CN112013885B - 光纤传感器***和用于输送光学传感器的方法 - Google Patents

光纤传感器***和用于输送光学传感器的方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及光纤传感器***和用于输送光学传感器的方法。用于输送光学传感器的方法、装置和***。将胶囊放置管道***中，其中，将光纤保存在胶囊内。胶囊移动通过管道***。随着胶囊行进通过管道***，光纤展开。从光纤的近端通过光纤发送光信号。对响应于通过光纤发送的光信号而发生的响应光信号进行检测。基于由光学***检测到的响应光信号来发送传感器数据。

Description

光纤传感器***和用于输送光学传感器的方法
技术领域
本公开总体上涉及传感器，并且具体地涉及光纤传感器***。更具体地，本公开涉及用于使用光纤作为传感器的光纤传感器***的方法、装置和***。
背景技术
对诸如流体***(诸如液压流体***或人体)的***中的状况进行检测可能具有挑战性。例如，对于对载具中的制动器进行操作的液压流体***，低制动流体压力会导致软制动踏板和转子翘曲。低制动流体压力可能是由液压***中的许多不同状况引起的。例如，水或空气会导致低制动流体压力。制动线路泄漏也会导致低制动流体压力低。确定低制动流体压力的原因可能比期望的更加耗时。
作为另一示例，在一些情况下，利用当前可用的技术来诊断胃肠道状况可能是具有挑战性的。在人体形式的***中，胃肠道症状(诸如胃灼热、积滞、消化不良和腹胀)可能是常见症状。然而，这些症状可能会被误解。例如，胃灼热涉及胸部或腹部的灼热感。这种感觉是由胃食管反流引起的，其中，胃酸从胃倒流上升到食道中。如果这种状况每周发生两次以上，则该人可能患有胃食管反流疾病。另外，胃灼热是胃酸反流的常见征兆，但并非在每种情况下都出现。
进行不同类型的诊断测试很有用，但仅能提供胃肠道特定时间或较短时段的快照。快照只能很少捕捉到人体内胃酸反流的发生。结果，利用有限量的信息来诊断这种类型和其它类型的状况。该有限量的信息使得对不同状况进行诊断变得更加困难。
因此，期望具有考虑了以上讨论的问题中的至少一些问题以及其它可能问题的方法和装置。例如，期望具有通过获得更准确地检测不同***中的状况所需的信息来克服技术问题的方法和装置。
发明内容
本公开的一个示例提供了一种光学传感器***，所述光学传感器***包括胶囊、光纤、光学***和发送器。所述光纤保存在所述胶囊内。当所述胶囊行进通过管道***(tube system)时，所述光纤展开。所述光学***在所述胶囊中并且连接至所述光纤的近端。所述光学***通过所述光纤发送光信号，并对响应于通过所述光纤发送的所述光信号而发生的响应光信号进行检测。所述发送器在所述胶囊中并与所述光学***进行通信。所述发送器基于由所述光学***检测到的所述响应光信号来发送传感器数据。
本公开的另一示例提供了胶囊、光纤、光学***和发送器。所述光纤保存在所述胶囊内。随着所述胶囊在管道***中行进，所述光纤从所述胶囊展开。所述光学***连接至所述光纤的近端。所述光学***通过所述光纤发送光信号，并对响应于通过所述光纤发送的所述光信号而发生的响应光信号进行检测。所述发送器与所述光学***进行通信。所述发送器基于由所述光学***检测到的所述响应光信号来发送传感器数据。
本公开的又一示例提供了一种用于输送光学传感器的方法。将胶囊放置管道***中，其中，将光纤保存在所述胶囊内。所述胶囊移动通过所述管道***。随着所述胶囊行进通过管道***，所述光纤展开。从所述光纤的近端通过所述光纤发送光信号。对响应于通过所述光纤发送的所述光信号而发生的响应光信号进行检测。基于由所述光学***检测到的所述响应光信号来发送传感器数据。
所述特征和功能可以在本公开的各个示例中独立地实现，或者可以在另外的示例中组合，在所述另外的示例中，可以参照以下描述和附图来获知另外的细节。
附图说明
在所附权利要求书中阐述了被认为是说明性示例的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参照以下对本公开的说明性示例的详细描述，将最好地理解说明性示例以及优选的使用模式、其另外的目的和特征，其中：
图1是根据说明性示例的光纤传感器***的图示；
图2是根据说明性示例的光纤传感器环境的框图的图示；
图3是根据说明性示例的光纤线路的框图的图示；
图4是根据说明性示例的锚固件的图示；
图5是根据说明性示例的光学传感器的图示；
图6是根据说明性示例的用于操作光学传感器的处理的流程图的图示；
图7是根据说明性示例的用于确定参数的处理的流程图的图示；以及
图8是根据说明性示例的数据处理***的框图的图示。
具体实施方式
说明性示例认识到并进行了一种或更多种不同的考虑。例如，说明性示例认识到并考虑了利用当前使用的技术无法实现随时间获得期望数量的数据。例如，可以将集成在胶囊内的摄像头放置在诸如液压***的流体***中，或者人可以吞咽胶囊。当胶囊行进通过期望得到其信息的***(诸如载具中的液压流体***或人体中的胃肠道)时，摄像头进行操作以提供图像或视频。说明性示例认识并考虑到，这种类型的数据收集仅在有限的时段内提供选定位置的图像。
说明性示例认识并考虑到，期望具有一种相比于当前技术能够在更长的时段内收集位置的数据的传感器***。此外，说明性示例认识并考虑到，期望有这样一种传感器***，其能够收集管道***(诸如，载具中的液压***、人体中的胃肠道或其它类型的移动***中的管道***)中的多个位置的数据。
因此，说明性示例提供了用于使用光学传感器***收集传感器数据的方法、装置和***，该光学传感器***将光纤作为传感器以生成传感器数据。
参照图1，根据说明性示例描绘了光纤传感器***的图示。如所描绘的，胶囊100已被人102吞咽。随着胶囊100向下行进通过胃肠道104，光纤106从胶囊100展开。
如所描绘的，光纤106具有被包层覆盖的芯，该包层具有比芯低的折射率，使得光纤用作波导。在该说明性示例中，光纤106的直径可以等于或小于人头发的直径。例如，光纤106可以具有从约9微米至约175微米的直径。
如该图所描绘的，胶囊100已从嘴108经过咽部110并通过上食道***112、食道114和下食道***116行进至胃118。光纤106的远端120锚固定或保持在嘴108中。光纤106的近端122连接至胶囊100。
