向成一定角度的第三觀察口 40。在該配置中，第一光學(xué)連接76將把葉片56以及位于葉片56的上游的廢氣48的圖像傳遞到波長(zhǎng)分離裝置42。另外，第二和第三光學(xué)連接78和79將把廢氣48的其它視角的圖像傳遞到波長(zhǎng)分離裝置42。如下文將詳細(xì)地論述，控制器46可利用從不同視角得到的廢氣48的圖像來(lái)創(chuàng)建廢氣48的多個(gè)二維溫度圖切片和/或三維溫度圖。將明白，觀察口 40可在軸向方向50、周向方向52和/或徑向方向66成一定角度以將觀察口 40引導(dǎo)向葉片56和/或與葉片56相鄰的廢氣48的期望區(qū)域。在備選實(shí)施例中，可采用更多或更少的觀察口 40和光學(xué)連接38以獲得第一級(jí)葉片56和/或與該葉片相鄰的氣體的圖像。例如，某些實(shí)施例可采用1、2、3、4、5、6、7、8或更多個(gè)觀察口 40和對(duì)應(yīng)數(shù)量的光學(xué)連接38來(lái)將葉片56和廢氣48的圖像傳遞到波長(zhǎng)分離裝置42。如下文將詳細(xì)論述，可利用從更多觀察口 40和光學(xué)連接38得到的另外的視角生成更精確的二維溫度圖切片和/或三維溫度圖。如之前所論述，光學(xué)連接38可包括例如光纖電纜或光學(xué)成像系統(tǒng) (例如，剛性成像光波導(dǎo)系統(tǒng))。還應(yīng)明白，某些實(shí)施例可省去光學(xué)連接38，并且波長(zhǎng)分離裝置42可直接光學(xué)耦合到觀察口 40。盡管在所示實(shí)施例中，觀察口 40指向第一級(jí)葉片56以及位于葉片56的上游的廢氣48，但應(yīng)明白，在備選實(shí)施例中，觀察口 40可指向其它渦輪機(jī)組件和/或其它廢氣流過(guò)區(qū)域。例如，一個(gè)或多個(gè)觀察口 40可指向第一級(jí)輪葉M、第二級(jí)輪葉60、第二級(jí)葉片62、端壁64、平臺(tái)68、天使翼72、護(hù)罩74或渦輪機(jī)18內(nèi)的其它組件。這樣的配置可捕獲廢氣48 以及可穿過(guò)廢氣48觀測(cè)的組件的圖像。其它實(shí)施例可包括指向渦輪機(jī)18內(nèi)的多個(gè)組件和 /或多個(gè)廢氣流過(guò)區(qū)域的觀察口 40。與第一級(jí)葉片56類似，成像系統(tǒng)36可生成觀察口 40 的視場(chǎng)內(nèi)的每個(gè)組件的二維溫度圖以及位于該組件與觀察口 40之間的廢氣48的二維溫度圖。以此方式，可測(cè)量各種渦輪機(jī)組件內(nèi)的熱應(yīng)力和/或與這些組件相鄰的廢氣溫度，從而向操作人員提供可用于調(diào)整渦輪機(jī)系統(tǒng)10的操作參數(shù)和/或確定維護(hù)間隔期的數(shù)據(jù)。如之前所論述，光學(xué)連接38(例如，光纖電纜、光波導(dǎo)等)將渦輪機(jī)內(nèi)部的圖像傳遞到波長(zhǎng)分離裝置42。而波長(zhǎng)分離裝置42配置成將圖像分離成指示廢氣48的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示渦輪機(jī)組件的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖。光學(xué)耦合到波長(zhǎng)分離裝置42的檢測(cè)器陣列44配置成輸出指示第一和第二二維強(qiáng)度圖的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。檢測(cè)器陣列44可配置成在一段時(shí)間內(nèi)捕獲多個(gè)圖像。將明白，諸如上文描述的第一級(jí)葉片56的某些渦輪機(jī)組件可沿渦輪機(jī)18的周向方向52高速旋轉(zhuǎn)。因此，為了捕獲這些組件的圖像，檢測(cè)器陣列44可配置成以足以向控制器46提供每個(gè)組件的基本上靜止的圖像的頻率操作。例如，在某些實(shí)施例中，檢測(cè)器陣列44可配置成以大于約100，000,200, 000、 400，000,600, 000,800, 000或1，000, OOOHz的頻率或更高頻率輸出指示每個(gè)圖像的二維強(qiáng)度圖的信號(hào)。