气体混合物测量系统及其方法技术方案

一种系统包括使光束(106)延伸通过气体混合物(108)的原位非限制流动路径的至少一个激光装置(104)；和耦合于每个激光装置(104)用于获得气体混合物(108)中至少一个物种随时间的多个动态测量的测量器(110)。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主旨涉及用于测量气体混合物的技术方案。具体地，本文公开的主旨涉及在气体混合物的非限制流动路径中的物种(species)的原位测量。
技术介绍
气体混合物在例如燃烧、化学反应和蒸发等各种情况下产生。气体混合物的来源可包括但不限于润轮机、发动机、炉、窑、粉碎机、例如煤炭等固体材料堆、例如储藏箱或筒仓等密封的材料储存系统、例如水处理设施等液体材料池。在这些情况的任一个中，知道以下可是有用的(1)在任何给定的时间点，气体混合物中的一个或多个物种的浓度；和(2) 在一段时间期间气体混合物中的一个或多个物种的浓度的趋势。测量在气体混合物中的物种的浓度可提供关于爆炸或健康危害状况的信息。气体浓度从气体混合物来源通过环境、管道、导管或其他流动路径移动。在流动路径的横截面上在相同的时间点获得若干浓度可揭示例如发动机或炉中的低效率。检查在气体混合物中的物种的浓度趋势可对某些状况的发展提供早期警告，而不是等到浓度到达特定水平才警告。对气体混合物采样的提取技术使用腔室(chamber)提取气体混合物的样本用于分析。在将气体混合物的样本装入腔室后，应用化学分析或光学装置分析以获得在气体混合物的腔室内样本中的物种的测量。使用提取方法的分析延迟获得分析结果并且可提供不代表总气体体积的结果。
技术实现思路
本公开的第一方面提供系统，其包括使光束延伸通过气体混合物的原位非限制流动路径的至少一个激光装置；和耦合于每个激光装置用于获得气体混合物中至少一个物种随时间的多个动态测量的测量器。本公开的第二方面提供方法，其包括用至少一个激光装置使光束延伸通过气体混合物的原位非限制流动路径；以及测量气体混合物中至少一个物种随时间的多个动态测量。本专利技术的这些和其他方面、优势和显著特征通过下列详细说明将变得明显，该详细说明当与附图(其中相似的部件在整个附图中用相似的标号表示)结合来看时公开本专利技术的实施例。附图说明本专利技术的这些和其他特征将通过下列与描绘本专利技术的各种实施例的附图结合来看的本专利技术的各种方面的下列详细说明更加容易理解，其中图1示出本专利技术的一个实施例的框图。图2示出本专利技术的一个实施例的示意图。图3示出本专利技术的一个实施例的流程图。注意本专利技术的图是不按比例的。图意在仅描绘本专利技术的典型方面，并且因此不应该认为限制本专利技术的范围。在图中，相似的编号代表图之间相似的元件。具体实施例方式如上指出的，本专利技术的方面提供在气体混合物的非限制流动路径中的物种的原位测量的技术方案。图1示出气体混合物测量装置100的实施例。气体混合物测量装置100包括使光束106延伸通过气体混合物108的原位非限制流动路径的至少一个激光装置104 ；和耦合于每个激光装置104用于获得气体混合物108中的至少一个物种随时间的多个动态测量的测量器(M) 110。图1包括计算机系统130，其可以执行本文描述的用于测量气体混合物108的原位非限制流动路径的物种的方法。特别地，技术效果是计算机系统130示出包括气体混合物测量分析系统118，其通过执行本文描述的过程使计算机系统130可操作以接收和分析动态测量。气体混合物108可由气体混合物来源(SGM) 102产生。气体混合物来源102可包括通过任何物理、化学或可燃工具产生气体混合物108的任何装置或物理实体。例如，发动机或炉可释放作为燃烧副产物的气体混合物108。作为另一个实施例，煤堆可由于堆中的化学反应释放气体混合物108。作为另一个实施例，液体池可蒸发释放气体混合物108。物种包括可以是气体混合物108的部分的化学物的分子。气体混合物108的原位非限制流动路径可包括气体混合物108，因为它从气体混合物来源102出现或流出而没有为了进行气体混合物测量的目的而从气体混合物来源102 另外分流或被装入腔室。