[發明專利]用于流動流體系統的遠程多傳感器光學顆粒監測器

有效

• 申請號: 201380032608.6
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN104487818B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 約翰·E·塔克;約翰·F·賴恩特耶斯
• 申請（專利權）人: 美利堅合眾國政府;由海軍部長所代表
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14;G01N35/08
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 陳源,顧麗波

1.一種用于拍攝至少一個傳輸流動流體的管道中的顆粒的光學流體監測系統，包括：

至少一個流體流動管道；以及

沿著所述至少一個流體流動管道放置的多個光學傳感器，所述多個光學傳感器沿著單個流體流動管道串聯排列或者排列在多個流體流動管道上，每個光學傳感器布置為以與流動方向交叉的方向將激光光學能量發送到流體流動管道上的透明觀察窗，每個光學傳感器具有用于接收穿過流動流體的激光光學能量和用于拍攝流動流體中的顆粒的光學拍攝系統，其中，所述多個光學傳感器中的第一光學傳感器被配置為拍攝較大尺寸范圍的顆粒，并且所述多個光學傳感器中的第二光學傳感器被配置為拍攝較小尺寸范圍的顆粒。

2.如權利要求1所述的光學流體監測系統，其中每個光學傳感器包括一個激光器。

3.如權利要求2所述的光學流體監測系統，其中每個光學傳感器中的所述激光器具有不同的波長。

4.如權利要求2所述的光學流體監測系統，其中每個光學傳感器包括至少一個配置為將激光器的光能量傳輸到透明觀察窗的光纖。

5.如權利要求1所述的光學流體監測系統，進一步包括：

可操作地耦合到所有光學傳感器的單個激光器。

6.如權利要求5所述的光學流體監測系統，進一步包括：

將激光器的光能量輸出傳輸到透明觀察窗的多個光纖。

7.如權利要求1所述的光學流體監測系統，其中每個光學拍攝系統包括照相機和透鏡，所述透鏡設置在所述照相機和流體流動管道上的透明觀察窗之間。

8.如權利要求1所述的光學流體監測系統，其中多個光學傳感器沿著單個流體流動管道串聯排列，其中多個光學傳感器中的一個上游光學傳感器被配置為拍攝較大尺寸范圍的顆粒并且多個光學傳感器中的一個下游光學傳感器被配置為拍攝較小尺寸范圍的顆粒，并且每個光學傳感器處的管道厚度使得在被拍攝的尺寸范圍內的顆粒處在光學拍攝系統的光學近場內，并且其中上游傳感器管道的管道厚度比下游傳感器管道的管道厚度大。

9.如權利要求8所述的光學流體監測系統，進一步包括：流體流動管道中的過濾器，其尺寸被設置為使得大于預定尺寸的顆粒不能到達下游光學傳感器。

10.如權利要求1所述的光學流體監測系統，進一步包括：

可操作地連接以從所有光學拍攝系統中接收圖像的單個計算機處理器，該計算機處理器具有根據從光學拍攝系統接收的圖像對顆粒形狀和尺寸進行分類的程序指令。

11.如權利要求1所述的光學流體監測系統，其中每個光學傳感器包括可操作地連接到光學傳感器中的光學拍攝系統的計算機處理器，每個計算機處理器具有根據從光學拍攝系統接收的圖像對顆粒形狀和尺寸進行分類的程序指令。

12.如權利要求10或11所述的光學流體監測系統，其中計算機處理器遠離光學傳感器。

13.如權利要求1所述的光學流體監測系統，進一步包括：

可操作地耦合到所有光學傳感器的單個激光器；和

可操作地連接以從所有的光學拍攝系統中接收圖像的單個計算機處理器，該計算機處理器具有根據從光學拍攝系統接收的圖像對顆粒形狀和尺寸進行分類的程序指令。

14.如權利要求1所述的光學流體監測系統，其中光學流體監測系統適用于在至少兩個傳輸流動流體的不同流體流動管道內拍攝顆粒，該系統具有沿著每個不同流體流動管道放置的至少一個光學傳感器以拍攝該流體流動管道中流體內的顆粒。

15.如權利要求14所述的光學流體監測系統，該系統具有沿著每個不同流體流動管道放置的至少兩個光學傳感器以拍攝該流體流動管道中流體內的顆粒。

16.如權利要求14所述的光學流體監測系統，其中每個流體流動管道是不同設備段的一部分。

17.如權利要求1所述的光學流體監測系統，其中多個光學傳感器排列在并行的流體流動管道上，其中多個光學傳感器中的第一個被配置為拍攝較大尺寸范圍的顆粒并且多個光學傳感器中的第二個被配置為拍攝較小尺寸范圍的顆粒，并且每個光學傳感器處的管道厚度使得在被拍攝的尺寸范圍內的顆粒處在光學拍攝系統的光學近場內，并且其中第一傳感器管道的管道厚度比第二傳感器管道的管道厚度大。

18.如權利要求17所述的光學流體監測系統，其中并行流體流動管道在相同分支點和相同返回點連接到主流通道。