在其它實(shí)施例中，檢測(cè)器陣列44可配置成以大約10、5、3、2、1或0.5微秒或更少的積分時(shí)間輸出指示每個(gè)圖像的二維強(qiáng)度圖的信號(hào)。以此方式，可為每個(gè)旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)組件生成二維溫度圖。此外，應(yīng)明白，當(dāng)廢氣48沿下游軸向方向移動(dòng)穿過(guò)渦輪機(jī)18時(shí)，廢氣48也沿軸向方向52旋轉(zhuǎn)。因此，檢測(cè)器陣列44可配置成以足以向控制器46提供廢氣48的基本上靜止的圖像的頻率操作。如下文將詳細(xì)論述，在特定時(shí)間得到的廢氣48的每一系列圖像可用于經(jīng)由X射線斷層攝影技術(shù)生成二維溫度圖切片。當(dāng)廢氣48沿方向52旋轉(zhuǎn)時(shí)，可生成隨后的切片，從而建立一系列二維溫度圖切片，這一系列二維溫度圖切片可組合以創(chuàng)建廢氣48的三維溫度圖。在某些實(shí)施例中，光學(xué)連接38可耦合到波長(zhǎng)分離裝置42內(nèi)的復(fù)用器以向檢測(cè)器陣列44提供來(lái)自每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的圖像。將明白，可在空間或時(shí)間上復(fù)用來(lái)自每個(gè)光學(xué)連接38 的圖像。例如，如果復(fù)用器配置成在空間上復(fù)用這些圖像，那么可將每個(gè)圖像投射到檢測(cè)器陣列44的不同部分上。在該配置中，可將來(lái)自第一光學(xué)連接76的圖像引導(dǎo)向檢測(cè)器陣列 44的第一部分(例如，第一個(gè)三分之一)，可將來(lái)自第二光學(xué)連接78的圖像引導(dǎo)向檢測(cè)器陣列44的第二部分(例如，第二個(gè)三分之一)，并可將來(lái)自第三光學(xué)連接79的圖像引導(dǎo)向第三部分(例如，第三個(gè)三分之一)。因此，檢測(cè)器陣列44可以按三分之一的分辨率捕獲每個(gè)圖像。換句話說(shuō)，空間分辨率與空間復(fù)用的信號(hào)的數(shù)量成反比。將明白，較低的分辨率向控制器46提供比較高分辨率少的對(duì)渦輪機(jī)組件和/或廢氣48的空間覆蓋。因此，空間復(fù)用的信號(hào)的數(shù)量可能會(huì)受到控制器46的足以建立渦輪機(jī)組件的期望的二維溫度圖和/或廢氣48的期望的二維或三維溫度圖的最小分辨率的限制?；蛘?，可在時(shí)間上復(fù)用由光學(xué)連接38提供的圖像。例如，檢測(cè)器陣列44可利用檢測(cè)器陣列44的完整分辨率交替地捕獲來(lái)自每個(gè)光學(xué)連接38的圖像。利用這種技術(shù)，可利用檢測(cè)器陣列44的全分辨率，但是捕獲頻率可能與掃描的觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量成比例地減小。 例如，如果掃描兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)并且檢測(cè)器陣列頻率為100，000Hz，那么檢測(cè)器陣列44只能以 50, OOOHz掃描來(lái)自每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的圖像。因此，時(shí)間復(fù)用的信號(hào)的數(shù)量可能會(huì)受到期望的掃描頻率的限制。另外，在基本上不同的時(shí)間從不同視角捕獲廢氣48的圖像可降低二維溫度圖切片的精度。圖3是引導(dǎo)向氣體80(例如，廢氣48)以及可穿過(guò)氣體80觀測(cè)的表面(例如，所示渦輪機(jī)葉片56)的成像系統(tǒng)36的示意圖。在所示實(shí)施例中，波長(zhǎng)分離裝置42引導(dǎo)向第一級(jí)葉片56。但是，應(yīng)明白，在備選實(shí)施例中，波長(zhǎng)分離裝置42也可引導(dǎo)向其它渦輪機(jī)組件(例如，輪葉M和60、葉片62、端壁64、平臺(tái)68、天使翼72、護(hù)罩74等)。將明白，可從葉片56和氣體80發(fā)射電磁輻射。而這種電磁輻射可由成像系統(tǒng)36作為圖像(例如，由葉片56發(fā)射、但未被氣體80吸收的波長(zhǎng)和由氣體80發(fā)射的波長(zhǎng)的組合圖像)捕獲。