每个激光装置104包括光束发射器(BT) 112和光束接收器(BR) 114。每个激光装置104可校准成当光束106延伸通过气体混合物108时识别物种。为了识别物种所进行的校准基于当光束106照到物种时光束衰减的量。物种可包括但不限于C0、CH4、N0、N02和 C02。激光装置104可包括例如量子级联激光器OlCL)、可调谐二极管激光器(TDL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)和带间级联激光器(ICL)。每个激光装置104放置或安装在气体混合物108的原位非限制流动路径内。使光束发射器112和光束接收器114取向为以便光束106延伸通过气体混合物108。测量器 110获得气体混合物108中的至少一个物种的动态测量。每个动态测量可包括浓度和测量时间。图2示出包括多个激光装置104的气体混合物测量装置100的部分的放大示意图。在该情况下，多个激光装置104可部署为阵列。多个光束106延伸通过气体混合物108 的原位非限制流动路径。(气体混合物108的原位非限制流动路径这里图示为圆形，但气体混合物108的流动路径的横截面不限于特定的形状。)多个激光装置104中的每个可获得气体混合物108中的至少一个物种的时间同步动态测量。使至少两个激光装置104取向为使得至少两个光束106交叉。可获得光束交点116的位置。图2示出四个激光装置104、四个光束106和四个光束交点116。然而，本领域内技术人员将容易认识到四个是仅说明性的，并且可采用任何数量的激光装置104、光束106和光束交点116。多个光束交点116提供在气体混合物108的原位非限制流动路径的横截面上的动态测量的格网。在本专利技术的一个实施例中，校准多个激光装置104中的至少一个以获得与气体混合物108中的该至少一个物种不同的物种的动态测量。再次参照图1，气体混合物测量装置100可包括用于传送获得的动态测量到接收器(R) 122的至少一个传送装置(TD) 120。接收器122接收动态测量并且可提交动态测量用于分析。传送装置120和接收器122可包括任何已知的或以后开发的传送装置120和接收器122，例如电线或光传输线，或任何已知的或以后开发的射频识别标签(RFID)。RFID可提供在没有导线限制情况下放置气体混合物测量装置100的另外的机会。传送装置120和接收器122可允许在除了气体混合物108的位置外的位置中的动态测量的分析。气体混合物测量装置100可包括气体混合物测量分析系统118。气体混合物测量分析系统118可包括浓度比较系统123、浓度趋势计算器IM和浓度趋势比较系统125。动态测量可存储在动态测量数据库(DMD)US中。浓度比较系统123可比较浓度与参考浓度。参考浓度可是单一值、多个值或值的范围。参考浓度可存储在参考浓度数据库(RCD) 131中。浓度可匹配或偏离参考浓度。浓度匹配或偏离参考浓度可指示气体混合物108或气体混合物来源102中的状况。例如，可指示气体混合物108中的爆炸性或危险性状况的存在或不存在。此外，浓度匹配或偏离参考浓度可指示气体混合物来源102是否高效地运行。在任一情况下，可采取如指示的调节或其他响应。浓度趋势计算器IM可计算至少一个物种的浓度。例如，浓度趋势计算器1 可使用算法计算当前动态测量和之前动态测量之间的浓度趋势。计算当前动态测量和之前动态测量之间的浓度趋势的算法的示例包括斜率点公式(slope point formula)，其中m代表本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种系统，其包括：至少一个激光装置（１０４），其使光束（１０６）延伸通过气体混合物（１０８）的原位非限制流动路径；以及测量器（１１０），其耦合于每个激光装置（１０４）用于获得所述气体混合物（１０８）中至少一个物种随时间的多个动态测量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·W·泰勒，P·M·马利，B·R·费兰，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US