CN103154705B - 具有共线光学几何结构的燃料浊点或冰点传感器 - Google Patents
具有共线光学几何结构的燃料浊点或冰点传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103154705B CN103154705B CN201180050110.3A CN201180050110A CN103154705B CN 103154705 B CN103154705 B CN 103154705B CN 201180050110 A CN201180050110 A CN 201180050110A CN 103154705 B CN103154705 B CN 103154705B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel sample
- radiation
- sample
- optical port
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 185
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 66
- 238000007710 freezing Methods 0.000 title claims description 55
- 230000008014 freezing Effects 0.000 title claims description 55
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 94
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 34
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000001073 sample cooling Methods 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 6
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 229920002892 amber Polymers 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000002314 autoradiolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000010946 fine silver Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000032696 parturition Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
- G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
- G01N33/2811—Oils, i.e. hydrocarbon liquids by measuring cloud point or pour point of oils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/05—Flow-through cuvettes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/031—Multipass arrangements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
一种***包括具有有壁结构（108）的感测单元（102），所述有壁结构被配置成容纳所述有壁结构的内部空间（110）内的燃料样本。所述感测单元还具有至少一个冷却表面（124‑126），其被定位在所述有壁结构的至少一部分上，并且被配置成冷却所述燃料样本。所述感测单元进一步具有光学端口（116），其被配置成耦合到一个或多个光纤（118‑120,304）并提供第一辐射给所述燃料样本。此外，所述感测单元具有反射镜（122），其被配置成反射所述第一辐射以便提供第二辐射给所述光学端口。所述光学端口限定共线光学几何结构，以用于提供所述第一辐射给所述燃料样本并通过所述燃料样本接收所述第二辐射。所述***还包括至少一个冷却器（128），其被配置成通过冷却所述至少一个冷却表面来冷却所述感测单元中的所述燃料样本。
Description
技术领域
本公开一般涉及燃料传感器。更具体而言，本公开涉及具有共线光学几何形状的燃料浊点或冰点传感器。
背景技术
柴油燃料、喷气燃料以及其他类型的燃料常常被制造或处理成具有指定的浊点或冰点。燃料的浊点表示随燃料的温度降低而在该燃料内形成最初凝固的蜡状颗粒的温度。燃料的冰点表示在凝固的蜡状颗粒已经形成后，随着燃料的温度增加而最后凝固的蜡状颗粒融化的温度。
传统的浊点和冰点测量常常使用在燃料的温度被调整时在燃料的光学散射特性上的改变。然而，传统的传感器时常要求对燃料样本两侧的访问。这在受限制的空间中可能是困难或不可能的。如果访问被限于一侧，则可以使用反射路径。不幸的是，燃料的折射率是温度相关的，这可能导致不对准。
发明内容
本公开提供了具有共线光学几何形状的燃料浊点或冰点传感器。
在第一实施例中，一种装置包括有壁结构，其被配置成容纳所述有壁结构的内部空间内的燃料样本。所述装置还包括至少一个冷却表面，其被定位在所述有壁结构的至少一部分上，并且被配置成冷却所述燃料样本。所述装置进一步包括光学端口，其被配置成耦合到一个或多个光纤并提供第一辐射给所述燃料样本。此外，所述装置包括反射镜，其被配置成反射所述第一辐射以便提供第二辐射给所述光学端口。所述光学端口限定共线光学几何形状，以用于提供所述第一辐射给所述燃料样本并通过所述燃料样本接收所述第二辐射。
在第二实施例中，一种***包括具有有壁结构的感测单元，所述有壁结构被配置成容纳所述有壁结构的内部空间内的燃料样本。所述感测单元还具有至少一个冷却表面，其被定位在所述有壁结构的至少一部分上，并且被配置成冷却所述燃料样本。所述感测单元进一步具有光学端口，其被配置成耦合到一个或多个光纤并提供第一辐射给所述燃料样本。此外，所述感测单元具有反射镜，其被配置成反射所述第一辐射以便提供第二辐射给所述光学端口。所述光学端口限定共线光学几何形状，以用于提供所述第一辐射给所述燃料样本并通过所述燃料样本接收所述第二辐射。所述***还包括冷却器，其被配置成通过冷却所述至少一个冷却表面来冷却所述感测单元中的所述燃料样本。
