用于流動流體系統(tǒng)的遠(yuǎn)程多傳感器光學(xué)顆粒監(jiān)測器的制造方法
【專利摘要】一種用于拍攝流動流體中殘余物和其他顆粒的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以具有多個連接到單個、位于遠(yuǎn)程的激光器和計算機的傳感器(照相機和觀察口)。該系統(tǒng)還可以包括位于流體中不同位置的多個激光器、觀察口和照相機，每個傳感器被配置為拍攝不同的粒度范圍。系統(tǒng)可以同時拍攝在不同設(shè)備段中流動的流體。
【專利說明】用于流動流體系統(tǒng)的遠(yuǎn)程多傳感器光學(xué)顆粒監(jiān)測器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及用于對懸浮在流動流體中的物質(zhì)進行光學(xué)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(shù)】
[0002]Reintjes等人的美國專利US5572320和US6049381公開了用光學(xué)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(shè)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(zhǔn)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(xué)監(jiān)視系統(tǒng)。
[0003]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)。
[0004]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(guān)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(guān)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】

[0005]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(xué)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(xué)傳感器，每個傳感器布置為以與流動方向交叉的方向?qū)⒓す夤鈱W(xué)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(xué)能量和用于拍攝流動流體中的顆粒的光學(xué)拍攝系統(tǒng)。
[0006]在一個示例中，每個光學(xué)傳感器包括一個激光器。每個光學(xué)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(xué)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(xué)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。
[0007]在一些示例中，每個拍攝系統(tǒng)包括照相機和設(shè)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(xué)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(shè)置為使得大于預(yù)定尺寸的顆粒不能到達下游傳感器。
[0008]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(xué)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。
[0009]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(yuǎn)離光學(xué)傳感器。
[0010]在一些示例中，每個光學(xué)傳感器包括可操作地連接到光學(xué)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。
[0011]在一些示例中，單個激光器可操作地耦合到全部光學(xué)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。
[0012]在一些示例中，光學(xué)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(xué)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(xué)傳感器。每個管道可以是不同設(shè)備段的部分。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1例示在多個不同位置監(jiān)測流體的光學(xué)顆粒監(jiān)測系統(tǒng)。
[0014]圖2例示適用于在用于流體的光學(xué)顆粒監(jiān)測系統(tǒng)中使用的光學(xué)傳感器頭。
[0015]圖3示出用于流體的光學(xué)顆粒監(jiān)測系統(tǒng)，其中激光器和計算機處理器遠(yuǎn)離觀察窗和管道。
