BR112014014003B1 - sistema e método para determinação de uma concentração de gás em um espaço confinado - Google Patents
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Abstract
SISTEMA E MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE UMA CONCENTRAÇÃO DE GÁS EM UM ESPAÇO CONFINADO. A presente invenção trata de um sistema para determinação de uma concentração de gás em um espaço confinado inclui um primeiro gerador de frequências para geração de um primeiro sinal de RF. Uma primeira antena transmite o primeiro sinal de RF através do espaço confinado e uma segunda antena recebe o primeiro sinal de RF. Primeiro e segundo detectores de potência de sinal de RF detectam a potência do primeiro sinal de RF, tanto antes quanto depois da transmissão através do espaço confinado. Um primeiro circuito comparador determina uma concentração de oxigênio no espaço confinado com base na potência do primeiro sinal de RF, antes da transmissão através do espaço confinado, e na potência do primeiro sinal de RF, recebido pela segunda antena.
Description
[0001] Este pedido reivindica a prioridade em relação ao Pedido Não Provisório U.S. de Na de Série 13/314.992, depositado em 08 de Dezembro de 2011.
[0002] A invenção se refere, de maneira geral, à determinação de uma concentração de gás em espaço. Mais especificamente, a invenção se refere à determinação de uma concentração de oxigênio em um espaço.
[0003] A detecção de um gás, por exemplo, oxigênio (O2) , em um espaço confinado é importante em inúmeras aplicações. Por exemplo, em aplicações automotivas, sensores de oxigênio são críticos para sistemas de injeção eletrônica de combustível e de controle de emissões. Em aeronaves, sensores de oxigênio são necessários para determinar a concentração de oxigênio em um tanque de combustível.
[0004] Esses sensores de oxigênio são muitíssimo frequentemente implementados com um elemento de detecção cerâmico de zircônia ("zircônia"). O elemento de detecção de zircônia é frequentemente aquecido para temperaturas em torno de 371°C (700SF) . O uso de um elemento de detecção de zircônia aquecido a uma tal temperatura elevada fornece perigos óbvios quando implementado em um tanque de combustível, por exemplo, em uma asa de aeronave.
[0005] Além disso, para aumentar a segurança de um tanque de combustível, pode ser implementado um sistema de inertização. Alguns sistemas de inertização operam por inserção de um gás inerte, tal como nitrogênio, no tanque de combustível, para levar a razão de combustível em relação ao ar abaixo do limite de inflamabilidade inferior. Como tal, é benéfico determinar a concentração e/ou a quantidade de nitrogênio e/ou de oxigênio no tanque de combustível.
[0006] Consequentemente, é desejável fornecer um sistema de detecção para medição de uma concentração de oxigênio em um espaço confinado. É também desejável fornecer um sistema de detecção para medição de uma concentração de nitrogênio (N7) em um espaço confinado. Além disso, outras peculiaridades e características desejáveis da presente invenção tornar-se-ão evidentes a partir da descrição detalhada subsequente da invenção e das reivindicações apensas, tomadas em conjunto com os desenhos acompanhantes e este histórico da invenção.
[0007] Um sistema para determinação de uma concentração de gás em um espaço confinado inclui um primeiro gerador de frequências para geração de um primeiro sinal de rádio-frequência (RF). O sistema também inclui uma primeira antena eletricamente conectada ao primeiro gerador de frequências para transmissão do primeiro sinal de RF através do espaço confinado. O sistema inclui adicionalmente uma segunda antena para recepção do primeiro sinal de RF. Um primeiro detector de potência de sinal de RF detecta a potência do primeiro sinal de RF, antes da transmissão através do espaço confinado. Um segundo detector de potência de sinal de RF detecta a potência do primeiro sinal de RF, recebido na segunda antena. 0 sistema inclui adicionalmente um primeiro circuito comparador em comunicação com os primeiro e segundo detectores de potência de sinal de RF. 0 primeiro circuito comparador determina uma concentração de oxigênio no espaço confinado com base pelo menos na potência do primeiro sinal de RF, antes da transmissão através do espaço confinado, e na potência do primeiro sinal de RF, recebido pela segunda antena.
[0008] Um método de determinação de uma concentração de um gás em um espaço confinado inclui a etapa de geração de um primeiro sinal de RF. O primeiro sinal de RF é transmitido a partir de uma primeira antena através do espaço confinado. O método inclui adicionalmente a detecção da potência do primeiro sinal de RF antes da transmissão através do espaço confinado. O método também inclui a etapa de recepção do primeiro sinal de RF em uma segunda antena. A potência do primeiro sinal de RF recebido pela segunda antena é determinada. Uma concentração de oxigênio no espaço confinado é determinada com base pelo menos na potência do primeiro sinal de RF, antes da transmissão através do espaço confinado, e na potência do primeiro sinal de RF, recebido pela segunda antena.