在第三实施例中，一种方法包括接收感测单元中的燃料样本。所述方法还包括提供第一辐射给所述感测单元中的燃料样本，并且从所述感测单元的反射镜反射已经与所述燃料样本相互作用的所述第一辐射。所述方法进一步包括接收已经再次与所述燃料样本相互作用的反射的第一辐射作为第二辐射。使用共线光学几何形状来提供所述第一辐射并且接收所述第二辐射。此外，所述方法包括使用所述第二辐射的测量来确定所述燃料样本的浊点和冰点中的至少一个。
根据以下附图、说明书以及权利要求，对于本领域的技术人员而言其它技术特征可以是容易地显而易见的。
附图说明
为了对本公开的更彻底的理解，现与附图相结合地对以下描述进行参考，其中：
图1说明了根据本公开的示例燃料浊点或冰点感测***；
图2说明了根据本公开的图1的示例燃料浊点或冰点感测***的侧视图；
图3说明了根据本公开的图1的燃料浊点或冰点感测***中的示例替代共线光学几何形状；
图4和5说明了使用根据本公开的图1的燃料浊点或冰点感测***的示例测量；以及
图6和7说明了用于根据本公开的浊点或冰点测量的示例方法。
具体实施方式
下文中所讨论的图1至7和所用来描述本专利文件中的本发明的原理的各种实施例是仅通过说明的方式而不应该被以任何方式解释成限制本发明的范围。本领域的技术人员将理解的是，本发明的原理可以以任何类型的适当地布置的设备或***来加以实现。
图1说明了根据本公开的示例燃料浊点或冰点感测***100。如图1中所示出的，感测***100包括感测单元102、辐射源104以及接收器/分析器106。
通常，感测单元102接收燃料的样本，诸如基于石油的燃料（例如柴油或喷气燃料）或基于生物量的燃料（诸如生物柴油或生物喷气燃料）。感测单元102冷却并可选地加热燃料样本，以便测量燃料的浊点或冰点。如上所述，燃料的浊点表示随燃料的温度降低而在该燃料内形成最初凝固的蜡状颗粒的温度。燃料的冰点表示在凝固的蜡状颗粒已经形成后，随燃料的温度增加而最后凝固的蜡状颗粒融化的温度。辐射源104提供光学辐射（诸如可见光）到感测单元102。接收器/分析器106接收并测量已经与燃料样本相互作用的辐射，并处理该测量以识别燃料样本的浊点或冰点。
在该示例实施例中，感测单元102包括有壁结构108，其限定了内部体积或空间110。燃料样本经由入口112进入感测单元102并经由出口114离开感测单元102。在该特定示例中，有壁结构108具有大致矩形的截面，并且入口112和出口114被定位在有壁结构108的相对侧。然而，有壁结构108可以具有任意其他合适的尺寸和形状，并且入口112和出口114可以具有进入到有壁结构108中和从有壁结构108出来的任何合适位置。在一些实施例中，结构108的壁可以被隔离，以帮助冷却和/或加热有壁结构108内的燃料样本。
感测单元102还包括光学端口116，其被耦合到一个或多个光纤118-120。光学端口116允许辐射从辐射源104行进到有壁结构108中，在那里将该辐射从反射镜122反射。光学端口116还允许从反射镜122反射的辐射被提供到接收器/分析器106。光学端口116包括任何合适的结构，其可以被耦合到一个或多个光纤。
在这个示例中，至少一个光纤118将辐射源104耦合到光端口116，并且至少一个光纤120将接收器/分析器106耦合到光端口116。光纤118-120可以具有任何合适的布置。例如，光纤118-120可以由部分的分叉纤维形成，其允许将来自辐射源104的辐射提供到感测单元102，并且可以将来自感测单元102的反射的辐射提供到接收器/分析器106。光纤118-120还可以表示具有紧密包装在一起的多个纤维的纤维束。在特定实施方式中，光纤118可以处于纤维束的中间，并且多个光纤120可以被布置在光纤118的周围。在另外其他实施例中，光纤118-120可以表示双包层光纤。在任何合适的配置中的任何其他合适的一个或多个光纤可以被用在感测***100中。
反射镜122反射来自光端口116的辐射，该光端口使辐射穿越经过感测单元102的多个路径（一个路径从光端口116到反射镜122，以及一个路径从反射镜122到光端口116）。注意到，这些路径可以取决于采样单元102的配置而部分或完全重叠。反射镜122表示任何合适的结构，其至少对由辐射源104提供的辐射基本上是反射性的。在该特定示例中，光端口116位于感测单元102的顶部上，并且反射镜122位于感测单元102的底部的至少一部分上。然而，光端口116和反射镜122可以位于任何其他合适位置中。
感测单元102进一步包括一个或多个冷却表面。在该示例中，感测单元102包括三个冷却表面124-126。冷却表面124位于有壁结构108的底部反射镜表面的至少一部分上。冷却表面125位于有壁结构108的前表面的至少一部分上。冷却表面126位于有壁结构108的后表面的至少一部分上。然而，每个冷却表面可以包括感测单元102的任何表面的任何部分。此外，少于两个或多于三个的冷却表面可以被用在感测单元102中。
图1中的冷却表面124-126被热耦合到至少一个冷却器128。冷却器128可以冷却表面124-126以便降低感测单元102内的燃料样本的温度。任何合适的冷却机构可以被用来冷却感测单元102中的燃料样本，并且可以使用任何合适数量的冷却器128。例如，多个双级珀耳帖冷却器可以与多个冷却表面124-126一起使用以冷却燃料样本。冷却器128还可以表示低温冷却器，诸如纯银低温冷却器，其具有接触单个冷却表面124-126以冷却燃料样本的低温指尖。一个或多个冷却器128可以使用任何合适数量的冷却表面进行操作。可选地，加温器129可以加温有壁结构102的一个或多个表面，以便增加感测单元102内的燃料样本的温度。加温器129包括用于加温燃料样本的任何合适的结构。
辐射源104包括用于以一个或多个期望波长或波长带提供辐射的任何合适的结构。辐射源104可以例如包括以适当的一个或多个波长或一个或多个波长带发射光的一个或多个发光二极管（LED）。