[0016]圖4示出用于流體的光學(xué)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。
[0017]圖5例示了具有多個傳感器頭的光學(xué)顆粒監(jiān)測系統(tǒng)。
[0018]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。
[0019]圖7例示用于流體的光學(xué)顆粒監(jiān)測系統(tǒng)，其中各個傳感器頭/觀察單元分別連接到主流體中。
[0020]圖8例示了用于流體的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其中單個傳感器頭/觀察單元并行連接到主流體。
[0021]圖9例示了用于流體的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其中單個激光器將光學(xué)脈沖提供給位于若干設(shè)備段上的多個傳感器頭。

【具體實施方式】
[0022]圖1例示了與本發(fā)明具體實施例對應(yīng)的用于流體的光學(xué)顆粒監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)包括多個光學(xué)傳感器或“傳感器頭” 10、11、12，每個傳感器被配置為拍攝管道14、15、16內(nèi)的流動流體中的顆粒。每個流體可以但不限于是油液或其他潤滑劑。傳感器可以位于沿著單流動流體的不同點上，例如，位于沿著傳輸用于單個航空引擎的冷凍劑的管道上的不同位置。可選地，傳感器可以被放置以監(jiān)測不同零件或裝置中的不同流動流體。傳感器頭10、11、12可以位于遠(yuǎn)離操作者工作站和計算機的位置。該示例中，每個傳感器頭包括光源21 (例如激光器)。光穿過管道上的觀察窗并被拍攝系統(tǒng)24接收。
[0023]圖2例示了適合于在用于流體的光學(xué)流動顆粒監(jiān)測系統(tǒng)中使用的傳感器頭。首先參見傳感器頭10，管道14具有允許光穿過管道的光學(xué)透明部分22 ( “觀察單元”或“窗”)。在管道的另一側(cè)上，光源21的光能量穿過窗22到達流動流體28中。觀察單元22是一個在通道兩側(cè)具有兩個窗的通道，其允許光通過這兩個窗、穿過流體、并穿出管道到達拍攝系統(tǒng)24。
[0024]拍攝系統(tǒng)24放置在觀察單元22的另一側(cè)來接收并拍攝穿過流動流體的光能量部分。由于流動流體內(nèi)的顆粒通過觀察單元，光源21照亮顆粒，使得拍攝系統(tǒng)24檢測到產(chǎn)生的陰影。該示例中，光源21是靠近觀察單元的激光器，激光通過光纖23傳輸?shù)接^察窗。
[0025]在示例中，拍攝系統(tǒng)24可以包括一個拍攝透鏡25和一個電子照相機26，二者放置為使得該透鏡將圖像聚焦到照相機的檢測器上。透鏡25還可以放大陰影以允許實現(xiàn)期望的空間分辨率。照相機26將圖像發(fā)送給用于圖像分析的計算機處理器20，該圖像分析用于識別顆粒的數(shù)量、尺寸和其他相關(guān)顆粒信息。電子圖像信息通過線纜27發(fā)送給計算機，其既可以是導(dǎo)體或光纖也可以是無線信號傳輸。
[0026]在一個具體實施例中，設(shè)置管道大小以使得單元中任意位置的顆粒將于拍攝系統(tǒng)的近場內(nèi)(范圍適用于菲涅耳衍射(Fresnel diffract1n))，并受限于粒度范圍、光源的波長和流體的折射率。
[0027]在具有多于一個觀察單元的系統(tǒng)中，拍攝透鏡的放大倍數(shù)應(yīng)該選擇適合于每個尺寸范圍，并且對于每個觀察單元也可以不同。
[0028]相干光源是優(yōu)選的，因為雖然可以使用非相干光源，但是對于相同的粒度范圍，相干光源允許的觀察窗厚度大于非相干光源允許的厚度。
[0029]可以選擇相干光源波長以檢測到足夠的光線量，并且充足的光線必須能夠被流體中的顆粒物質(zhì)吸收或偏轉(zhuǎn)，使得在拍攝的具有顆粒的流體部分與拍攝的沒有顆粒的流體部分有可分辨的不同。選擇可以位于流體合理透明區(qū)域中的光源波長。對于機械裝置(例如航空器或柴油機引擎、傳動裝置或變速箱)中經(jīng)常使用的油液和潤滑劑，大于SOOnm的波長允許足夠的光線量穿過油液。較佳波長范圍在800到100nm之間，但也可以選擇其他使得流體透明的波長。波長為830nm的單模二極管激光可以用于對航空器引擎中使用的油液進行照明。
[0030]對于其他在其他波長范圍內(nèi)透明的流體，可以選擇用于照明激光器的不同波長，來適應(yīng)流體的透明度的要求和合適的圖像檢測器的可用性。
[0031]在操作中，對傳感器頭中光源施以脈沖使得可以創(chuàng)建腔室中流動流體的“停止運動”的圖像。對于每個傳感器頭，利用每個脈沖，可以在光學(xué)檢測器上創(chuàng)建流體腔室中流體的新圖像。根據(jù)流體的流動速度和流體的光學(xué)傳輸選擇脈沖持續(xù)時間和脈沖重復(fù)速率。脈沖的持續(xù)時間要足夠短以在脈沖期間使得顆粒不移動超過期望的空間分辨率。使用具有二維圖像的短脈沖持續(xù)時間，允許在不用了解或控制流體速率的情況下獲得對粒度的可靠的測量。
[0032]光源可以是一個脈沖激光器，或與激光調(diào)制器組合的連續(xù)波激光器以產(chǎn)生相干光的光脈沖。如果具有足夠快速快門成像的照相機可用，也可以使用沒有調(diào)制器的連續(xù)波激光器并對拍攝系統(tǒng)中的圖像進行快門成像。