這種圖像可包括具有電磁光譜的紅外、可見(jiàn)光和/或紫外區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)的輻射。如圖所示，透鏡82安置在波長(zhǎng)分離裝置42與氣體80之間。透鏡82配置成將由葉片56和氣體80發(fā)射的輻射聚焦到波長(zhǎng)分離裝置42上。將明白，透鏡82或透鏡82的系列將建立覆蓋第一級(jí)葉片56或其它期望的渦輪機(jī)組件的至少一部分的視場(chǎng)84。視場(chǎng)84還將受波長(zhǎng)分離裝置42相對(duì)于渦輪機(jī)組件的位置和/或光學(xué)連接38 (若存在的話)的配置的影響。通過(guò)選擇合適的透鏡82和/或合適地安置波長(zhǎng)分離裝置42，可建立期望的視場(chǎng) 84，從而使得成像系統(tǒng)36能夠捕獲氣體80以及可穿過(guò)氣體80觀測(cè)的渦輪機(jī)組件的二維圖像。所示實(shí)施例還包括安置在透鏡82和氣體80之間的濾波器86。濾波器86可以是配置成減小由成像系統(tǒng)36接收的輻射的波長(zhǎng)范圍的低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器。例如，濾波器86可配置成利于波長(zhǎng)范圍大約在1-5微米之間的輻射通過(guò)。該波長(zhǎng)范圍特別適合渦輪機(jī)組件和廢氣溫度測(cè)量。在備選實(shí)施例中，可省去濾波器86或?qū)V波器86與透鏡 82組合在一起。如之前所論述，成像系統(tǒng)36配置成捕獲指示氣體80的溫度的波長(zhǎng)的二維強(qiáng)度分布以及指示葉片56的溫度的波長(zhǎng)的二維強(qiáng)度分布。將明白，隨著葉片56的溫度升高，葉片 56將發(fā)射寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射。另外，某些燃燒產(chǎn)物種類(例如，水蒸汽和二氧化碳)會(huì)響應(yīng)于溫度升高而吸收和發(fā)射寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射。因此，在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)10操作期間， 由葉片56發(fā)射的波長(zhǎng)中只有一小部分波長(zhǎng)以對(duì)于精確強(qiáng)度測(cè)量具有足夠的強(qiáng)度和可忽略的干擾地到達(dá)成像系統(tǒng)36。因此，成像系統(tǒng)36可配置成測(cè)量更有可能在沒(méi)有顯著吸收或干擾的情況下穿過(guò)氣體80的某些波長(zhǎng)的強(qiáng)度以確定葉片56的溫度。例如，可見(jiàn)光譜的紅色部分內(nèi)的波長(zhǎng)和/或近紅外光譜內(nèi)的波長(zhǎng)可在具有比其它頻率范圍小的吸收的情況下穿過(guò)氣體80。因此，某些實(shí)施例可利用這些頻率范圍來(lái)確定葉片56的溫度。例如，某些成像系統(tǒng)36可配置成測(cè)量約0. 5-1. 4微米、1. 5-1. 7微米和/或2. 1-2. 4微米范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的強(qiáng)度以確定葉片溫度。但是，應(yīng)明白，備選實(shí)施例可測(cè)量可見(jiàn)光、紅外和/或紫外光譜的其它部分內(nèi)的電磁輻射的強(qiáng)度。類似地，成像系統(tǒng)36可配置成測(cè)量由氣體80發(fā)射的某些波長(zhǎng)的強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)氣體溫度確定。例如，由氣體80發(fā)射的在大約1. 4-1. 5微米、1. 7-2. 1微米、2. 4-3微米和/或 4-5微米波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的強(qiáng)度可顯著高于由葉片56發(fā)射的在相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的強(qiáng)度。