[0009] Outras vantagens da matéria objeto descrita serão prontamente apreciadas, conforme a mesma se torne melhor entendida por referência à descrição detalhada seguinte, quando considerada em conexão com os desenhos acompanhantes, nos quais:
[0010] A Figura 1 é um diagrama de blocos esquemático mostrando uma representação de seção transversal de um espaço confinado e de uma primeira modalidade de um sistema para determinação de uma concentração de gás naquele espaço confinado;
[0011] A Figura 2 é um diagrama de blocos esquemático mostrando a representação de seção transversal do espaço confinado e de uma segunda modalidade do sistema para determinação de uma concentração de gás naquele espaço confinado;
[0012] A Figura 3 é um diagrama de blocos esquemático mostrando uma representação de seção transversal de uma asa de aeronave com o espaço confinado ali disposto, e de uma terceira modalidade do sistema para determinação de uma concentração de gás naquele espaço confinado; e
[0013] A Figura 4 é um fluxograma mostrando as etapas de um método de determinação de uma concentração de gás em um espaço confinado.
[0014] Referindo-se às Figuras, nas quais números iguais indicam partes iguais ao longo de todas as várias vistas, um sistema 10 e método para determinação de uma concentração de um gás em um espaço confinado 12 são mostrados e descritos aqui.
[0015] O espaço confinado 12, conforme descrito aqui, pode ser qualquer volume que esteja parcialmente ou completamente encerrado por uma estrutura 14. Por exemplo, em uma primeira modalidade e em uma segunda modalidade, conforme mostrado nas Figuras 1 e 2, respectivamente, o espaço confinado 12 é um duto definido por uma parede circular. Em uma terceira modalidade, conforme mostrado na Figura 3, o espaço confinado 12 é o interior de um tanque de combustível disposto em uma asa de aeronave 16.
[0016] Referindo-se às Figuras 1 a 3, o sistema 10 inclui um primeiro gerador de frequências 18 para geração de um primeiro sinal de rádio-frequência (RF) . Nas modalidades ilustradas, o primeiro sinal de RF gerado pelo primeiro gerador de frequências 18 oscila na banda de 60 GHz. Mais especificamente, o primeiro sinal de RF oscila em torno de 60,80 GHz.
[0017] Uma primeira antena 20 (à qual comumente se refere também como uma "aérea") é eletricamente conectada ao primeiro gerador de frequências 18. A primeira antena 20 recebe o primeiro sinal de RF a partir do primeiro gerador de frequências 18 e transmite o primeiro sinal de RF através do espaço confinado 12. Nas modalidades ilustradas, a primeira antena 20 é implementada como uma antena de corneta. Em outras palavras, a primeira antena 20 inclui uma guia de ondas (não mostrada) , que dispara em um formato de corneta, para direcionar as ondas de rádio do primeiro sinal de RF. No entanto, outros tipos e configurações de antenas podem ser adequados para implementar a primeira antena 20.
[0018] O sistema 10 também inclui uma segunda antena 22 para recepção do primeiro sinal de RF. A segunda antena 22 das modalidades ilustradas é também implementada como uma antena de corneta. A segunda antena 22 das modalidades ilustradas é disposta em um lado oposto do espaço confinado 12, a partir da primeira antena 20, tal que o primeiro sinal de RF passe através do espaço confinado 12 entre as primeira e segunda antenas 20, 22. A localização e/ou a disposição das primeira e segunda antenas 20, 22 podem ser variadas dependendo das diferentes implementações do sistema 10.
[0019] Os sinais de RF na banda de 60 GHz estão sujeitos à absorção pelo oxigênio. Especificamente, uma atenuação de 16-18 dB por quilômetro ocorre em um sinal de RF próximo aos 60 GHz, acima e além da atenuação causada por perda normal do sinal através da atmosfera, à qual comumente se refere como a "perda de trajetória em espaço livre". Ainda mais especificamente, a atenuação é de 16 dB por quilômetro em densidade de pressão de 20,9%. Como tal, o primeiro sinal de RF sendo transmitido na banda de 60 GHz sofrerá uma perda de potência de sinal devido à concentração de oxigênio (O2) no espaço confinado 12 e à perda de trajetória em espaço livre. Dito de outra maneira, a potência do primeiro sinal de RF será atenuada na proporção da concentração de oxigênio no espaço confinado 12 e da perda de trajetória em espaço livre.