发接收器/分析器106包括用于接收和分析辐射的任何合适的结构，该辐射已经与感测单元102中的燃料样本相互作用。例如，接收器/分析器106可以包括检测器130，其测量已经与燃料样本相互作用的辐射的一个或多个特性。检测器130可以表示光电探测器、光谱仪或其他检测机构。接收器/分析器106还可以包括处理单元132，其分析由检测器130得到的测量以确定燃料样本的浊点或冰点。处理单元132可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）或其他处理设备。接收器/分析器106可以进一步包括存储器单元134，其存储由处理单元132所使用、生成或收集的指令和数据。存储器单元132可以包括任何合适的一个或多个易失性和/或非易失性存储和取回装置。此外，接收器/分析器106可以包括用于发送数据（诸如所确定的浊点或冰点）到外部设备或***的接口136。接口136可以表示任何合适的有线或无线接口，诸如以太网接口。
在操作的一个方面中，感测单元102接收燃料样本，其可以以任何合适的方式被提供。例如，燃料样本可以经由入口112被泵送到感测单元102中。感测单元102内的燃料样本可以在感测单元102内被捕获，诸如通过使用阀门来密封入口112和出口114。替代地，将燃料样本供应到感测单元102的泵或其他设备可以被关闭，使得感测单元102内的燃料样本通常停留在感测单元102内。
一旦燃料样本处于感测单元102内，感测单元102开始通过使用冷却器128降低燃料样本的温度，来自辐射源104的辐射穿过燃料样本，并且接收器/分析器106分析与燃料样本相互作用的辐射。随着燃料样本的温度下降，凝固的蜡状颗粒在燃料中形成并可以由接收器/分析器106所检测。接收器/分析器106可以因此识别燃料样本的浊点。接收器/分析器106还可以通过关闭冷却器128或使用加温器129在蜡状颗粒已经形成之后对燃料样本进行加温。提高的温度使凝固的蜡状颗粒融化，这可以由接收器/分析器106所检测。接收器/分析器106可以因此识别燃料样本的冰点。根据该实施方式，接收器/分析器106可以确定燃料的浊点、燃料的冰点、或两者。
感测单元102中的燃料样本的温度可以由接收器/分析器106所确定，使得已经与燃料样本相互作用的辐射的测量可以与特定温度相关联。感测单元102中的燃料样本的温度可以以任何合适的方式被确定。例如，感测单元102中的燃料样本的温度可以基于冷却器128的温度设置来确定。接收器/分析器106也可以从位于感测单元102内或安装在冷却表面124-126之一上的温度传感器接收温度测量。任何其他合适技术可以被用来确定感测单元102内的燃料样本的温度。
一旦已经确定了燃料样本的浊点或冰点，可以冲洗感测单元102中的燃料样本，诸如通过经由入口112泵送或以其他方式提供新燃料。在冲洗期间所提供的新燃料可以对感测单元102进行加温，并且确定浊点或冰点的过程可以通过使用新燃料样本而被重复。
这种类型的感测***100可以根据实施方式提供各种优点。例如，传统传感器的一个缺点是它们的测量单元的大尺寸。它们的尺寸通常需要使用更大的传感器外壳和冷却器，导致更高的成本。而且，在这些传统传感器中对高热量负载进行消散通常需要使用冷却水或强制通风。相比之下，感测单元1000可以使用一个光学端口116和反射镜122来产生双程单元，意味着辐射遵循经过燃料的两个路径（从端口116到反射镜122以及返回到端口116）。使用这种类型的折叠单元意味着单元102可以是用于给定交互长度的尺寸的一半，需要更少的冷却功率和降低的测量时间。实际上，感测单元102可以允许冷却器128仅通过无源元件（诸如辐射散热器或自然对流）消散热量，而不是通过冷却水或强制通风。而且，仅在感测单元102的一侧（在此示例中是顶部）处需要光学访问，这可以进一步减少感测单元102的尺寸。剩余的侧可以被用于样本运输和用于冷却/隔离，并且更少的光学端口可以帮助改善单元隔离，因为存在用于热量进入或逃逸的更少的开口。此外，由于光纤118-120是共线的，它们的几何形状对光机械效应和体积（bulk）折射率改变基本上不敏感。此外，这种配置能够使用光纤来远离感测单元102定位辐射源104和接收器/分析器106，允许感测单元102被放置在更有需要、恶劣的位置中。这可能是十分有用的，例如，当由于低温、燃料蒸汽和来自低温冷却器的振动而使感测单元102暴露给湿气凝结时。
感测***100可以被用于任何合适的环境中。例如，感测***100可以被用于正生产燃料的制造环境中，诸如炼油厂或生物燃料生产***。在特定实施例中，正被生产的燃料的浊点或冰点可以由接收器/分析器输出到处理控制器，其可以使用浊点或冰点来调整制造过程。感测***100还可以被用在正处理、运输或使用燃料的环境中，诸如当感测***被用来验证燃料具有适当的浊点或冰点时。感测***100可以被用于任何其他合适的环境中。
图2说明了根据本公开的图1的示例燃料浊点或冰点感测***100的侧视图。如图2中所示的，来自辐射源104的辐射可以遵循光端口116和反射镜122之间的光路202。光路202在这里被示为基本上是直线的。即，来自光端口116的辐射基本直线的路径行进到反射镜122，并然后在相同的基本直线的路径上返回到光端口116。这可以表示大多数辐射当在燃料样本中存在很少或没有蜡状颗粒时行进的路径。然而，在燃料样本中形成蜡状颗粒可能使辐射遵循更发散的路径204。
沿路径202对辐射的测量可以被称为镜面信号测量。这些测量可以通过测量在光端口116处接收的辐射来获得。而且，沿路径204对辐射的测量可以被称为扩散信号测量。那些测量可以通过测量在光端口206处接收的辐射来获得，并且通过至少一个可选的光纤208来提供。通常，当在燃料样本中形成蜡状颗粒时，镜面信号测量水平降低且扩散信号测量水平提高。在一些实施例中，接收器/分析器106使用这些测量中的任一测量来确定正被测试的燃料样本的浊点和冰点。在特定实施例中，接收器/分析器106可以使用在镜面和扩散信号测量之一中的改变来识别浊点或冰点。在其他特定实施例中，接收器/分析器106可以使用镜面和扩散信号测量两者来识别浊点或冰点，诸如通过计算两个测量的比值或其他组合。然而，注意的是，燃料样本的浊点或冰点可以按照任何其他合适的方式来计算。
尽管图1说明了燃料浊点或冰点感测***100的一个示例并且图2说明了示例燃料浊点或冰点感测***100的侧视图，但可以对图1和2做出各种改变。例如，感测单元102的尺寸、形状和配置仅是为了说明。可以对感测单元102做出各种改变，包括以上提到的那些。而且，辐射源104和接收器/分析器106可以被组合成单个功能单元，或者接收器/分析器106可以被再分成单独的部件。
图3说明了根据本公开的图1的燃料浊点或冰点感测***100中的示例替代共线光学几何形状。尤其是，图3说明了光纤118-120可以被耦合到感测单元102的光端口116的另一种方式。