在该说明性示例中，胶囊100沿箭头124的方向通过光纤106发送光信号。胶囊100中的光学***(未示出)生成并发送光信号。这些信号在远端120处被反射，在该示例中，该远端120具有包层以反射光。响应光信号沿箭头126的方向通过光纤106传播回胶囊100。在该示例中，光学***还检测响应光信号。
胶囊100基于检测到的响应光信号生成传感器数据128并将传感器数据128发送至计算机132中的分析器130。传感器数据128通过无线连接134发送。例如，无线连接134可以是蓝牙连接、Wi-Fi连接或使用无线信号的一些其它合适类型的连接。
“Wi-Fi”是Wi-Fi联盟的商标。Wi-Fi信号指以遵循IEEE 802.11标准系列的方式发送的射频信号。“蓝牙”是蓝牙SIG的商标。蓝牙指使用超高频(UHF)射频信号在设备之间交换数据的标准。
分析器130处理传感器数据128以确定参数136。在该说明性示例中，因为***是人102，所以参数136是生物统计参数。例如，这些生物统计参数包括温度、压力、应力、心率、呼吸速率、血压、心跳、声音以及与人102有关的其它信息中的至少一者。
如本文所使用的，在与项列表一起使用时，短语“至少一者”意味着可以使用所列项中的一个或更多个项的不同组合，并且可能仅需要列表中的各个项中的一个项。换句话说，“至少一者”意味着可以从列表中使用项的任何组合以及任何数量的项，但是并非列表中的所有项都是必需的。项可以是特定的对象、事物或类别。
例如但不限于，“项A、项B和项C中的至少一者”可以包括项A、项A和项B、或项B。该示例还可以包括项A、项B、和项C、或项B和项C。当然，可以存在这些项的任何组合。在一些说明性示例中，“至少一者”可以是例如但不限于：项A中的两者、项B中的一者、以及项C中的十者、项B中的四者和项C中的七者、或其它合适的组合。
在该说明性示例中，可以检测传感器数据128并将传感器数据128发送到分析器130以相比于当前技术在更长的时段内进行分析。此外，可以从光纤106中针对胃肠道104内的各个位置识别传感器数据128。基于渡越时间(time-of-flight)和其它信息，可以根据不同位置(诸如上食道***112中的位置138、食道114中的位置140、食道114中的位置142、食道114中的位置144以及胃118中的位置146)的传感器数据128来确定参数136。
这些位置仅仅是位置的一些说明性示例，并不意味着限制于为确定传感器数据128而被选择的位置。除了这些示例位置之外或代替这些示例位置，可以针对其它位置确定参数136。
此外，图1中的该示例仅是如何使用光纤106生成传感器数据的一个示例。在另一示例中，可以在光纤106的远端处检测响应光信号。在该示例中，响应光信号是在远端检测到的光信号。当光学接收器连接至光纤106的远端而不是位于胶囊100中时，可能发生这种类型的检测。当光纤106的远端保持在人102的嘴108中时，可以使用该构造。
现在参照图2，根据说明性示例描绘了光纤传感器环境的框图的图示。如所描绘的，图1中的部件是可以在光纤传感器环境200中使用的部件的示例。
如所描绘的，光学传感器***202可以用于生成与管道***206有关的信息204。在说明性示例中，管道***206是移动***205中的结构。移动***205是在其自身运动下移动的物理现实世界***。
在该说明性示例中，移动***205可以是载具207和活体208中的一者。管道***206是水道、管道网、软管网或通过载具207和活体208中的一者的连续通道。在说明性示例中，载具207可以是汽车、卡车、跑车、飞行器、飞机或一些其它载具。例如，活体208可以是人、动物或具有管道***的一些其它类型的活体。
管道***208可以由管、管道、软管、阀门、泵或其它结构组成，当管道***208在载具207中时，流体可以从存放处流过管、管道、软管、阀门、泵或其它结构。例如，管道***208可以是制动***209、燃料***211或可以供流体在载具207中流动的一些其它流体或液压***。
作为另一示例，当位于活体208中时，管道***206可以由器官和连接器官的结构组成。例如，管道***206可以是胃肠道210、血管***212或活体208内的一些其它通道。图1中的人102中的胃肠道104是胃肠道210的示例。
如所描绘的，光学传感器***202包括许多不同的部件。在该说明性示例中，光学传感器***202包括计算机***216中的分析器214和光学传感器218。
在该说明性示例中，光学传感器218生成传感器数据220并将传感器数据220发送至分析器214以进行处理。如所描绘的，传感器数据220形式的信息204通过无线连接222发送。无线连接222有助于使用选自Wi-Fi无线信号、蓝牙无线信号、Zigbee无线信号以及其它合适类型的无线信号中的至少一者的标准来发送无线信号。
“Zigbee”是Zigbee联盟的商标。Zigbee指如IEEE 802.15.4所限定的使用无线信号在设备之间交换数据的标准。
如所描绘的，光学传感器218是被设计且被构造成行进通过管道***206的硬件设备。定位***226是作为光学传感器***202的一部分的硬件***并且可以包括软件。定位***226进行操作以定位光学传感器218。光学传感器218的这种定位包括以下至少一者：将光学传感器218保持在管道***206中的特定位置中以及将光学传感器218移动通过管道***206。
光学传感器218由许多不同的部件组成。如所描绘的，光学传感器218包括胶囊228、光纤230、光学***232、发送器234和控制器256。
如所描绘的，胶囊228是光学传感器218的物理壳体。胶囊220具有适合于行进通过管道***206的尺寸和形状。此外，胶囊220可以由适合于以下流体的材料组成：当被放置管道***206中时，胶囊220浸没在该流体中。例如，当管道***206位于人体内时，胶囊228的尺寸和形状可以类似于由人口服的药丸。例如，胶囊228可以具有圆盘、球柱镜、球体形式的形状或其它形状，以用于管道***206。
光纤230保存在胶囊228内。光纤230可以盘绕、缠绕或以其它方式保存在胶囊228中。光纤230的保存使得当胶囊228行进通过管道***206时光纤230展开。换句话说，光纤230可以部署成从胶囊228打开、解开或以其它方式延长或延伸。