[0033]在圖2所示的示例中，激光器21位于靠近于觀察單元22的位置。在圖3的另一個示例中，激光器21位于遠(yuǎn)離觀察窗的位置并且光纖23將光線傳輸?shù)接^察單元22。計算機處理器20也位于遠(yuǎn)離觀察窗和管道的位置。傳感器頭30包括光纖33的末端、觀察單元22以及包括透鏡25和照相機26的拍攝系統(tǒng)。圖4中，激光器21和計算機處理器20都位于靠近觀察窗和管道的位置，作為傳感器頭40的一部分。
[0034]在每個示例中，小光束擴展器29可放置在靠近觀察窗的光纖的一端以在光線進入到觀察窗之前將光束放大到適合要求的分辨率和照相機尺寸的尺寸。
[0035]圖5例示了包括多個用于評估穿過管道的流體、和用于在比使用近場光拍攝技術(shù)的單傳感器拍攝的范圍大的尺寸的范圍內(nèi)拍攝顆粒的傳感器頭的系統(tǒng)?？梢赃x擇單元厚度的組合以適合每個粒度范圍，其中各個單元對應(yīng)的粒度范圍可以具有重疊，或這些范圍可以是不連續(xù)的、在尺寸范圍內(nèi)不重疊。優(yōu)選的是順序排列單元，使得流動流體先遇到最大觀察單元厚度，然后遇到逐漸變小的單元。篩網(wǎng)(Screen mesh)或其他過濾器可以分布在單元之間以防止較大顆粒堵塞較小單元。同時監(jiān)測流體中各種尺寸的顆粒的能力在機械系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測中是非常有用的，其中初期的磨損與較小顆粒的相關(guān)聯(lián)，并且進一步的磨損由是否存在較大顆粒指示。
[0036]在該示例中，具有多光纖復(fù)用的單激光照明器21向傳感器頭52、53和54提供照明。光纖61連接在激光器和傳感器頭之間并將光線提供給每個傳感器頭中的觀察單元?？蛇x地，每個傳感器頭可以包括激光器。雖然可以在每個傳感器頭中設(shè)置個人計算處理器，但是每個傳感器頭中的照相機將圖像發(fā)送給用于處理圖像和分析粒度的計算機處理器20。
[0037]在該示例中，選擇每個傳感器頭中的觀察單元的厚度以容納要拍攝的粒度的特定范圍，使得整個單元中的物質(zhì)處在光學(xué)近場內(nèi)?？梢赃x擇單元厚度的組合以覆蓋比單個單元所能提供的粒度大的整個范圍。單元厚度的順序被排列以使得流動流體首先遇到最大單元然后再遇到逐漸較小的單元。篩網(wǎng)過濾器分布在單元之間以防止較大顆粒阻塞較小單
J L.ο
[0038]在圖5中，第一傳感器頭52是第一個遇到管道51中的流體的傳感器頭?？梢詫⑦^濾器57置于第一傳感器頭的上游以將超過尺寸閾值的顆粒濾除。管道尺寸可以減小以確保觀察窗厚度tl是期望的厚度，該期望厚度確保期望拍攝尺寸的顆粒處在光學(xué)近場內(nèi)。
[0039]第二傳感器頭53置于第一傳感器頭的下游。第二傳感器頭具有厚度為t2〈tl的觀察單元，雖然由第一、第二傳感器頭拍攝的顆粒范圍有一些重疊，但第二傳感器頭適合于拍攝比第一傳感器頭小的顆粒范圍。在傳感器頭52和53之間的管道處示出了管道減小適配裝置56，以將管道直徑減小到第二傳感器頭53的觀察窗的期望厚度t2。
[0040]可將一個過濾器58放置在第一和第二傳感器頭之間的管道內(nèi)，以從進入到觀察窗的物質(zhì)中濾除不需要的大顆粒(例如，那些大到足以堵塞下游觀察單元的顆粒)。
[0041]在傳感器頭53的下游提供第三傳感器頭54。該傳感器頭54被配置為拍攝甚至比傳感器頭53中觀察單元拍攝的小的顆粒。將一個管子減小裝置57放置在上游傳感器頭53和下游傳感器頭54之間，以將管道尺寸從較大的t2厚度減小為較小的t3厚度來匹配期望的觀察單元厚度。一個過濾器59可以包括將大到足以阻塞觀察單元的顆粒排除的網(wǎng)格尺寸(mesh size) ο應(yīng)該注意到可以選擇過濾器的網(wǎng)格尺寸以將粒度限制為可以由下游觀察窗拍攝的最大尺寸。管道51中的流體可以返回到位于下游位置60的主流動流體55中。
[0042]應(yīng)該理解，根據(jù)被監(jiān)測系統(tǒng)的復(fù)雜度，傳感器頭的數(shù)量可以多于或少于圖5中的數(shù)量。
[0043]在一個具體實施例中，計算機處理器從傳感器頭接收圖像并通過分類器模塊執(zhí)行圖像處理。計算機處理器可以從所述圖像中確定關(guān)于每個傳感器頭位置處流動流體內(nèi)的顆粒數(shù)量的有用信息。該信息包括每個粒度范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量和其他量，例如但不限于氣泡濃度、水泡、非金屬顆粒、纖維、磨損顆粒(切割、滑動、老化)以及生物體。
[0044]圖6A、圖6B示出了如何選擇可能的單元厚度組合以適合每個粒度范圍。圖6A示出了選擇單元厚度以確保各個單元的粒度范圍存在重疊。圖6B示出了選擇單元厚度以使得粒度圖像不連續(xù)，拍攝的粒度范圍不重疊。
[0045]在一個具體實施例中，內(nèi)置在計算機處理器20指令中的圖像處理系統(tǒng)可以選擇每個傳感器較感興趣的特定尺寸范圍。粒度范圍可以不連續(xù)或可以提供重疊選擇度，其用于登記從一個單元到下一個單元的顆粒計數(shù)結(jié)果。應(yīng)該注意到，如果整個粒度范圍在各個單元中出現(xiàn)非連續(xù)，則在監(jiān)測的粒度中會產(chǎn)生縫隙。