在这个示例中，光纤118-120没有直接耦合到感测单元102的光端口116。而是，光纤118-120被耦合到连接器302，其由单个光纤304耦合到光端口116。在这个示例中，通过使用分叉光纤结构将辐射源104和接收器/分析器106耦合到光端口116。光纤118-120将部件104-106耦合到连接器302。连接器302允许来自光纤118的辐射进入光纤304以便输送到光端口116。连接器302还允许从反射镜122反射并通过光纤304行进的辐射被提供到接收器/分析器106。连接器302包括用于将辐射从源提供到光纤并将辐射从光纤提供到目的地的任何合适的结构。光纤304包括任何合适的光纤。
尽管图3说明了燃料浊点或冰点感测***100中的替代共线光学几何形状的一个示例，但可以对图3做出各种改变。例如，任何其他合适的共线光学几何形状可以被用在燃料浊点或冰点感测***100中。
图4和5说明了使用根据本公开的图1的燃料浊点或冰点感测***100的示例测量。在图4中，图表400与正被冷却的燃料样本的示例镜面测量相关联。线402绘制了燃料样本的温度相对于接收的辐射的强度。在这个示例中，将接收的辐射转换成电压信号。
如这里所示的，线402在燃料样本的温度从-8℃左右降到-14℃左右时保持相对稳定。在对应于大约-15℃的点404附近，线402开始迅速下降。如以上所提到的，当在燃料样本中形成蜡状颗粒时，镜面测量降低。蜡状颗粒显著减少不中断穿过燃料样本沿图2中的光路202从光端口116到反射镜并返回到光端口的辐射量。接收器/分析器106可以在燃料样本正冷却时处理信号测量，并将浊点识别为在点404处或附近。例如，接收器/分析器106可以识别点404，在该处信号测量从基线值下降20%-30%。
在图5中，图表500与正被冷却并然后被加温的燃料样本的示例扩散测量相关联。线502-504绘制了燃料样本的温度相对于接收的扩散辐射的强度。更具体地，线502绘制了在燃料样本正被冷却时燃料样本的温度相对于接收的扩散辐射的强度，并且线504绘制了在燃料样本正被加温时燃料样本的温度相对于接收的扩散辐射的强度。在这个示例中，将接收的辐射转换成电压信号。在许多情况下，当冰点正被确定时，浊点自身不被测量。而是，燃料被冷却到远低于其浊点的点，并然后被加温以识别冰点（尽管浊点和冰点两者可以被识别）。在随后的讨论中，假定的是，当测量冰点时，感测***没有正尝试确定浊点。
如这里所示的，线502在燃料样本的温度从0℃左右降到-13℃左右时保持相对稳定。在对应于大约-13℃的点506附近，线502开始迅速增加。如以上所提到的，当在燃料样本中形成蜡状颗粒时，扩散测量增加。蜡状颗粒使来自光端口116的辐射在燃料样本内扩散，诸如沿着图2中的路径204。在某点处（默认或当由测量***100检测时），燃料样本低于其浊点，并且感测***100开始对燃料样本加温，如由线504所示的。可以通过停止燃料样本的冷却或实际上对燃料样本进行加温来加温燃料样本。在此时间期间，扩散辐射测量的强度随着燃料样本中的蜡状颗粒融化而降低。在点508附近，扩散测量接近于近似零，指示现在发生很少的扩散。接收器/分析器106可以在燃料样本正加温时处理信号测量，并将冰点识别为在点508处或附近，在该处扩散测量近似为零。例如，接收器/分析器106可以识别点508，在该处信号测量在基线值的20%-30%内。
尽管图4和5说明了使用燃料浊点或冰点感测***100的测量的示例，但可以对图4和图5做出各种改变。例如，图4和5说明了可以由感测***100所使用以确定燃料样本的浊点或冰点的两种示例技术。任何其他的一种或多种合适的技术可以被用来确定燃料样本的浊点或冰点。作为特定示例，图4中所示的镜面测量还可以在对燃料样本加温期间被使用以识别其冰点。作为另一特定示例，镜面测量和扩散测量的比值或其他组合可以被用来识别燃料以确定燃料样本的浊点或冰点。
图6和7说明了用于根据本公开的浊点和冰点测量的示例方法600和700。如图6中所示的，在步骤602处，在感测单元处接收燃料的样本。例如，这可以包括操作泵或打开阀门来允许正被制造或处理的燃料的样本进入感测单元102。在步骤604处，冷却燃料样本。例如，这可包括操作冷却器128来开始通过一个或多个冷却表面124-126降低在感测单元102中的燃料样本的温度。
在步骤606处，提供辐射到感测单元，并且在步骤608处，测量来自感测单元的辐射。例如，这可包括辐射源104通过光纤118将可视或其他辐射提供到感测单元102的光端口116。例如，这可包括接收器/分析器106测量通过光纤120从感测单元102的光端口116接收可视或其他辐射。根据燃料样本中的蜡状颗粒或其他颗粒的量，辐射可通常可以遵循从光端口116到反射镜122并返回的直的路径（诸如路径202），或辐射可以通常遵循光端口116和反射镜122之间的分叉的路径（诸如路径204）。
在步骤610处，分析测量以识别燃料样本的浊点。例如，这可包括接收器/分析器106使用在镜面测量中的迅速减少或在扩散测量中的迅速增加来识别浊点。这还可以包括接收器/分析器106使用镜面测量和扩散测量的比值或其他组合或使用任何其他信号处理技术来识别测量单元中的燃料样本的浊点。
在这一点上，感测单元102中的燃料样本可以被释放，并且可以接收和测试新的燃料样本。在测试之间可以过去一时间段，以便允许燃料流过感测单元102并对其加温。
如图7中所示的，在步骤702处，在感测单元处接收燃料的样本，并且在步骤704处，将燃料样本冷却过其浊点。任何合适的技术可以被用来将燃料样本冷却过其浊点。例如，感测***100可以将燃料样本冷却到假定低于其浊点的温度。感测***100还可以冷却燃料样本并使用从光端口116接收的辐射的测量来确定燃料样本是否以及何时已经变得浑浊。
在步骤706处，对感测单元中的燃料样本加温。例如，这可以包括使用加温器129来加热燃料样本或关闭冷却器128并允许燃料样本加温。在步骤708处，提供辐射到感测单元，并且在步骤710处，测量来自感测单元的辐射。在步骤712处，分析测量以识别燃料样本的冰点。例如，这可包括接收器/分析器106使用在镜面测量中的迅速增加或在扩散测量中的迅速减少来识别冰点。这还可以包括接收器/分析器106使用镜面测量和扩散测量的比值或其他组合或使用任何其他信号处理技术来识别测量单元中的燃料样本的冰点。在这一点上，感测单元102中的燃料样本可以被释放，并且可以接收和测试新的燃料样本。
以这种方式，感测单元100提供了在燃料制造或处理***中的在线传感器能力。也就是说，制造或处理***中的燃料可以在***自身内以更实时的方式来被测试，而不是捕获燃料的样本并稍后某时在实验室中分析该样本。