如所描绘的，光纤230具有近端236和远端238。近端236连接至胶囊228。在该示例中，近端236通过连接至位于胶囊228内的光学***232而连接至胶囊228。
可以根据移动***205为光纤230选择不同的直径。例如，当移动***205是活体208时，光纤230可以具有约等于或小于人头发的直径。例如，光纤230可以具有从约9微米至约175微米的直径。在另一示例中，当移动***205是载具207时，光纤230可以具有从约9微米至约250微米的直径。当然，根据管道***206的特定类型，可以为光纤230选择其它直径。
在该说明性示例中，胶囊228的一部分或全部可以由磁性材料250形成。如所描绘的，定位***226可以包括一组磁体252。该组磁体252可以生成足以将胶囊228定位在管道***206内的磁场。定位可以包括以下至少一者：将胶囊228保持在胶囊位置254以及将胶囊228移动至管道***206中的胶囊位置254。如所描绘的，该组磁体252的移动将胶囊228定位在管道***206内。因此，胶囊228的定位是基于该组磁体252的移动。
在该说明性示例中，锚固件240位于远端238处。锚固件240是将远端238保持在管道***206中的远端位置242处的结构。
在该说明性示例中，光学***232和发送器234位于胶囊228中。在其它说明性示例中，这些部件可以位于胶囊228外部。
如所描绘的，光学***232连接至光纤230的一端。在该说明性示例中，当光学***232位于胶囊228内时，该端是近端236。光学***232包括：光学发送器，该光学发送器操作用于通过光纤230发送光信号244；以及光学接收器，该光学接收器操作用于对响应于通过光纤230发送的光信号244而发生的响应光信号246进行检测。
在该说明性示例中，发送器234位于胶囊228内并且与光学***232进行通信。在该说明性示例中，发送器234基于由光学***232检测到的响应光信号246来发送传感器数据220。
在一个说明性示例中，传感器数据220是使用响应光信号246生成的。在另一说明性示例中，传感器数据220是基于光信号244与响应光信号246之间的差异。在该说明性示例中，传感器数据220是对响应光信号246以及光信号244与响应光信号246之间的差异中的至少一者进行描述的数字数据。例如，数字数据可以包括强度、波长、幅度以及对以下进行描述的其它合适类型的信息：响应光信号246、光信号244或者光信号244与响应光信号246之间的差异中的至少一者的特性。
如所描绘的，控制器256对光学***232和发送器234的操作进行控制。如所描绘的，控制器256控制通过光纤230发送光信号244。例如，控制器256可以等待一段时间以控制光学***232发送光信号244。该段时间可以使得全部光纤230已经从胶囊228延伸。在另一示例中，该段时间可以是胶囊228已经到达胶囊位置254的时间。
控制器256还可以控制发送器234何时发送传感器数据220。传感器数据220的发送可以是连续的、周期性的或非周期性的。当传感器数据220的发送是非周期性的时，该发送可以响应于事件(诸如当存在选定量的传感器数据220时)。
在该说明性示例中，计算机***216中的分析器214与发送器234进行通信并从发送器234接收传感器数据220。如所描绘的，分析器214根据传感器数据220生成一组参数248。如本文所使用的，“一组”项在参照项而被使用时指一个或更多个项。例如，一组参数248是参数248中的一个或更多个参数。
如该示例中所描绘的，该组参数248选自活体208的温度、压力、应力、心率、呼吸速率、血压、心跳、声音以及一些其它类型参数中的至少一者。作为另一示例，该组参数248可以选自载具207中的压力、应力、温度、声音、振动、腐蚀级别以及一些其它类型的参数中的至少一者。
在说明性示例中，可以使用算法来主动过滤和分析声音，以创建反映从光学传感器218返回的信息的数据的配置文件(profile)。该信息可以表示载具207中发生的事件。例如，该事件可以是引擎启动、施加制动器、换档或载具207中的其它事件。
作为另一示例，该信息可以表示在活体208中发生的事件。例如，这些事件可以是心跳、瓣膜的打开和关闭、胃酸反流的发生或引起移动***205(诸如活体208)中的声音的其它事件。
此外，根据传感器数据220，可以针对该组参数中的各个生物统计参数确定位置。可以使用诸如时间延迟的信息以及光信号244的特性来确定该位置。
另外，可以在一段时间内实时检测一组参数248。结果，使用光学传感器***202减少了源自作为进入***206的特定时间和位置的快照的传感器数据的问题。
分析器214可以以软件、硬件、固件或其组合来实现。当使用软件时，通过分析器214执行的操作可以以被配置为在诸如处理器单元的硬件上运行的程序代码来实现。当使用固件时，通过分析器214执行的操作可以以程序代码和数据来实现，并且被存储在持久性存储器中以在处理器单元上运行。当采用硬件时，该硬件可以包括操作用于执行分析器214中的操作的电路。
在说明性示例中，硬件可以采取选自以下项中的至少一项的形式：电路***、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件以及被配置为执行许多操作的一些其它合适类型的硬件。
计算机***216是物理硬件***并且包括一个或更多个数据处理***。当计算机***216中存在多于一个的数据处理***时，这些数据处理***使用通信介质彼此进行通信。通信介质可以是网络。数据处理***可以选自以下项中的至少一项：计算机、服务器计算机、平板计算机以及一些其它合适的数据处理***。
接下来参照图3，根据说明性示例描绘了光纤线路的框图的图示。在说明性示例中，可以在多于一个附图中使用相同的附图标记。在不同附图中对附图标记的这种重复使用在不同附图中表示相同的要素。
在该说明性示例中，光纤线路300包括光纤230以及与光纤230相关联的股线(strand)302。股线302可以由以下项中的至少一项组成：金属材料304、磁性材料306、聚合物308、形状记忆材料310以及其它合适的材料。
如所描绘的，股线302可以通过平行于光纤230的至少一部分附接或延伸通过光纤230来与光纤230相关联。
