JP5932294B2 - 受動光学式気体状排出物センサ - Google Patents
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Description
本出願は、2010年11月2日に出願された米国特許出願番号第61/409,294号に基づく優先権を主張するものであり、同出願は参照により、その全体が本願明細書に組み込まれる。
Claims (34)
- タービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体において、
第1のプローブ部材の構成要素の熱励起で一定波長の光ビームを生成するように構成され、かつ作動可能である第1のプローブ部材であって、前記第1のプローブ部材の構成に前記光ビームの波長が従う、前記第1のプローブ部材と、
前記プローブ組立体内に配置され、前記第1のプローブ部材が生成する光ビームを受光する第2のプローブ部材であって、前記タービンエンジンの前記排気排出物中に存在するガス状化学種に従って変化するピーク吸収周波数で前記第1のプローブ部材から生成された光を吸収及び減衰するよう構成され、かつ作動可能である、前記第2のプローブ部材とを備え、
前記第1のプローブ部材の前記一定波長が、前記排気排出物中に存在する前記ガス状化学種の量に応じて、より多いかまたはより少ない光子が吸収されるように、前記第2のプローブ部材の前記ピーク吸収周波数に調整される、プローブ組立体。 - 前記第2のプローブ部材から減衰された前記光を検出するフォトダイオード組立体をさらに含む、請求項1に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記フォトダイオード組立体が、少なくとも1個の光ファイバ束を含む、請求項2に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記フォトダイオード組立体が、前記第1のプローブおよび第2のプローブから離して配置された分析システムに結合され、前記分析システムが前記タービンエンジンの排気排出物の化学種濃度を判定するよう構成され、かつ作動可能である、請求項2に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材が、熱プロセスにおいて作動可能に構成されて光を放射する金属基板を含む、請求項1に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材が、前記第2のプローブ部材に必要な波長における最大強度に合わせた所望の波長に調整可能な単一波長を放出する、請求項5に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材が、光ファイバ束への入力に適した規定のスペクトル帯域を有する被合焦光ビームを放射するよう作動可能である、請求項5に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第2のプローブ部材が、所定の赤外線吸収帯域ピークを有するナノ粒子薄膜基板で構成される、請求項1に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第2のプローブ部材の前記光吸収帯域ピークが、前記タービンエンジンの排気排出物内の特定の濃度の特定のガスの存在に従って波長を偏移させる、請求項8に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第2のプローブ部材の前記光吸収帯域ピークが、前記タービンエンジンの前記排気排出物の化学種に従って波長を偏移させる、請求項8に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記吸収帯域ピークの振幅の変化が、前記第2のプローブの使用に対して光強度を修正した後に前記第1のプローブ部材から放射される光の強度レベルに従って検出される、請求項8に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第2のプローブ部材の前記ナノ粒子薄膜基板が、プラズモンを生成するために構成されたナノスケール金析出物を有する金属基質で構成される、請求項8に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材が、前記第2のプローブ部材の前記吸収帯域ピークに関連する波長に調整される、請求項1に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第2のプローブ部材が、前記フォトダイオードによる検出に先立ち前記第1のプローブ部材からの光照射を減衰させる、請求項2に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材から生成される光ビームが。可視光スペクトル内にある、請求項1に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材から生成される光ビームが。赤外光スペクトル内にある、請求項1に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- タービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体において、
第1のプローブサブ組立体であって、
第一のプローブ部材の構成要素の熱励起で一定波長の光ビームを生成するように構成され、かつ作動可能である第1のプローブ部材であって、その温度に前記光ビームの強度が従う第1のプローブ部材と、
前記第1のプローブ組立体内に配置され、前記第1のプローブ部材により生成された光ビームを受光する第2のプローブ部材であって、前記タービンエンジンの排気排出物内に存在するガス状化学種に従って変化するピーク吸収周波数で前記第1のプローブ部材から受光した光を吸収及び減衰するよう構成され、かつ作動可能である第2のプローブ部材とを含み、
前記第1のプローブ部材の前記一定波長が、前記排気排出物中に存在する前記ガス状化学種の量に応じてより多いかまたはより少ない光子が吸収されるように、前記第2のプローブ部材の前記ピーク吸収周波数に調整される、第1のプローブサブ組立体と、