因此，成像系統(tǒng)36可配置成測(cè)量在此范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的強(qiáng)度以確定氣體80的溫度。但是，由于廢氣種類可能會(huì)改變，所以備選實(shí)施例可測(cè)量可見(jiàn)光、紅外和/或紫外光譜的其它部分內(nèi)的電磁輻射的強(qiáng)度。在所示實(shí)施例中，波長(zhǎng)分離裝置42配置成將氣體80以及可穿過(guò)氣體80觀測(cè)的渦輪機(jī)葉片56的圖像分離成指示氣體80的溫度的波長(zhǎng)λ i的第一二維強(qiáng)度圖和指示葉片56 的溫度的波長(zhǎng)λ2的第二二維強(qiáng)度圖。應(yīng)明白，由入工和λ 2表示的波長(zhǎng)可表示連續(xù)波長(zhǎng)范圍或分布在電磁光譜上的離散波長(zhǎng)的組。在波長(zhǎng)X1和/或λ 2表示多個(gè)不連續(xù)的波長(zhǎng)范圍組的實(shí)施例中，波長(zhǎng)分離裝置42可配置成將圖像分離成期望的范圍，然后組合某些范圍以形成由入工和λ 2表示的組。波長(zhǎng)分離裝置42可包括配置成將氣體80和葉片56的圖像分成波長(zhǎng)λ 的第一強(qiáng)度圖和波長(zhǎng)λ 2的第二強(qiáng)度圖的任何合適的機(jī)構(gòu)。例如，波長(zhǎng)分離裝置42可包括配置成將圖像轉(zhuǎn)換為第一和第二強(qiáng)度圖的一個(gè)或多個(gè)分色鏡。將明白，分色鏡包括配置成反射期望的波長(zhǎng)范圍的輻射、同時(shí)允許剩余輻射通過(guò)的反射表面。在某些實(shí)施例中，第一分色鏡可配置成反射具有波長(zhǎng)X1的輻射，同時(shí)允許剩余波長(zhǎng)通過(guò)。然后，可將剩余波長(zhǎng)引導(dǎo)向配置成反射具有波長(zhǎng)入2的輻射的第二分色鏡。將明白，可基于涂覆于反光鏡上的涂層特別選擇由分色鏡反射的波長(zhǎng)范圍。在其它實(shí)施例中，波長(zhǎng)分離裝置42可包括用于將圖像轉(zhuǎn)換成第一和第二強(qiáng)度圖的圖像分離器和多個(gè)濾波器。例如，圖像分離器可包括用于將圖像分離成多個(gè)復(fù)制圖像的一系列透鏡、棱鏡、反光鏡和/或其它反射和/或折射光學(xué)器件，每個(gè)復(fù)制圖像具有基本上類似的光譜內(nèi)容(例如，波長(zhǎng)范圍)?？蓪⒁粋€(gè)復(fù)制圖像引導(dǎo)通過(guò)配置成利于具有波長(zhǎng)A1 的輻射通過(guò)的第一濾波器，并可將另一個(gè)復(fù)制圖像引導(dǎo)通過(guò)配置成利于具有波長(zhǎng)λ2的輻射通過(guò)的第二濾波器。其它實(shí)施例可采用多通道波長(zhǎng)分隔棱鏡來(lái)將圖像直接分成期望的第一和第二強(qiáng)度圖。還有其它實(shí)施例可利用具有多個(gè)窄波長(zhǎng)帶通濾波器的濾波器掩模，其中每個(gè)窄波長(zhǎng)帶通濾波器與檢測(cè)器陣列的相應(yīng)檢測(cè)器元件光學(xué)通信。—旦將圖像分離成期望的波長(zhǎng)范圍，便將第一二維強(qiáng)度圖引導(dǎo)向第一檢測(cè)器陣列 87，并將第二二維強(qiáng)度圖引導(dǎo)向第二檢測(cè)器陣列88。每個(gè)檢測(cè)器陣列87和88配置成向控制器46輸出指示相應(yīng)的二維強(qiáng)度圖的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。盡管在本實(shí)施例中采用兩個(gè)檢測(cè)器陣列87和88，但應(yīng)明白，也可利用單個(gè)檢測(cè)器陣列來(lái)接收兩個(gè)二維強(qiáng)度圖。例如，可將每個(gè)強(qiáng)度圖投射到陣列的非重疊部分上，或者檢測(cè)器陣列可配置成以交替方式選擇性地接收每個(gè)強(qiáng)度圖。如之前所論述，控制器46配置成基于來(lái)自檢測(cè)器陣列87和88的信號(hào)生成氣體的第一二維溫度圖和表面的第二二維溫度圖。例如，氣體或組件的溫度可通過(guò)測(cè)量由該物體發(fā)射的特定波長(zhǎng)的電磁輻射的強(qiáng)度來(lái)確定。例如，假設(shè)發(fā)射率為1 (黑體假設(shè))，那么可利用普朗克定律來(lái)根據(jù)測(cè)量的輻射強(qiáng)度計(jì)算溫度。