尽管图6和7说明了用于浊点和冰点测量的示例方法600和700，但可以对图6和图7做出各种改变。例如，尽管每幅图示出了一系列步骤，但在每幅图中的各种步骤可以重叠、并行发生、以不同次序发生、或发生多次。
在一些实施例中，以上描述的各种功能由计算机程序所实现或支持，该计算机程序由计算机刻度程序代码组成并在计算机可读介质中体现。用语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。用语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、硬盘驱动器、光盘（CD）、数字视频盘（DVD）、或任何其他类型的存储器。
阐述遍及本专利文档所使用某些词语和用语的定义可能是有利的。术语“耦合”以及衍生形式指的是两个或更多个元件之间的直接或间接通信，无论那些元件是否与彼此物理接触。术语“应用”和“程序”指的是适于以合适的计算机代码（包括源代码、目标代码、或可执行代码）实现的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关数据、或其一部分。术语“发送”、“接收”和“传送”以及其衍生形式涵盖直接和间接通信两者。术语“包括”和“包含”以及其衍生形式意思是包括而非限制。术语“或者”是包括性的，意思是和/或。用语“与......关联”和“与其关联”以及其衍生形式，可以的意思是包括、被包括在内、与其互连、包含、被包含在内、连接到或与其连接、耦合到或与其耦合、与其可通信、与其协作、交错、并置、与其接近、接合到或与其接合、具有、具有其性质、具有对其或与其的关系，等等。
尽管本公开已经描述了某些实施例和通常关联的方法，但这些实施例和方法的更改和置换将对于本领域技术人员是显而易见的。因此，示例实施例的以上描述不限定或约束本公开。在不背离如由以下权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，其他改变、替代和变更也是可能的。
Claims (4)
1.一种装置，包括：
有壁结构（108），其被配置成容纳所述有壁结构的内部空间（110）内的燃料样本；
至少一个冷却表面（124-126），其被定位在所述有壁结构的至少一部分上，并且被配置成冷却所述燃料样本；
位于所述有壁结构的第一壁上的第一光学端口（116），所述第一光学端口被配置成耦合到一个或多个光纤（118-120,304）并提供第一辐射给所述燃料样本；
位于所述有壁结构的与所述第一壁相对的第二壁上的反射镜（122），所述反射镜被配置成反射所述第一辐射以便提供第二辐射给所述第一光学端口，其中，当在所述燃料样本中存在很少或没有蜡状颗粒时，来自所述第一光学端口（116）的第一辐射沿基本直线的路径行进到所述反射镜（122），以及所述第二辐射在相同的基本直线的路径上返回到所述第一光学端口（116）；以及
位于与所述第一光学端口相邻的第一壁上的第二光学端口（206），所述第二光学端口被配置成接收用于对所述燃料样本进行扩散测量的由所述反射镜反射的第三辐射；
其中所述第一光学端口限定共线光学几何形状，以用于提供所述第一辐射给所述燃料样本并通过所述燃料样本接收用于镜面测量的所述第二辐射，以及通过计算镜面测量和扩散测量这两个测量的比值以使用这两个测量来识别浊点或冰点。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
入口（112），其被配置成将所述燃料样本接收到所述有壁结构中；以及
出口（114），其被配置成提供来自所述有壁结构的所述燃料。
3.一种方法，包括：
在感测单元（102）的有壁结构的内部空间内容纳（602,702）燃料样本；
使用被定位在所述有壁结构的至少一部分上的至少一个冷却表面（124-126）来冷却（604）所述燃料样本；
使用位于所述有壁结构的第一壁上的第一光学端口（116）来提供（606,708）第一辐射给在感测单元中的所述燃料样本；
从所述感测单元的反射镜（122）反射（606,708）所述第一辐射，所述第一辐射已经与所述燃料样本相互作用，所述反射镜位于所述有壁结构的与所述第一壁相对的第二壁上；
接收（608,710）已经与所述燃料样本再次相互作用的反射的第一辐射作为第二辐射，其中使用共线光学几何结构来提供所述第一辐射和接收所述第二辐射，以及其中，当在燃料样本中存在很少或没有蜡状颗粒时，来自所述第一光学端口（116）的第一辐射沿基本直线的路径行进到所述反射镜（122），以及所述第二辐射在相同的基本直线的路径上返回到所述第一光学端口（116）；
使用位于与所述第一光学端口相邻的第一壁上的第二光学端口（206）来接收用于对所述燃料样本进行扩散测量的由所述反射镜反射的第三辐射；以及
通过计算对所述第二辐射和所述第三辐射测量的比值使用这两个测量来确定（610,712）所述燃料样本的浊点和冰点中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
确定所述燃料样本的浊点包括冷却（604）所述燃料样本，使得蜡状颗粒形成在所述燃料样本中，所述浊点与所述蜡状颗粒最初形成在所述燃料样本中的温度相关联；以及
确定所述燃料样本的冰点包括：
将所述燃料样本冷却（704）过其浊点，使得蜡状颗粒形成在所述燃料样本中；以及
对所述燃料样本加温（706），使得所述燃料样本中的蜡状颗粒融化，所述冰点与所述燃料样本中的最后蜡状颗粒融化的温度相关联。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/857,863 US8753007B2 (en) | 2010-08-17 | 2010-08-17 | Fuel cloud point or freeze point sensor with collinear optical geometry |
| US12/857,863 | 2010-08-17 | ||
| US12/857863 | 2010-08-17 | ||
| PCT/CA2011/000927 WO2012021970A1 (en) | 2010-08-17 | 2011-08-15 | Fuel cloud point or freeze point sensor with collinear optical geometry |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103154705A CN103154705A (zh) | 2013-06-12 |