当股线302包括磁性材料306时，可以相对于延伸通过管道***206的轴线来定位光纤线路300中的光纤230。可以针对管道***206的截面来限定轴线。该轴线可以居中地定位成通过截面。轴线的方向随管道***206弯曲、缠绕或折叠而改变。
例如，可以使用定位***226中的一组磁体252来将光纤线路300中的光纤230定位到轴向位置。在股线302具有磁性材料306的情况下，例如可以将光纤230定位成抵靠管道***206的特定侧上的壁。
在一个说明性示例中，股线302可以具有螺旋形状312。在说明性示例中，光纤230具有与螺旋形状312相同的形状。在该说明性示例中，螺旋形状312可以使得能够以占用胶囊228内更少空间的方式保存光纤230。此外，光纤230的螺旋形状312也可以用作绝缘体。
当股线302由形状记忆材料310组成时，股线302基于温度变化或电流的多次施加中的至少一者来改变形状。例如，螺旋形状312可以描述如下：x(t)＝cos(t)，y(t)＝sin(t)，并且z(t)＝t。在该示例中，z(t)是沿z轴居中延伸通过螺旋形状312的距离或长度。
换句话说，与股线改变形状时相比，一定数量的曲线可以存在于特定的z轴长度内，以减少使螺旋形状312不那么紧密地缠绕的曲线的数量。曲线的数量可以由x(t)描述，当螺旋形状312变得不那么紧密地缠绕时，x(t)增加。
接下来转到图4，根据说明性示例描绘了锚固件的图示。如所描绘的，锚固件240可以采取多种不同形式。例如，锚固件240可以是具有倒钩402的可溶解结构400。倒钩402可以与管道***206的壁404接合，以将锚固件240保持在远端位置242处。
在另一说明性示例中，锚固件240是包括磁性材料408的结构406。在该示例中，定位***226中的一组磁体252可以将锚固件240定位在远端位置242处。施加到锚固件240中的磁性材料408的磁力可以将锚固件240保持在远端位置242处。如又一示例，可膨胀气囊410可以用于将锚固件240保持在远端位置242处。可膨胀气囊410可以具有当可膨胀气囊410膨胀时允许流体在远端位置242处流过管道***206的形状。例如，可膨胀气囊410可以具有诸如环形、梭形、螺旋形状或一些类型形状的形状。
在又一说明性示例中，锚固件240可以位于胶囊228上或作为胶囊228的一部分，而不是位于远端238处。在该说明性示例中，锚固件240包括可膨胀气囊410。可膨胀气囊410位于胶囊228的外部并且可以通过气囊控制机构412充气和放气。
气囊控制机构412可以使用加压气体414来进行操作。气囊控制机构412可以由控制器256或由来自外部控制源的无线信号来控制。
在该描绘的示例中，加压气体414可以通过化学反应以及胶囊228内的泵中的至少一者来生成。
当可膨胀气囊410膨胀时，可膨胀气囊410和胶囊228中的至少一者可以被压靠在管道***的壁404上，使得胶囊228保持在胶囊位置254处。
在一个说明性示例中，提出了一种或更多种技术解决方案，该技术解决方案通过获得诊断状况所需的信息来克服技术问题。结果，一种或更多种技术解决方案可以提供如下技术效果：通过使用延伸通过移动***(诸如载具或活体)的管道***的光纤来提供移动***的参数。
在一个说明性示例中，一种技术解决方案涉及一种光纤，随着胶囊行进通过载具或活体中的管道***，该光纤从该胶囊展开。胶囊中的光学***发送光信号并检测光纤中的响应光信号。
如所描绘的，传感器数据是根据以下至少一者生成的：使用光信号和响应光信号两者以及使用响应光信号。传感器数据可以被发送以进行分析。相比于当前使用的技术，可以在更长的时段内提供生成的传感器数据。
此外，可以对响应光信号中的光信号进行分析以确定沿光纤长度的发生光信号变化的位置。变化的位置与以下参数相关联：针对载具或活体，基于发生响应于光信号的特定响应光信号的位置来确定该参数。
光纤传感器环境200以及图2至图4中的光纤传感器环境200中的不同部件的图示并不意味着暗示对可以实现说明性示例的方式的物理或架构限制。可以使用除了所示部件之外或代替所示部件的其它部件。一些部件可能是不必要的。此外，呈现了框以例示一些功能部件。当在说明性示例中实现时，这些框中的一个或更多个框可以组合、划分或组合成以及划分成不同的框。
例如，光学传感器***202中可以存在除光学传感器218之外或代替光学传感器218的一个或更多个光学传感器。这些不同的传感器可以被引入到光纤传感器环境200中的管道***206或其它管道***中。
作为又一示例，除了光纤230之外，还可以将一个或更多个附加光纤连接至胶囊228中的光学***232。在又一示例中，发送器234可以在光学传感器218中的另一部件(诸如光学***232或控制器256)内实现。
现在转到图5，根据说明性示例描绘了光学传感器的图示。如所描绘的，光学传感器500是图2以框图形式示出的光学传感器218的实现的示例。在该说明性示例中，光学传感器包括胶囊502、发送器504、控制器506、光学***508、光纤510和电池512。
胶囊502是图2以框图形式示出的胶囊228的一种实现的示例。在该示例中，胶囊502是具有腔514的球柱镜形状壳体。光学传感器500的其它部件位于胶囊502内部的腔514内。
发送器504可以发送具有传感器数据的无线信号。光学***508通过光纤510发送光信号，并检测光纤510中的响应光信号。光学***508可以生成通过发送器504发送的传感器数据。
在该说明性示例中，控制器506对发送器504和光学***508的操作进行控制。电池512提供电源以操作发送器504、控制器506和光学***508。
如所描绘的，光纤510保存在胶囊502内的腔514中。光纤510的远端516可以在行进通过管道***时通过502中的开口518展开。换句话说，远端516可以部署通过开口518，以使光纤510展开以从胶囊502延伸。光纤510的近端520连接至光学***508。
接下来转到图6，根据说明性示例描绘了用于操作光学传感器的处理的流程图的图示。可以使用图2中的光学传感器***202来实现图6例示的处理。
该处理通过将胶囊放置管道***中开始，其中，将光纤保存在胶囊内(操作600)。该处理使胶囊移动通过管道***(操作602)。随着胶囊行进通过管道***，该处理使光纤展开(操作604)。