但是，由于實(shí)際組件可能具有小于1的發(fā)射率，所以控制器46可利用基于實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和/或計(jì)算的恒定發(fā)射率值。通過(guò)計(jì)算第一二維強(qiáng)度圖內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)處的溫度，控制器46可生成氣體80的二維溫度圖90。由于沿基本上垂直于視場(chǎng)84的方向89的平面得到圖像，所以第一二維溫度圖90表示由徑向軸91和周向軸 95定義的平面的積分氣體溫度圖。換句話說(shuō)，第一溫度圖90內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)表示沿方向89的路徑平均氣體溫度。類似地，通過(guò)計(jì)算第二二維強(qiáng)度圖內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)處的溫度，控制器46可生成葉片56的二維溫度圖92。如之前所論述，溫度圖90和92可用于在操作期間控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和/或估算渦輪機(jī)組件的剩余有效壽命，從而增加渦輪機(jī)操作和維護(hù)的效率。圖4是包括多個(gè)檢測(cè)器陣列的成像系統(tǒng)36的示意圖，這些檢測(cè)器陣列配置成向控制器46提供多個(gè)二維強(qiáng)度圖以使得控制器46可生成氣體80的一系列溫度圖切片和/或三維(即，體積)溫度圖。如圖所示，多個(gè)波長(zhǎng)分離裝置/檢測(cè)器陣列組合件引導(dǎo)向包含氣體80的體積93。具體來(lái)說(shuō)，第一波長(zhǎng)分離裝置94耦合到第一檢測(cè)器陣列96，并且該組合件沿軸向方向50安置在體積93的上游。如圖所示，第一波長(zhǎng)分離裝置94的第一視場(chǎng)98 在下游方向朝向體積93成一定角度。另外，第二波長(zhǎng)分離裝置100耦合到第二檢測(cè)器陣列 102，并且該組合件沿徑向方向66從體積93向外安置。如圖所示，第二波長(zhǎng)分離裝置100的第二視場(chǎng)104徑向地向下引導(dǎo)向體積93。此外，第三波長(zhǎng)分離裝置106耦合到第三檢測(cè)器陣列108，并且該組合件沿軸向方向50安置在體積93的下游。如圖所示，第三波長(zhǎng)分離裝置106的第三視場(chǎng)110在上游方向朝向體積93成一定角度。在該配置中，視場(chǎng)98、104和 110在體積93內(nèi)重疊。在所示實(shí)施例中，每個(gè)檢測(cè)器陣列96、102和108通信耦合到控制器46，并配置成輸出指示氣體溫度的波長(zhǎng)的二維強(qiáng)度圖的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。此外，控制器46配置成接收這些信號(hào)并生成體積93內(nèi)的氣體80的多個(gè)二維溫度圖。例如，控制器46可沿垂直于每個(gè)組合件的視場(chǎng)的平面生成氣體80的二維溫度圖，這與上文參考圖3描述的配置類似。在其它實(shí)施例中，控制器46可基于這些信號(hào)生成穿過(guò)體積93的一系列112 二維溫度圖切片。這種實(shí)施例可提供關(guān)于氣體80內(nèi)的溫度分布的增強(qiáng)的數(shù)據(jù)，從而有利于更有效地操作渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10。 例如，控制器46可利用X射線斷層攝影技術(shù)來(lái)在數(shù)學(xué)上計(jì)算在垂直于周向方向52 的平面內(nèi)的氣體80的二維溫度圖。在這樣的實(shí)施例中，每個(gè)檢測(cè)器陣列96、102和108將在第一時(shí)間接收沿垂直于相應(yīng)視場(chǎng)的平面的氣體80的二維強(qiáng)度圖?？