| CN103154705B true CN103154705B (zh) | 2016-09-21 |
Family
ID=45594060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201180050110.3A Expired - Fee Related CN103154705B (zh) | 2010-08-17 | 2011-08-15 | 具有共线光学几何结构的燃料浊点或冰点传感器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8753007B2 (zh) |
| EP (1) | EP2606335B1 (zh) |
| CN (1) | CN103154705B (zh) |
| CA (1) | CA2807868C (zh) |
| WO (1) | WO2012021970A1 (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8292497B2 (en) * | 2008-07-16 | 2012-10-23 | GM Global Technology Operations LLC | Cloud point monitoring systems for determining a cloud point temperature of diesel fuel |
| CN103743774A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-23 | 大连邦能石油仪器有限公司 | 一种喷气燃料冰点检测仪 |
| US9354167B2 (en) * | 2014-10-07 | 2016-05-31 | Phase Technology | Method and apparatus for measuring appearance and disappearance temperatures of wax for transparent, translucent and opaque oils |
| CN104698128B (zh) * | 2015-01-07 | 2016-08-17 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | 便携式车辆冷却液多功能测试仪 |
| CN107976464B (zh) * | 2016-10-25 | 2020-06-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 监测航煤生产事故的方法及装置 |
| US9988242B1 (en) * | 2017-01-11 | 2018-06-05 | Otis Elevator Company | Elevator rail healthy monitoring method |
| CN110672523A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-01-10 | 厦门华联电子股份有限公司 | 一种浊度传感器 |
| CN113125493B (zh) * | 2021-04-15 | 2023-09-12 | 濮阳市盛源能源科技股份有限公司 | 一种分析顺酐结晶点的仪器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2206001A5 (zh) * | 1972-11-07 | 1974-05-31 | Schlumberger Compteurs | |
| GB1438754A (en) * | 1972-03-01 | 1976-06-09 | Mectron Frigistor Ltd | Cloud point detector |
| EP0328334A2 (en) * | 1988-02-10 | 1989-08-16 | NOVACOR RESEARCH & TECHNOLOGY CORPORATION | Method & apparatus for monitoring cloud point or like transition temperatures |
| EP0549647B1 (en) * | 1990-09-20 | 1995-05-31 | NOVA Gas Transmission Ltd | An apparatus and process for estimating the pour point of a hydrocarbon oil |
| US6966692B2 (en) * | 2002-07-09 | 2005-11-22 | Phase Technology | Cloud point monitoring device |
| CN201053957Y (zh) * | 2007-07-12 | 2008-04-30 | 天华化工机械及自动化研究设计院 | 用于zbx型航煤冰点在线分析***的微型分析器 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4519717A (en) | 1982-06-07 | 1985-05-28 | Gca Corporation | On-stream cloud point analyzer |
| FR2565689B1 (fr) | 1984-06-12 | 1987-11-20 | Elf France | Procede et dispositif pour la determination du point de trouble d'un gazole |
| CA1280910C (en) * | 1988-11-02 | 1991-03-05 | Paul Siska | Dew point analyzer |
| JP2738880B2 (ja) | 1990-09-28 | 1998-04-08 | オ−クマ株式会社 | 数値制御情報作成装置 |
| US5482371A (en) * | 1991-04-18 | 1996-01-09 | Osaka Sanso Kogyo Ltd. | Method and apparatus for measuring the dew point and/or frost point of a gas having low water content |