[0046]圖7例示了另一個示例，該示例中，單個傳感器頭/觀察單元被分別連接到主流體線上，并與過濾器組合以使得較大顆粒不會流過選擇用于監(jiān)測較小顆粒的單元。該示例中，主流動流體76在兩個不同的位置分流以向管道75、77提供流體。每個管道包括具有將不需要的大顆粒從傳感器頭74、79中的觀察單元排除的網(wǎng)格尺寸的過濾器73、78。如上所討論的，可以選擇具有不同尺寸的觀察窗尺寸和過濾器以提供更大粒度拍攝能力或也可以設(shè)置為相同尺寸，提供冗余的性能。雖然在圖7中示出了兩個傳感器頭74、79，但是應(yīng)該明白，可以包括更多的傳感器頭以提供額外的能力。
[0047]圖8示出了實施例流體監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)中多個傳感器頭63、64被排列在具有一個單分流點65和回到主流動流體62的單返回點66的并行管道上。該示例中，設(shè)置傳感器頭中的觀察單元的尺寸以拍攝不同的粒度范圍。圖8的并行結(jié)構(gòu)需要的總壓降比串聯(lián)布置傳感器頭的壓降小。此外，在并行排列中，如果一個濾波器發(fā)生堵塞，只有在該并行分支的單元失效。
[0048]應(yīng)該理解，取決于監(jiān)測系統(tǒng)的復(fù)雜度和要拍攝的顆粒的類型和大小種類，傳感器頭的數(shù)量可以大于圖7,8中示出的兩個傳感器頭的數(shù)量。
[0049]應(yīng)該理解，圖7和圖8所示的系統(tǒng)包括激光器、計算機處理器加上任何必要的光學(xué)和電子傳輸鏈路。圖7和圖8的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)可以配置為具有耦合到所有傳感器頭的單激光器，或者每個傳感器頭配備一個激光器。每個系統(tǒng)可以配置為具有耦合到所有傳感器頭的單計算機處理器，或者每個傳感器頭配備一個計算機處理器。
[0050]圖9示出了一個示例流體監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，單激光器21向位于多個不同流動流體管道中的多個傳感器頭提供光脈沖。該示例中，封閉系統(tǒng)流動流體80的一部分流入到用于拍攝和分析顆粒的管道81中。傳感器頭82、92以之前討論的方式拍攝流體。該系統(tǒng)可以包括過濾器和管道減小適配裝置，或者傳感器頭82、83可以是與圖5所示的例子和之前討論的相類似的冗余系統(tǒng)。
[0051]在之前討論的單激光器將激光器光能量提供給多個傳感器的每個示例中，用于多傳感器的激光信號的復(fù)用可以通過將進入到通向每個觀察單元或傳感器頭的光纖中的激光區(qū)分出不同的光學(xué)能量來實現(xiàn)。可選地，可以在使用合適的開關(guān)電路順序照明不同單元中使用時間復(fù)用，在該時間復(fù)用中整個脈沖導(dǎo)入單個單元。對于具有返回信號的時間復(fù)用的多傳感器頭系統(tǒng)，可以設(shè)置脈沖重復(fù)率以允許順序傳輸來自傳感器頭的信號。
[0052]在此描述的系統(tǒng)可以方便地提供關(guān)于比現(xiàn)有技術(shù)的近場光學(xué)流體顆粒監(jiān)測系統(tǒng)更大的粒度范圍的信息。此外，在設(shè)備故障時可以提供備份，尤其對于難以接入或接入有危險的設(shè)備。
[0053]適合光學(xué)監(jiān)測的流體示例包括但不限于潤滑和動力傳動液、冷卻液、水和水合物、燃料和汽油。
[0054]在此描述的系統(tǒng)可以同時監(jiān)測不同流體系統(tǒng)中是否存在顆粒。作為一個示例，艦船、站臺或平臺可以包括各種設(shè)備，它們中的每一個可以具有一種或多種需要監(jiān)測的流體(例如，船舶、航空器、石油鉆井平臺或其他諸如發(fā)電站等工業(yè)裝置上的引擎、傳動裝置和軸承中的流體)。單激光照明器和計算機處理器可被用于監(jiān)測船舶、航空器、石油鉆井平臺或其他諸如發(fā)電站等工業(yè)裝置上的多個引擎、傳動裝置、軸承。
[0055]在多個示例中，系統(tǒng)組件(例如激光器、計算機處理器、用戶控制臺)可以位于遠(yuǎn)離管道和傳感器頭的位置。例如，激光器和傳感器頭中的觀察窗之間的距離可以是幾千米或者更遠(yuǎn)，并只受限于組件間光纖的傳輸能力。同樣地，計算機處理器可以距離傳感器頭中的拍攝系統(tǒng)幾千米或更遠(yuǎn)。
[0056]這些示例中，出于說明性的目的示出了假設(shè)的取樣系統(tǒng)，其中具有來自主流通道的簡單管道適配裝置。應(yīng)該理解，Reintjes等人的美國專利US6049381、Fjerdingstad等人的美國專利US7921739和Reintjes等人的美國專利US8056400中描述的取樣系統(tǒng)都適用于這些系統(tǒng)。這些文獻在此整體并入本發(fā)明。
[0057]以上參照特定的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述。然而應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于之前討論的優(yōu)選實施例，并且其修改和變型都落在附加的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