该处理从光纤的近端通过光纤发送光信号(操作606)。该处理对响应于通过光纤发送的光信号而发生的响应光信号进行检测(操作608)。该处理基于由光学***检测到的响应光信号来发送传感器数据(操作610)。此后该处理终止。
接下来参照图7，根据说明性示例描绘了用于确定参数的处理的流程图的图示。可以以硬件、软件或两者来实现图7中的处理。当以软件实现时，该处理可以采取由位于一个或更多个计算机***中的一个或更多个硬件设备中的更多个处理器单元中的一个处理器单元运行的程序代码的形式。例如，该处理可以在图2中的计算机***216中的分析器214中实现。
该处理通过从光学传感器接收传感器数据(操作700)开始。在操作700中，传感器数据是针对载具或活体，并且可以从实现图6所例示的处理的光学传感器接收传感器数据。
该处理确定传感器数据的位置(操作702)。在操作702中，渡越时间和光纤的长度是已知的。在该说明性示例中，可以根据与响应光信号有关的传感器数据来确定渡越时间。利用该信息，沿着光纤的位置可以与响应光信号的一部分相关。
该处理针对传感器数据的位置中的各个位置确定一组参数(操作704)。此后该处理终止。在操作704中，可以对该位置处的响应光信号的特性进行分析以确定参数。
在该说明性示例中，传感器数据可以包括响应光信号、光信号和响应光信号、光信号与响应光信号之间的差异、或其它合适的信息。此外，传感器数据还可以包括时间戳或可以用于确定何时发送或接收光信号的特定部分的其它信息。该时间戳信息可以用于确定渡越时间，以用于确定沿着光纤的作为响应光信号的特定部分的来源的位置。在该示例中，当检测到光信号时，光信号变成响应光信号。
不同的描绘示例中的流程图和框图例示了说明性示例中的装置和方法的一些可能实现的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的各个框可以表示模块、分段、功能以及操作或步骤的一部分中的至少一者。例如，框中的一个或更多个框可以被实现为程序代码、硬件、或程序代码和硬件的组合。当以硬件实现时，硬件可以例如采取集成电路的形式，该集成电路被制造或配置为执行流程图或框图中的一个或更多个操作。当被实现为程序代码和硬件的组合时，该实现可以采取固件的形式。可以使用执行不同操作的专用硬件***或专用硬件和该专用硬件运行的程序代码的组合来实现流程图或框图中的各个框。
在说明性示例的一些另选实现中，框中标注的一个或多个功能可以不按图中标注的顺序发生。例如，在一些情况下，取决于所涉及的功能，可以大致同时执行连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序执行框。此外，除了流程图或框图中的所示框之外，还可以添加其它框。
现在转到图8，根据说明性示例描绘了数据处理***的框图的图示。数据处理***800可以用于实现计算机***216。在该说明性示例中，数据处理***800包括通信框架802，该通信框架802提供处理器单元804、存储器806、持久性存储部808、通信单元810、输入/输出(I/O)单元812和显示器814之间的通信。在该示例中，通信框架802采取总线***的形式。
处理器单元804用于执行可以被加载到存储器806中的软件的指令。处理器单元804包括一个或更多个处理器。例如，处理器单元804可以选自以下项中的至少一项：多核处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器以及一些其它合适类型的处理器。
存储器806和持久性存储部808是存储设备816的示例。存储设备是能够存储信息的任何硬件，该信息例如但不限于数据、功能形式的程序代码、以及基于临时的、基于永久的或者基于临时的和基于永久的这两者的其它合适的信息中的至少一者。在这些说明性示例中，存储设备816也可以被称为计算机可读存储设备。在这些示例中，存储器806例如可以是随机存取存储器或任何其它合适的易失性存储设备或非易失性存储设备。取决于特定实现，持久性存储部808可以采取各种形式。
例如，持久性存储部808可以包含一个或更多个部件或设备。例如，持久性存储部808可以是硬盘驱动器、固态驱动器(SSD)、闪存、可重写光盘、可重写磁带或上述的一些组合。持久性存储部808所使用的介质也可以是可移除的。例如，可移除硬盘驱动器可以用于持久性存储部808。
在这些说明性示例中，通信单元810提供与其它数据处理***或设备的通信。在这些说明性示例中，通信单元810是网络接口卡。
输入/输出单元812允许与可以连接至数据处理***800的其它设备进行数据输入和输出。例如，输入/输出单元812可以通过键盘、鼠标、以及一些其它合适的输入设备中的至少一者为用户输入提供连接。此外，输入/输出单元812可以将输出发送至打印机。显示器814提供了一种向用户显示信息的机构。
操作***、应用以及程序中的至少一者的指令可以位于存储设备816中，该存储设备816通过通信框架802与处理器单元804进行通信。不同示例的处理可以由处理器单元804使用计算机实现的指令(该计算机实现的指令可以位于诸如存储器806的存储器中)来执行。
这些指令被称为程序代码、计算机可用程序代码或可以由处理器单元804中的处理器读取和执行的计算机可读程序代码。不同示例中的程序代码可以实现在不同的物理或计算机可读存储介质(诸如存储器806或永久性存储部808)上。
程序代码818以功能形式位于计算机可读介质820上，该计算机可读介质820可以被选择性地移除并且可以被加载至或转移至数据处理***800上以由处理器单元804执行。在这些说明性示例中，程序代码818和计算机可读介质820形成计算机程序产品822。在说明性示例中，计算机可读介质820是计算机可读存储介质824。
在这些说明性示例中，计算机可读存储介质824是用于存储程序代码818的物理或有形存储设备，而不是传播或发送程序代码818的介质。
另选地，可以使用计算机可读信号介质将程序代码818转移至数据处理***800。例如，计算机可读信号介质可以是包含程序代码818的传播数据信号。例如，计算机可读信号介质可以是电磁信号、光信号以及任何其它合适类型的信号中的至少一者。这些信号可以通过连接(诸如无线连接、光纤电缆、同轴电缆、电线或任何其它合适类型的连接)来发送。