[0020] O sistema 10 pode incluir um primeiro detector de potência de sinal de RF 26. 0 primeiro detector de potência de sinal de RF 26 detecta a potência do primeiro sinal de RF antes da transmissão através do espaço confinado 12. Especificamente, o detector de potência do primeiro sinal de RF detecta a potência do primeiro sinal de RF gerado pelo primeiro gerador de frequências 18 ou a potência do primeiro sinal de RF transmitido pela primeira antena 20. Na modalidade ilustrada, o primeiro detector de potência de sinal de RF 26, conforme mostrado nas Figuras 1-3, é eletricamente acoplado a uma linha de alimentação 27, que conecta eletricamente o primeiro gerador de frequências 18 à primeira antena 20. O primeiro detector de potência de sinal de RF 26 também pode gerar um primeiro sinal de potência correspondendo ao primeiro sinal de RF. Também nas modalidades ilustradas, o primeiro detector de potência de sinal de RF 26 é implementado como um dispositivo autônomo. No entanto, os técnicos no assunto conceberão que o primeiro detector de potência de sinal de RF 2 6 pode ser integrado ao primeiro gerador de RF 18, à antena 20 ou a outro dispositivo adequado.
[0021] O sistema 10 também pode incluir um segundo detector de potência de sinal de RF 28. O segundo detector de potência de sinal de RF 28 detecta a potência do segundo sinal de RF recebido pela segunda antena 22 e gera um segundo sinal de potência correspondendo ao segundo sinal de RF. O segundo detector de potência de sinal de RF 28, das modalidades ilustradas, conforme mostrado nas Figuras 1 a 3, é eletricamente conectado à segunda antena 22. Nas modalidades ilustradas, o segundo detector de potência de sinal de RF 28 é um dispositivo autônomo. No entanto, os técnicos no assunto conceberão que o segundo detector de potência de sinal de RF 2 8 pode ser integrado à segunda antena 22 ou a outro dispositivo adequado.
[0022] O sistema 10 inclui adicionalmente um primeiro circuito comparador 29. O primeiro circuito comparador 29 é utilizado para determinar uma concentração de oxigênio no espaço confinado 12, com base na atenuação do primeiro sinal de RF através do espaço confinado 12. De preferência, o primeiro circuito comparador 29 também leva em consideração a perda de trajetória em espaço livre. Nas modalidades ilustradas, o primeiro circuito comparador 29 recebe sinais correspondendo, de maneira geral, à potência do primeiro sinal de RF transmitido pela primeira antena 20 e à potência do primeiro sinal de RF recebido pela segunda antena 22. Nas modalidades ilustradas, conforme mostrado nas Figuras 1 a 3, o primeiro circuito comparador 29 está em comunicação com os primeiro e segundo detectores de potência de sinal de RF 26, 28.
[0023] O primeiro circuito comparador 29 pode ser implementado com um circuito amplificador de soma de erros. Esse circuito analógico recebe os sinais representando os primeiros sinais de RF antes e depois da transmissão através do espaço confinado 12 e produz um sinal resultante representando a concentração de oxigênio no espaço confinado 14. Alternativamente, o primeiro circuito comparador 29 pode ser implementado com um circuito digital, por exemplo, um microprocessador ou outro dispositivo computacional eletrônico. Além disso, os técnicos no assunto conceberão outras técnicas adequadas para implementação do primeiro circuito comparador 29. O primeiro circuito comparador 29 das modalidades ilustradas produz um sinal de saída, que codifica a concentração de oxigênio no espaço confinado 12.
[0024] Referindo-se à Figura 2, o sistema 10 da segunda modalidade inclui adicionalmente um primeiro dispositivo de referência térmica 30 para detecção de uma primeira temperatura. Mais especificamente, o primeiro dispositivo de referência térmica 30 sente a primeira temperatura no ou adjacente ao primeiro detector de potência de sinal de RF 26. Nas modalidades ilustradas, o primeiro dispositivo de referência térmica 30 é implementado com um detector térmico de arseneto de gálio (GaAs). No entanto, os técnicos no assunto conceberão outros detectores adequados para implementar o primeiro dispositivo de referência térmica 30.