刂破?6可利用這些強(qiáng)度圖來(lái)利用各種X射線斷層攝影技術(shù)來(lái)生成穿過(guò)體積93的第一切片114，其中這些X射線斷層攝影技術(shù)可以是例如有限擴(kuò)展重構(gòu)方法、代數(shù)重構(gòu)技術(shù)(ART)、最大似然率-期望值最大化法(ML-EM)、迭代式重構(gòu)法、統(tǒng)計(jì)重構(gòu)技術(shù)或其它合適的重構(gòu)技術(shù)。如之前所論述，氣體80可沿周向方向52旋轉(zhuǎn)通過(guò)渦輪機(jī)18。因此，可通過(guò)在第二時(shí)間捕獲二維強(qiáng)度圖來(lái)計(jì)算穿過(guò)體積93的第二二維溫度圖切片116，并且可通過(guò)在第三時(shí)間捕獲二維強(qiáng)度圖來(lái)計(jì)算第三切片118。如之前所論述，積分時(shí)間可短于約10、5、3、2、 1或0. 5微秒或更短，并且可以按大于約100，000,200, 000,400, 000,600, 000,800, 000或 1000, OOOHz的頻率或更高頻率捕獲二維強(qiáng)度圖。因此，這一系列切片112可提供氣體80內(nèi)的溫度分布的精確重構(gòu)。此外，高頻率和短積分時(shí)間結(jié)合各種三維X射線斷層攝影技術(shù)可使得控制器46能夠生成體積93內(nèi)的氣體80的三維溫度圖120。氣體的所得三維溫度圖 120可用于在操作期間控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高效率，減少發(fā)射和/或增加渦輪機(jī)組件的有效壽命。盡管在所示實(shí)施例中包括三個(gè)波長(zhǎng)分離裝置/檢測(cè)器陣列組合件，但應(yīng)明白，在備選實(shí)施例中可采用更多或更少的組合件。例如，某些實(shí)施例可包括2、3、4、5、6、7、8、9、10 或更多組合件以捕獲體積93的不同視角。將明白，可利用更大數(shù)量的組合件產(chǎn)生體積93 內(nèi)的溫度分布的更精確重構(gòu)。在其它實(shí)施例中，多個(gè)波長(zhǎng)分離裝置可光學(xué)耦合到單個(gè)檢測(cè)器陣列，這單個(gè)檢測(cè)器陣列包括復(fù)用器以同時(shí)或按順序捕獲來(lái)自每個(gè)波長(zhǎng)分離裝置的圖像。在其它實(shí)施例中，可采用從多個(gè)觀察口 40延伸到單個(gè)波長(zhǎng)分離裝置的多個(gè)光學(xué)連接38 以捕獲每個(gè)二維強(qiáng)度圖，例如在圖2中示出的配置。備選實(shí)施例可采用單個(gè)可引導(dǎo)的波長(zhǎng)分離裝置/檢測(cè)器陣列組合件來(lái)捕獲用于生成二維強(qiáng)度圖切片的每個(gè)二維強(qiáng)度圖。例如，在某些實(shí)施例中，組合件可在多個(gè)位置之間移動(dòng)以捕獲體積93內(nèi)的氣體80的多個(gè)視角。在其它實(shí)施例中，組合件可包括用于將固定組合件引導(dǎo)向體積93內(nèi)的氣體80的不同區(qū)域的可移動(dòng)/可旋轉(zhuǎn)反射或折射裝置(例如， 反光鏡、棱鏡等)。由于氣體80沿周向方向52旋轉(zhuǎn)的速度，所以與重新引導(dǎo)組合件相關(guān)聯(lián)的延遲可導(dǎo)致切片112的不精確計(jì)算。因此，控制器46可配置成指示檢測(cè)器陣列在氣體80 的隨后旋轉(zhuǎn)期間捕獲圖像。例如，氣體80的旋轉(zhuǎn)速率可與渦輪機(jī)葉片56的旋轉(zhuǎn)速率基本上類似。因此，當(dāng)特定葉片位于與檢測(cè)器陣列相鄰的位置時(shí)，控制器46可指示檢測(cè)器陣列捕獲氣體80的圖像。然后，控制器46可將組合件重新引導(dǎo)向氣體80的第二區(qū)域。當(dāng)特定葉片返回到與陣列相鄰的位置時(shí)，控制器46可指示檢測(cè)器陣列捕獲第二圖像?？芍貜?fù)該技術(shù)以利用單個(gè)組合件來(lái)捕獲氣體80的多個(gè)視角。在捕獲每個(gè)二維強(qiáng)度圖之后，控制器46 可如上所述構(gòu)建溫度圖切片。可通過(guò)對(duì)于其它葉片位置重復(fù)該技術(shù)來(lái)生成額外的切片。圖5是用于生成氣體的溫度圖和可穿過(guò)氣體觀測(cè)的表面的溫度圖的方法122的流程圖。首先，如方框1 所表示，接收氣體以及可穿過(guò)氣體觀測(cè)的表面的圖像。如之前所論述，可經(jīng)由觀察口 40和光學(xué)連接38從渦輪機(jī)18的內(nèi)部接收?qǐng)D像。