针对数据处理***800例示的不同部件并不意味着提供对可以实现不同示例的方式的架构限制。在一些说明性示例中，部件中的一个或更多个部件可以合并到另一部件中或以其它方式形成另一部件的一部分。例如，在一些说明性示例中，存储器806或其部分可以合并到处理器单元804中。可以在如下数据处理***中实现不同的说明性示例，该数据处理***包括除了针对数据处理***800例示的部件之外的部件或代替针对数据处理***800例示的部件的部件。图8中所示的其它部件可以与所示出的说明性示例有所不同。可以使用能够运行程序代码818的任何硬件设备或***来实现不同的示例。
因此，说明性示例提供了用于将光学传感器输送至管道***中以生成传感器数据的方法、装置和***。将胶囊放置管道***中。光纤保存在胶囊内。胶囊移动通过管道***。随着胶囊行进通过管道***，光纤展开。从光纤的近端通过光纤发送光信号。对响应于通过光纤发送的光信号而发生的响应光信号进行检测。基于由光学传感器检测到的响应光信号来发送传感器数据。
说明性示例采用光学传感器***，其中光学传感器采用光纤作为传感器，当部署在载具或活体的管道***中时，该传感器可以监测整个***(诸如载具、无人载具或活体)的许多处理。监测可以包括检测沿着光纤长度记录的参数(诸如温度、热、声音、振动)。说明性示例使得能够实现与沿光纤长度发生的事件的位置有关的定位精度。
此外，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种光学传感器***，所述光学传感器***包括：胶囊；光纤，所述光纤保存在所述胶囊内，其中，当所述胶囊行进通过管道***时，所述光纤展开；
光学***，所述光学***在所述胶囊中，其中，所述光学***连接至所述光纤的近端并通过所述光纤发送光信号，并且对响应于通过所述光纤发送的所述光信号而发生的响应光信号进行检测；以及
发送器，所述发送器在所述胶囊中并与所述光学***进行通信，其中，所述发送器基于由所述光学***检测到的所述响应光信号来发送传感器数据。
条款2.根据条款1所述的光学传感器***，所述光学传感器***还包括：磁性材料，所述磁性材料与所述胶囊相关联；以及定位***，所述定位***包括一组磁体，所述一组磁体能够在所述管道***外部移动，其中，所述一组磁体的移动将所述胶囊定位在所述管道***内。
条款3.根据条款1或2所述的光学传感器***，所述光学传感器***还包括：锚固件，所述锚固件在所述光纤的远端处，其中，所述锚固件是将所述远端保持在所述管道***内的远端位置处的结构。
条款4.根据条款3所述的光学传感器***，其中，所述锚固件是具有倒钩的可溶解结构，其中，所述倒钩与所述管道***的壁接合，以将所述锚固件保持在所述远端位置处。
条款5.根据条款3所述的光学传感器***，其中，所述锚固件是具有磁性材料或磁体的结构，其中，磁力将所述锚固件保持在所述远端位置处。
条款6.根据条款1至5中任一项所述的光学传感器***，所述光学传感器***还包括：股线，所述股线与所述光纤相关联。
条款7.根据条款6所述的光学传感器***，其中，所述股线通过平行于所述光纤的至少一部分附接或延伸通过所述光纤来与所述光纤相关联。
条款8.根据条款6或7所述的光学传感器***，其中，所述股线由金属材料、聚合物、形状记忆材料以及磁性材料中的至少一者组成。
条款9.根据条款6至8中任一项所述的光学传感器***，其中，所述股线具有螺旋形状，从而使所述光纤具有所述螺旋形状。
条款10.根据条款9所述的光学传感器***，其中，所述股线由形状记忆材料组成。
条款11.根据条款1至10中任一项所述的光学传感器***，其中，所述传感器数据是所述响应光信号。
条款12.根据条款1至11中任一项所述的光学传感器***，其中，所述传感器数据是所述光信号与所述响应光信号之间的差异。
条款13.根据条款1至12中任一项所述的光学传感器***，所述光学传感器***还包括：分析器，所述分析器在计算机***中，其中，所述分析器与所述发送器进行通信，其中，所述分析器根据所述传感器数据生成一组参数。
条款14.根据条款13所述的光学传感器***，其中，所述一组参数选自温度、压力、应力、声音和振动中的至少一者。
条款15.根据条款13或14所述的光学传感器***，其中，针对所述一组参数中的各个参数确定位置。
条款16.根据条款1至15中任一项所述的光学传感器***，其中，所述管道***是液压***和燃料***中的一者。
条款17.根据条款1至15中任一项所述的光学传感器***，其中，所述管道***位于载具、活体、汽车、卡车、跑车、飞行器和飞机中的一者中。
条款18.一种光学传感器***，所述光学传感器***包括：胶囊；光纤，所述光纤保存在所述胶囊内，其中，随着所述胶囊在管道***中行进，所述光纤从所述胶囊展开；光学***，所述光学***连接至所述光纤的近端，其中，所述光学***通过所述光纤发送光信号并对响应于通过所述光纤发送的所述光信号而发生的响应光信号进行检测；以及发送器，所述发送器与所述光学***进行通信，其中，所述发送器基于由所述光学***检测到的所述响应光信号来发送传感器数据。
条款19.根据条款18所述的光学传感器***，其中，所述光学***位于所述胶囊中，并且所述发送器位于所述胶囊内，其中，所述发送器使用无线连接来发送所述传感器数据。
条款20.根据条款18或19所述的光学传感器***，所述光学传感器***还包括：所述光纤的远端，所述远端连接至所述光学***。
条款21.根据条款18至20中任一项所述的光学传感器***，其中，所述光纤的所述近端连接至所述光学***中的对响应于通过所述光纤发送的所述光信号而发生的所述响应光信号进行检测的光学接收器，并且所述光纤的远端连接至所述光学***中的通过所述光纤发送所述光信号的光学发送器。
条款22.根据条款18至21中任一项所述的光学传感器***，其中，所述光纤的所述近端连接至所述光学***中的通过所述光纤发送所述光信号的光学发送器，并且所述光纤的远端连接至所述光学***中的对响应于通过所述光纤发送的所述光信号而发生的所述响应光信号进行检测的光学接收器。
条款23.一种用于输送光学传感器的方法，所述方法包括以下步骤：将胶囊放置管道***中，其中，将光纤保存在所述胶囊内；使所述胶囊移动通过所述管道***，随着所述胶囊行进通过所述管道***，展开所述光纤；从所述光纤的近端通过所述光纤发送光信号；对响应于通过所述光纤发送的所述光信号而发生的响应光信号进行检测；以及基于由所述光学传感器检测到的所述响应光信号来发送传感器数据。