| US5299867A (en) * | 1992-06-30 | 1994-04-05 | Buck Arden L | Low moisture cryogenic hygrometer |
| WO1994024544A1 (en) | 1993-04-15 | 1994-10-27 | Japan Energy Corporation | Method and instrument for measuring cloud point |
| FI95750C (fi) | 1994-01-19 | 1996-03-11 | Neste Oy | Menetelmä ja laite öljyn samepisteen mittaamiseksi |
| US5971609A (en) * | 1994-10-31 | 1999-10-26 | Osaka Sanso Kogyo Ltd. | Method of measuring the dew point or frost point of a gas having low water content |
| US5651614A (en) | 1995-01-20 | 1997-07-29 | Betzdearborn Inc. | Cloud point and pour point analyzer |
| EP0851220B1 (en) | 1996-07-03 | 2005-02-02 | Japan Energy Corporation | Freezing point meter and freezing point measuring method |
| US6817754B2 (en) * | 2002-04-16 | 2004-11-16 | Charles Tsang | Fuel freezing point monitoring device |
| FR2846748B1 (fr) * | 2002-10-30 | 2005-04-22 | I S L | Procede de determination du point de disparition des cristaux de produits petroliers ainsi que dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procede |
| US7168850B2 (en) * | 2004-03-30 | 2007-01-30 | Yamatake Corporation | Mirror surface state detection device and moisture detection device |
| US7581877B1 (en) * | 2006-05-25 | 2009-09-01 | Sohrab Zarrabian | Apparatus and method for measuring the dew point of gases using spectral recognition of the condensate |
| EP3051279A1 (en) * | 2007-04-04 | 2016-08-03 | Espec Corp. | Hygrometer and dew-point instrument |
| US8292497B2 (en) * | 2008-07-16 | 2012-10-23 | GM Global Technology Operations LLC | Cloud point monitoring systems for determining a cloud point temperature of diesel fuel |
-
2010
- 2010-08-17 US US12/857,863 patent/US8753007B2/en active Active
-
2011
- 2011-08-15 EP EP11817603.1A patent/EP2606335B1/en not_active Not-in-force
- 2011-08-15 WO PCT/CA2011/000927 patent/WO2012021970A1/en active Application Filing
- 2011-08-15 CN CN201180050110.3A patent/CN103154705B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-08-15 CA CA2807868A patent/CA2807868C/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1438754A (en) * | 1972-03-01 | 1976-06-09 | Mectron Frigistor Ltd | Cloud point detector |
| FR2206001A5 (zh) * | 1972-11-07 | 1974-05-31 | Schlumberger Compteurs | |
| EP0328334A2 (en) * | 1988-02-10 | 1989-08-16 | NOVACOR RESEARCH & TECHNOLOGY CORPORATION | Method & apparatus for monitoring cloud point or like transition temperatures |
| EP0549647B1 (en) * | 1990-09-20 | 1995-05-31 | NOVA Gas Transmission Ltd | An apparatus and process for estimating the pour point of a hydrocarbon oil |
| US6966692B2 (en) * | 2002-07-09 | 2005-11-22 | Phase Technology | Cloud point monitoring device |