光ビームを生成するよう構成され、かつ作動可能な第3のプローブ部材を含む第2のプローブサブ組立体であって、前記光ビームの強度が前記第3のプローブ部材の温度に従う第2のプローブサブ組立体と、
前記第1のプローブサブ組立体および前記第2のプローブサブ組立体のそれぞれから放射される光を検出するフォトダイオード組立体であって、前記第3のプローブ部材から受光した前記被検出光信号を前記第2のプローブ部材からの前記被検出光信号に対する補正信号として用い、前記第1のプローブサブ組立体から放射される放射光強度に対する温度と汚染の影響を補正するフォトダイオード組立体とを備える、プローブ組立体。 - 前記フォトダイオード組立体が、前記第1のプローブサブ組立体および前記第2のプローブサブ組立体から離して配置された分析システムに結合され、該分析システムが前記タービンエンジンの排気排出物の化学種濃度を特定するように構成され、かつ作動可能である、請求項17に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記分析システムが、前記第3のプローブ部材から受け取った被検出信号を用いる比較対照法を用い、前記第2のプローブ部材の吸収曲線波長における偏移を検出するように構成された、請求項17に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ組立体と前記第2のプローブ組立体とが互いに極めて近接して配置された、請求項17に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材および前記第2のプローブ部材は周囲の雰囲気から保護される、請求項20に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1の部材および前記第3のプローブ部材の各々が、熱プロセス内で光を放射するように作動可能とされるように構成された金属基板をそれぞれ含む、請求項17に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材および前記第3のプローブ部材のそれぞれの前記金属基板が、蒸着誘電体膜を用いて不動態様化された、請求項22に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記蒸着誘電体膜が、シリコン酸化物、シリコン窒化物、アルミニウム酸化物、または他の耐火物膜基板からなる群から選択される、請求項23に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材および前記第2のプローブ部材のそれぞれが、規定の温度範囲について最大強度に関連する所望の吸収波長に調整可能な一定の光波長を放射する、請求項20に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材および前記第3のプローブ部材のそれぞれが、光ファイバ束に対する入力に適した規定のスペクトル帯域を有する集束した焦光ビームを放射するよう作動可能である、請求項23に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第2のプローブ部材が、所定の光吸収帯域ピークを有するナノ粒子薄膜基板で構成される、請求項15に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第2のプローブ部材の光吸収帯域ピークが、前記タービンエンジンの排気排出物内に存在するガス濃度に従って波長を偏移させる、請求項27に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第2のプローブ部材の前記光吸収帯域ピークが、前記タービンエンジンの排気排出物の化学種に従って波長を偏移させる、請求項28に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第2のプローブ部材の前記ナノ粒子薄膜基板が、プラズモンを生成するように構成されたナノスケール金析出物を有する金属基質からなる、請求項27に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材が、前記第2のプローブ部材の前記吸収帯域ピークに関連付ける波長に調整される、請求項17に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材および前記第3のプローブ部材のそれぞれから生成される前記光ビームが、可視光スペクトル内にある、請求項17に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- 前記第1のプローブ部材から生成される前記光ビームが、赤外光スペクトル内にある、請求項17に記載のタービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体。
- タービンエンジン内の赤外放射線を検出し、該タービンエンジン内の排気排出物の濃度を計測するプローブ組立体の形成方法において、前記方法が、
一定波長の光ビームを生成するよう構成され、かつ作動可能である第1のプローブ部材を提供することであって、前記光ビームの強度が前記第1のプローブ部材の温度に従い、前記第1のプローブ部材が熱プロセス内で、熱に応答して赤外放射線を放射するように作動可能に構成される金属基板を含む、第1のプローブ部材を提供する工程と、
前記プローブ組立体内に位置し、前記第1のプローブ部材が生成する光ビームを受光する第2のプローブ部材を提供することであって、前記第2のプローブ部材は、タービンエンジンの排気排出物中に存在するガス状化学種に従って前記第1のプローブ部材からの前記光ビームを吸収及び減衰させるよう構成され、かつ作動可能である、第2のプローブ部材を提供する工程と、を含み、
前記第2のプローブ部材が所定の赤外光吸収帯域ピークを有するナノ粒子薄膜基板からなり、前記第1のプローブ部材の前記一定波長が前記赤外光吸収帯域ピークに調整される、方法。
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