条款24.根据条款23所述的方法，其中，磁性材料与所述胶囊相关联，并且所述方法还包括以下步骤：使一组磁体在所述管道***外部移动，其中，所述胶囊基于所述一组磁体的移动而定位在所述管道***内。
条款25.根据条款23或24所述的方法，所述方法还包括以下步骤：利用锚固件将所述光纤的远端保持在所述管道***内的远端位置处，其中，所述锚固件是将所述远端保持在所述远端位置处的结构。
条款26.根据条款25所述的方法，其中，所述锚固件是具有磁性材料或磁体的结构，其中，磁力将所述锚固件保持在所述远端位置处。
条款27.根据条款23至26中任一项所述的方法，其中，股线与所述光纤相关联。
条款28.根据条款27所述的方法，其中，所述股线通过平行于所述光纤的至少一部分附接或延伸通过所述光纤来与所述光纤相关联。
条款29.根据条款27或28所述的方法，其中，所述股线由金属材料、聚合物、形状记忆材料以及磁性材料中的至少一者组成。
条款30.根据条款27至29中任一项所述的方法，其中，所述股线具有螺旋形状，从而使所述光纤具有所述螺旋形状。
条款31.根据条款30所述的方法，其中，所述股线由形状记忆材料组成。
条款32.根据条款30或31所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使用一组磁体来将所述光纤定位到轴向位置。
条款33.根据条款23至32中任一项所述的方法，其中，所述传感器数据是所述光响应信号。
条款34.根据条款23至33中任一项所述的方法，其中，所述传感器数据包括所述光信号与所述响应光信号之间的差异。
条款35.根据条款23至34中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使用所述传感器数据来确定一组参数。
条款36.根据条款35所述的方法，其中，所述一组参数选自温度、压力、应力、声音和振动中的至少一者。
条款37.根据条款35或36所述的方法，其中，针对所述一组参数中的各个参数确定位置。
条款38.根据条款23至37中任一项所述的方法，其中，所述管道***是液压***和燃料***中的一者。
条款39.根据条款23至38中任一项所述的方法，其中，所述管道***位于载具、活体、汽车、卡车、跑车、飞行器和飞机中的一者中。
出于例示和描述的目的，已经呈现了不同的说明性示例的描述，并且不旨在是穷举的或限于公开形式的示例。不同的说明性示例描述了执行动作或操作的部件。在说明性示例中，部件可以被配置为执行所描述的动作或操作。例如，部件可以具有用于如下结构的配置或设计，该结构为部件提供了执行在说明性示例中描述为由该部件执行的动作或操作的能力。
对于本领域普通技术人员而言，许多修改例和变型例将是显而易见的。此外，与其它期望示例相比，不同的说明性示例可以提供不同的特征。选择和描述所选择的一个或多个示例是为了最好地解释示例的原理、实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解具有适合于所设想的特定用途的各种修改的各种示例的公开内容。

Claims (30)

1.一种光学传感器***(202)，所述光学传感器***(202)包括：
胶囊(228)；
光纤(230)，所述光纤(230)保存在所述胶囊(228)内，其中，当所述胶囊(228)行进通过管道***(206)时，所述光纤(230)在所述管道***(206)中展开；
光学***(232)，所述光学***(232)在所述胶囊(228)中，其中，所述光学***(232)连接至所述光纤(230)的近端(236)并通过所述光纤(230)发送光信号(244)，并且对响应于通过所述光纤(230)发送的所述光信号(244)而发生的响应光信号(246)进行检测；以及
发送器(234)，所述发送器(234)在所述胶囊(228)中并与所述光学***(232)进行通信，其中，所述发送器(234)基于由所述光学***(232)检测到的所述响应光信号(246)来发送传感器数据(220)。
2.根据权利要求1所述的光学传感器***(202)，所述光学传感器***(202)还包括：
磁性材料(250)，所述磁性材料(250)与所述胶囊(228)相关联；以及
定位***(226)，所述定位***(226)包括一组磁体(252)，所述一组磁体(252)能够在所述管道***(206)外部移动，其中，所述一组磁体(252)的移动将所述胶囊(228)定位在所述管道***(206)内。
3.根据权利要求1所述的光学传感器***(202)，所述光学传感器***(202)还包括：
锚固件(240)，所述锚固件(240)在所述光纤(230)的远端(238)处，其中，所述锚固件(240)是将所述远端(238)保持在所述管道***(206)内的远端位置(242)处的结构。
4.根据权利要求3所述的光学传感器***(202)，其中，所述锚固件(240)是具有倒钩(402)的可溶解结构(400)，其中，所述倒钩(402)与所述管道***(206)的壁(404)接合，以将所述锚固件(240)保持在所述远端位置(242)处。
5.根据权利要求3所述的光学传感器***(202)，其中，所述锚固件(240)是具有磁性材料的结构，其中，磁力将所述锚固件(240)保持在所述远端位置(242)处。
6.根据权利要求1所述的光学传感器***(202)，所述光学传感器***还包括：股线(302)，所述股线(302)与所述光纤(230)相关联，其中，所述股线(302)通过平行于所述光纤(230)的至少一部分附接或延伸通过所述光纤(230)来与所述光纤(230)相关联。
7.根据权利要求1所述的光学传感器***(202)，其中，所述传感器数据(220)是所述响应光信号(246)。
8.根据权利要求1所述的光学传感器***(202)，其中，所述传感器数据(220)是所述光信号(244)与所述响应光信号(246)之间的差异。
9.根据权利要求1所述的光学传感器***(202)，所述光学传感器***(202)还包括：
分析器(214)，所述分析器(214)在计算机***(216)中，其中，所述分析器(214)与所述发送器(234)进行通信，其中，所述分析器(214)根据所述传感器数据(220)生成一组参数(248)。
