[發(fā)明專利]用于流動流體系統(tǒng)的遠程多傳感器光學顆粒監(jiān)測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380032608.6
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN104487818B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)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(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司11112
• 代理人: 陳源,顧麗波

技術領域

本申請涉及用于對懸浮在流動流體中的物質進行光學監(jiān)測的系統(tǒng)，尤其涉及用于監(jiān)測油液或其他流體中是否存在殘余物以及殘余物的尺寸的顆粒監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術

Reintjes等人的美國專利US5572320和US6049381公開了用光學近場拍攝裝置識別流動流體中的顆粒的原位流體取樣器。這些系統(tǒng)中，單個激光照明器與單個觀察口和單個電子照相機設置在一起，通過單個計算機處理器對照相機的輸出進行分析，以獲取流體的顆粒內(nèi)容。Reintjes等人的美國專利US6049381公開了一種使用脈沖準直光源產(chǎn)生流動流體中的顆粒的一系列圖像的實時懸浮顆粒監(jiān)視器。Fjerdingstad等人的美國專利US7921739公開了一種具有自動在線瓶取樣操作的實時光學監(jiān)視系統(tǒng)。

Reintjes等人的美國專利US8056400公開了一種在高壓或高流速流體流動系統(tǒng)中用于取樣夾帶顆粒的流體的系統(tǒng)。

這些取樣系統(tǒng)可以識別流體中顆粒的數(shù)量、形狀和尺寸。例如，關于存在于潤滑液體中的金屬或其他顆粒的信息可以提供關于被潤滑的機械裝置或其他系統(tǒng)中磨損的有價值信息。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于拍攝至少一個傳輸流動流體的管道中顆粒的光學流體監(jiān)測系統(tǒng)，包括沿著所述至少一個管道放置的多個光學傳感器，每個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(fā)送到流體流動管道上的透明觀察窗，每個傳感器具有用于接收穿過流動流體的光學能量和用于拍攝流動流體中的顆粒的光學拍攝系統(tǒng)。

在一個示例中，每個光學傳感器包括一個激光器。每個光學傳感器中的激光器具有不同的波長。在一些示例中，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?shù)酵该饔^察窗的光纖。在一些示例中，所述系統(tǒng)包括可操作地耦合到所有光學傳感器的單激光器。在一些示例中，多個光纖將激光器的光能量輸出傳輸?shù)酵该饔^察窗。

在一些示例中，每個拍攝系統(tǒng)包括照相機和設置在所述照相機和管道上的觀察窗之間的透鏡。在一些示例中，多個傳感器以串聯(lián)方式沿著單管道排列，其中，多個傳感器中的一個上游傳感器被配置為拍攝較大尺寸顆粒的范圍，多個傳感器中的一個下游傳感器配置為拍攝較小尺寸顆粒的范圍，并且每個傳感器處的管道厚度使得在被拍攝的尺寸范圍內(nèi)的顆粒處在拍攝系統(tǒng)的光學近場內(nèi)，并且上游傳感器管道的管道厚度比下游傳感器管道的厚度大。在一些示例中，至少一個過濾器尺寸被設置為使得大于預定尺寸的顆粒不能到達下游傳感器。

在一些示例中，多個傳感器排列在并行的管道上，其中多個傳感器的第一個被配置為拍攝較大尺寸顆粒的范圍并且多個傳感器的第二個被配置為拍攝較小尺寸顆粒的范圍，并且每個傳感器處的管道厚度使得在被拍攝的尺寸范圍內(nèi)的顆粒處在拍攝系統(tǒng)的光學近場內(nèi)，并且第一傳感器管道的管道厚度比第二傳感器管道的厚度大。并行管道在相同分支點和相同返回點連接到主流通道。

在一些示例中，系統(tǒng)還可以包括可操作地連接以從所有的拍攝系統(tǒng)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(jù)從拍攝系統(tǒng)接收的圖像對顆粒形狀和尺寸進行分類的程序指令。計算機處理器可以遠離光學傳感器。

在一些示例中，每個光學傳感器包括可操作地連接到光學傳感器中的拍攝系統(tǒng)的計算機處理器，每個計算機處理器具有根據(jù)從拍攝系統(tǒng)接收的圖像對顆粒形狀和尺寸進行分類的程序指令。

在一些示例中，單個激光器可操作地耦合到全部光學傳感器，并且單個計算機處理器可操作地連接以從所有拍攝系統(tǒng)接收圖像，計算機處理器具有根據(jù)從拍攝系統(tǒng)接收的圖像對顆粒形狀和尺寸進行分類的程序指令。

在一些示例中，光學流體監(jiān)測系統(tǒng)適用于在至少兩個傳輸流動流體的不同管道中拍攝顆粒，該系統(tǒng)包括沿著每個不同管道放置以拍攝該管道中流體內(nèi)的顆粒的至少一個光學傳感器。該系統(tǒng)可以具有沿著每個不同管道放置以拍攝該管道中流體內(nèi)的顆粒的至少兩個光學傳感器。每個管道可以是不同設備段的部分。

附圖說明

圖1例示在多個不同位置監(jiān)測流體的光學顆粒監(jiān)測系統(tǒng)。

圖2例示適用于在用于流體的光學顆粒監(jiān)測系統(tǒng)中使用的光學傳感器頭。

圖3示出用于流體的光學顆粒監(jiān)測系統(tǒng)，其中激光器和計算機處理器遠離觀察窗和管道。

圖4示出用于流體的光學顆粒監(jiān)測系統(tǒng)，其中激光器和計算機處理器靠近觀察窗和管道。

圖5例示了具有多個傳感器頭的光學顆粒監(jiān)測系統(tǒng)。

圖6A、圖6B例示了選擇觀察單元厚度以監(jiān)測不同粒度范圍的選項。