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(xué)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(xué)傳感器， 每個傳感器布置為以與流動方向交叉的方向?qū)⒓す夤鈱W(xué)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(xué)能量和用于拍攝流動流體中的顆粒的光學(xué)拍攝系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中每個光學(xué)傳感器包括一個激光器。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中每個光學(xué)傳感器中的所述激光器具有不同的波長。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中每個光學(xué)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。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，進一步包括: 可操作地耦合到所有光學(xué)傳感器的單個激光器。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，進一步包括: 將激光器的光能量輸出傳輸?shù)酵该饔^察窗的多個光纖。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中每個拍攝系統(tǒng)包括照相機和透鏡，所述透鏡設(shè)置在所述照相機和管道上的觀察窗之間。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中多個傳感器沿著單個管道串聯(lián)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范圍的顆粒并且多個傳感器中的一個下游傳感器被配置為拍攝較小尺寸范圍的顆粒，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(xué)近場內(nèi)，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(quán)利要求8所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，進一步包括:管道中的過濾器，其尺寸被設(shè)置為使得大于預(yù)定尺寸的顆粒不能到達下游傳感器。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，進一步包括: 可操作地連接以從所有拍攝系統(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。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中每個光學(xué)傳感器包括可操作地連接到光學(xué)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。
12.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中計算機處理器遠(yuǎn)離光學(xué)傳感器。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，進一步包括: 可操作地耦合到所有光學(xué)傳感器的單個激光器；和 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。
14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中光學(xué)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內(nèi)拍攝顆粒，該系統(tǒng)具有沿著每個不同管道放置的至少一個光學(xué)傳感器以拍攝該管道中流體內(nèi)的顆粒。
15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有沿著每個不同管道放置的至少兩個光學(xué)傳感器以拍攝該管道中流體內(nèi)的顆粒。
16.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中每個管道是不同設(shè)備段的一部分。
17.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中多個傳感器排列在并行的管道上，其中多個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(xué)近場內(nèi)，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(quán)利要求17所述的光學(xué)流體監(jiān)測系統(tǒng)，其中并行管道在相同分支點和相同返回點連接到主流通道。
【文檔編號】G01N35/08GK104487818SQ201380032608
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】約翰·E·塔克, 約翰·F·賴恩特耶斯 申請人:美利堅合眾國政府,由海軍部長所代表