10.根据权利要求9所述的光学传感器***(202)，其中，所述一组参数(248)选自温度、压力、应力、声音和振动中的至少一者。
11.根据权利要求9所述的光学传感器***(202)，其中，针对所述一组参数(248)中的各个参数确定位置。
12.一种光学传感器***(202)，所述光学传感器***(202)包括：
胶囊(228)；
光纤(230)，所述光纤(230)保存在所述胶囊(228)内，其中，随着所述胶囊(228)在管道***(206)中行进，所述光纤(230)从所述胶囊(228)中展开；
光学***(232)，所述光学***位于所述胶囊中，所述光学***(232)连接至所述光纤(230)的近端(236)，其中，所述光学***(232)通过所述光纤(230)发送光信号(244)，并对响应于通过所述光纤(230)发送的所述光信号而发生的响应光信号(246)进行检测；以及
发送器(234)，所述发送器位于所述胶囊中，所述发送器(234)与所述光学***(232)进行通信，其中，所述发送器(234)基于由所述光学***(232)检测到的所述响应光信号(246)来发送传感器数据(220)。
13.根据权利要求12所述的光学传感器***(202)，其中，所述发送器(234)使用无线连接来发送所述传感器数据(220)。
14.根据权利要求12所述的光学传感器***(202)，所述光学传感器***(202)还包括：
所述光纤(230)的远端(238)，所述远端(238)连接至所述光学***(232)。
15.根据权利要求12所述的光学传感器***(202)，其中，所述光纤(230)的所述近端(236)连接至所述光学***(232)中的对响应于通过所述光纤(230)发送的所述光信号(244)而发生的所述响应光信号(246)进行检测的光学接收器，并且所述光纤(230)的远端(238)连接至所述光学***(232)中的通过所述光纤(230)发送所述光信号(244)的光学发送器(230)。
16.根据权利要求12所述的光学传感器***(202)，其中，所述光纤(230)的所述近端(236)连接至所述光学***(232)中的通过所述光纤(230)发送所述光信号(244)的光学发送器(230)，并且所述光纤(230)的远端(238)连接至所述光学***(232)中的对响应于通过所述光纤(230)发送的所述光信号(244)而发生的所述响应光信号(246)进行检测的光学接收器。
17.一种用于输送光学传感器的方法，所述光学传感器包括胶囊(228)、光纤(230)和光学***(232)，所述光学***在所述胶囊(228)中并连接至所述光纤(230)的近端(236)，所述方法包括以下步骤：
将所述胶囊(228)放置(600)到管道***(206)中，其中，在所述胶囊(228)内保存有所述光纤(230)；
使所述胶囊(228)移动(602)通过所述管道***(206)；
随着所述胶囊(228)行进通过所述管道***(206)，展开(604)所述光纤(230)；
由连接到所述光纤(230)的近端(236)的所述光学***(232)通过所述光纤(230)发送(606)光信号(244)；
由所述光学***对响应于通过所述光纤(230)发送的所述光信号(244)而发生的响应光信号(246)进行检测(608)；以及
基于由所述光学传感器检测到的所述响应光信号(246)来发送(610)传感器数据(220)，
其中，所述管道***不为活体内的管道***。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，磁性材料(250)与所述胶囊(228)相关联，并且所述方法还包括以下步骤：
使一组磁体(252)在所述管道***(206)外部移动，其中，所述胶囊(228)基于所述一组磁体(252)的移动而定位在所述管道***(206)内。
19.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
利用锚固件(240)将所述光纤(230)的远端(238)保持在所述管道***(206)内的远端位置(242)处，其中，所述锚固件(240)是将所述远端(238)保持在所述远端位置(242)处的结构。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述锚固件(240)是具有磁性材料的结构，其中，磁力将所述锚固件(240)保持在所述远端位置(242)处。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，股线(302)与所述光纤(230)相关联。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述股线(302)通过平行于所述光纤(230)的至少一部分附接或延伸通过所述光纤(230)来与所述光纤(230)相关联。
23.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
使用一组磁体(252)来将所述光纤(230)定位到轴向位置。
24.根据权利要求17所述的方法，其中，所述传感器数据(220)是所述响应光信号。
25.根据权利要求17所述的方法，其中，所述传感器数据(220)包括所述光信号(244)与所述响应光信号(246)之间的差异。
26.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
使用所述传感器数据(220)来确定(704)一组参数(248)。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一组参数(248)选自温度、压力、应力、声音和振动中的至少一者。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，针对所述一组参数(248)中的各个参数确定位置。
29.根据权利要求17所述的方法，其中，所述管道***(206)是液压***和燃料***(211)中的一者。
30.根据权利要求17所述的方法，其中，所述管道***(206)位于载具、汽车、卡车、跑车、飞行器和飞机中的一者中。
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