| CN201053957Y (zh) * | 2007-07-12 | 2008-04-30 | 天华化工机械及自动化研究设计院 | 用于zbx型航煤冰点在线分析***的微型分析器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2807868C (en) | 2018-07-31 |
| WO2012021970A1 (en) | 2012-02-23 |
| CN103154705A (zh) | 2013-06-12 |
| EP2606335A4 (en) | 2014-01-01 |
| EP2606335B1 (en) | 2015-10-28 |
| CA2807868A1 (en) | 2012-02-23 |
| US20120044968A1 (en) | 2012-02-23 |
| US8753007B2 (en) | 2014-06-17 |
| EP2606335A1 (en) | 2013-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103154705B (zh) | 具有共线光学几何结构的燃料浊点或冰点传感器 | |
| Simonsson et al. | Wavelength dependence of extinction in sooting flat premixed flames in the visible and near-infrared regimes | |
| CN108885166B (zh) | 用于确定全血血红蛋白参数的分析物***及方法 | |
| US9024252B2 (en) | Optical sensor apparatus to detect light based on the refractive index of a sample | |
| CA2812113C (en) | Determining the quantity of a taggant in a liquid sample | |
| US20110313635A1 (en) | Automotive-vehicle-borne miniature spectrometer having a single measurement and reference detector | |
| AU2017376976A1 (en) | Gas meter and associated methods | |
| US9995681B2 (en) | Determining the quantity of a taggant in a liquid sample | |
| EP3343203B1 (en) | Optical methods for phase change materials | |
| Friedrich et al. | Miniature near-infrared spectrometer for point-of-use chemical analysis | |
| WO2017019337A1 (en) | Determining the quantity of a taggant in a liquid sample | |
| Matveev et al. | Midinfrared Light-Emitting Diodes Based on А 3 В 5 Heterostructures in Gas-Analyzer-Equipment Engineering: Potential and Applications in 2014–2018 | |
| US20100128254A1 (en) | Sensing Temperature Of A Light Emitting Diode | |
| JP5786191B2 (ja) | 温度感応体、光学式温度センサ、温度計測装置及び熱流束計測装置 | |
| Neupane et al. | Development of A Multi-Spectral Pyrometry Sensor for High-Speed Transient Surface-Temperature Measurements in Combustion-Relevant Harsh Environments | |
| CN102507146A (zh) | 一种高低温下反射镜参数的测试装置和测试方法 | |
| Hawe et al. | CO2 monitoring and detection using an integrating sphere as a multipass absorption cell | |
| Shenoy | Optical fibre probes in the measurement of scattered light: Application for sensing turbidity | |
| JP5188858B2 (ja) | 光分析装置 | |
| US9976950B2 (en) | Optical detector module, measurement system and method of detecting presence of a substance in a test material | |
| KR200404482Y1 (ko) | 휴대형 과일 품질정보 측정장치 | |
| Kasberger et al. | Design of a novel fully integrated IR-absorption sensor system | |
| Ruta et al. | Brillouin light scattering study of glassy sorbitol | |
| Frese et al. | Effect of surface structuring onto the efficiency of the in-and out-coupling of light from a chip in Lab-on-a-chip approaches with optical detection | |
| WO2022070136A1 (en) | Measurement system including reflector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160921 Termination date: 20200815 |