在這種配置中，氣體將包括流過(guò)渦輪機(jī)18的廢氣48，并且表面將包括渦輪機(jī)組件。接著，將圖像分離成指示氣體的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示表面的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖，如方框126 所表示。該分離操作可由與渦輪機(jī)18中的觀察口 40光學(xué)通信的波長(zhǎng)分離裝置42來(lái)執(zhí)行。 然后，輸出指示第一和第二二維強(qiáng)度圖的信號(hào)，如方框1 所表示。例如，波長(zhǎng)分離裝置42 可與配置成接收強(qiáng)度圖并輸出相應(yīng)信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器陣列光學(xué)通信。在某些實(shí)施例中，生成氣體的第一二維溫度圖和表面的第二二維溫度圖，如方框 130所表示。例如，檢測(cè)器陣列可通信耦合到控制器46，并且控制器46可配置成接收信號(hào)并基于所選擇的波長(zhǎng)的檢測(cè)強(qiáng)度生成二維溫度圖。在其它實(shí)施例中，可生成氣體的多個(gè)二維溫度圖，如方框132所表示。例如，成像系統(tǒng)36可包括多個(gè)波長(zhǎng)分離裝置/檢測(cè)器陣列組合件，并且控制器46可沿垂直于每個(gè)組合件的視場(chǎng)的平面生成氣體的二維溫度圖。在其它實(shí)施例中，控制器46可利用X射線斷層攝影技術(shù)來(lái)生成穿過(guò)氣體的一系列二維溫度圖切片。最后，如方框134所表示，可生成氣體的三維溫度圖。本書(shū)面描述利用實(shí)例來(lái)公開(kāi)包括最佳模式的本發(fā)明，并且還使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)并執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒(méi)什么不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)要素，那么它們要在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。元件列表10燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)12燃料噴射器14燃料供給16燃燒室
18渦輪機(jī)19軸20廢氣出口22壓縮機(jī)24入口26負(fù)載28-30空氣32壓縮空氣34燃料-空氣混合物36成像系統(tǒng)38光學(xué)連接40觀察口42波長(zhǎng)分離裝置44檢測(cè)器陣列46控制器48廢氣50軸向方向52周向方向54第一級(jí)輪葉56第一級(jí)葉片58渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子60第二級(jí)輪葉62第二級(jí)葉片64端壁66徑向方向68平臺(tái)70輪軸72天使翼74渦輪機(jī)護(hù)罩76第一光學(xué)連接78第二光學(xué)連接79第三光學(xué)連接80氣體82透鏡84視場(chǎng)86濾波器87第一檢測(cè)器陣列88第二檢測(cè)器陣列
89視場(chǎng)方向90第一二維溫度圖91徑向軸92第二二維溫度圖93 體積94第一波長(zhǎng)分離裝置95周向軸96第一檢測(cè)器陣列98第一視場(chǎng)100第二波長(zhǎng)分離裝置102第二檢測(cè)器陣列104 第二視場(chǎng)106第三波長(zhǎng)分離裝置108第三檢測(cè)器陣列110第三視場(chǎng)112 二維溫度圖切片系列114第一二維溫度圖切片116第二二維溫度圖切片118第三二維溫度圖切片120三維溫度圖122方法流程圖124見(jiàn)流程圖126見(jiàn)流程圖128見(jiàn)流程圖130見(jiàn)流程圖132見(jiàn)流程圖134見(jiàn)流程圖。
1權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)(10)，包括波長(zhǎng)分離裝置(42)，配置成與渦輪機(jī)(18)的內(nèi)部進(jìn)行光學(xué)通信，并將所述渦輪機(jī)(18) 的內(nèi)部的圖像分離成指示氣體(80)的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示表面的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖；以及與所述波長(zhǎng)分離裝置0 進(jìn)行光學(xué)通信的檢測(cè)器陣列(44)，其中所述檢測(cè)器陣列 (44)配置成輸出指示所述第一和第二二維強(qiáng)度圖的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，包括通信耦合到所述檢測(cè)器陣列04)的控制器 (46)，其中所述控制器06)配置成基于所述信號(hào)生成所述氣體(80)的第一二維溫度圖 (90)和所述表面的第二二維溫度圖(92)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(10)，其中所述控制器06)配置成經(jīng)由X射線斷層攝影技術(shù)基于所述信號(hào)生成多個(gè)第一二維溫度圖(112)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(10)，其中每個(gè)二維溫度圖(114，116，118)包括穿過(guò)包含所述氣體(80)的體積(93)的切片，并且其中每個(gè)切片(114，116，118)垂直于所述渦輪機(jī) (18)的周向軸(52)定向。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(10)，其中所述控制器06)配置成從所述多個(gè)切片(112) 生成所述體積(93)內(nèi)的所述氣體(80)的三維溫度圖(120)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述檢測(cè)器陣列04)配置成以大于約 100, OOOHz的頻率輸出所述信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中指示所述氣體(80)的溫度的波長(zhǎng)介于約1.4 至5微米之間，并且指示所述表面的溫度的波長(zhǎng)介于約0. 5至2. 4微米之間。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述波長(zhǎng)分離裝置02)配置成經(jīng)由光纖電纜或成像光學(xué)系統(tǒng)(38)光學(xué)耦合到所述渦輪機(jī)(18)中的觀察口 00)。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述表面包括葉片(56，62)、輪葉(54，60)、端壁(64)、平臺(tái)(68)、天使翼(72)或護(hù)罩(74)。
10.一種系統(tǒng)(10)，包括成像系統(tǒng)(36)，配置成從渦輪機(jī)(18)的內(nèi)部接收氣體(80)以及可穿過(guò)所述氣體(80) 觀測(cè)的表面的圖像，將所述圖像分離成指示所述氣體(80)的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示所述表面的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖，并輸出指示所述第一和第二二維強(qiáng)度圖的信號(hào)。
全文摘要
在一個(gè)實(shí)施例中，一種系統(tǒng)(10)包括成像系統(tǒng)(36)，成像系統(tǒng)(36)配置成從渦輪機(jī)(18)的內(nèi)部接收氣體(80)以及可穿過(guò)氣體(80)觀測(cè)的表面的圖像，將圖像分離成指示氣體(80)的溫度的波長(zhǎng)的第一二維強(qiáng)度圖和指示表面的溫度的波長(zhǎng)的第二二維強(qiáng)度圖，并輸出指示第一和第二二維強(qiáng)度圖的信號(hào)。
文檔編號(hào)G01J5/00GK102313600SQ20111019232
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者N·V·尼爾馬蘭, 李和杰 申請(qǐng)人:通用電氣公司