[0025] O sistema 10 da segunda modalidade inclui adicionalmente um segundo circuito comparador 32 em comunicação com o primeiro dispositivo de referência térmica 30 e o primeiro detector de potência de sinal de RF 26. O segundo circuito comparador 32 recebe o primeiro sinal de potência, a partir do primeiro detector de potência de sinal de RF 26, e um primeiro sinal de temperatura, a partir do primeiro dispositivo de referência térmica 30. O segundo circuito comparador 32 ajusta o primeiro sinal de potência para compensar variações na primeira temperatura. O segundo circuito comparador 32, então, fornece um sinal de RF compensado em temperatura. Como tal, o segundo circuito comparador 32 compensa a temperatura na primeira antena 20 e fornece um primeiro sinal de potência compensado em temperatura.
[0026] Similar ao primeiro circuito comparador 29, o segundo circuito comparador 32 pode ser implementado com um circuito analógico, por exemplo, um circuito amplificador de soma de erros, e/ou um circuito digital, por exemplo, um microprocessador ou outro dispositivo computacional eletrônico. Além disso, os técnicos no assunto conceberão outras técnicas adequadas para implementação do segundo circuito comparador 32.
[0027] O sistema 10 da segunda modalidade inclui adicionalmente um segundo dispositivo de referência térmica 34 para detecção de uma segunda temperatura. Mais especificamente, o segundo dispositivo de referência térmica 34 sente a segunda temperatura no ou adjacente ao segundo detector de potência de sinal de RF 28. Nas modalidades ilustradas, o segundo dispositivo de referência térmica 34 é implementado com um detector térmico de GaAs. No entanto, os técnicos no assunto conceberão outros detectores adequados para implementar o segundo dispositivo de referência térmica 34.
[0028] O sistema 10 da segunda modalidade inclui adicionalmente um terceiro circuito comparador 36 em comunicação com o segundo dispositivo de referência térmica 34 e segundo detector de potência de sinal de RF 28. 0 terceiro circuito comparador 34 recebe o segundo sinal de potência, a partir do segundo detector de potência de sinal de RF 28, e um segundo sinal de temperatura, a partir do segundo dispositivo de referência térmica 34. 0 terceiro circuito comparador 36 ajusta o segundo sinal de potência para compensar variações na segunda temperatura. 0 terceiro circuito comparador 36, então, fornece um segundo sinal de RF compensado em temperatura. Como tal, o terceiro circuito comparador 36 compensa a temperatura na segunda antena 22 e fornece um segundo sinal de potência compensado em temperatura.
[0029] Como o primeiro circuito comparador 29, o terceiro circuito comparador 34 pode ser implementado com um circuito analógico, por exemplo, um circuito amplificador de soma de erros, e/ou um circuito digital, por exemplo, um microprocessador ou outro dispositivo computacional eletrônico. Além disso, os técnicos no assunto conceberão outras técnicas adequadas para implementação do terceiro circuito comparador 34.
[0030] O primeiro circuito comparador 29 da segunda modalidade está em comunicação com os segundo e terceiro circuitos comparadores 32, 36 e recebe os primeiro e segundo sinais de potência compensados em temperatura. O primeiro circuito comparador 29 determina a quantidade de oxigênio no espaço confinado 12 com base pelo menos parcialmente na atenuação do primeiro sinal de RF através do espaço confinado 12, conforme representado pelos primeiro e segundo sinais de potência.
[0031] Referindo-se agora a Figura 3, uma terceira modalidade do sistema 10 inclui o primeiro gerador de RF 18, a primeira antena 20, a segunda antena 22, o primeiro detector de potência de sinal de RF 24, o segundo detector de potência de sinal de RF 28, o primeiro dispositivo de referência térmica 30, o segundo circuito comparador 32, o segundo dispositivo de referência térmica 34 e o terceiro circuito comparador 36 conforme descrito acima com referência à segunda modalidade.
[0032] O sistema 10 da terceira modalidade inclui adicionalmente um segundo gerador de frequências 38 para geração de um segundo sinal de RF. O segundo sinal de RF, gerado pelo segundo gerador de frequências 38, oscila na banda de 24 GHz. Uma terceira antena 40 é eletricamente conectada ao segundo gerador de frequências 38. A terceira antena 40 recebe o segundo sinal de RF e transmite o segundo sinal de RF, a partir do segundo gerador de frequências 38, através do espaço confinado 12. Na terceira modalidade, a terceira antena 40 é implementada como uma antena de corneta. Em outras palavras, a terceira antena 40 inclui uma guia de ondas (não mostrada) que dispara em um formato de corneta para direcionar as ondas de rádio do segundo sinal de RF. No entanto, outros tipos e configurações de antenas podem ser adequados para implementar a segunda antena 40. Além disso, a terceira antena 40 pode ser integrada à primeira antena 20 ou à segunda antena 22, conforme será apreciado pelos técnicos no assunto.
[0033] O sistema 10 da terceira modalidade também inclui uma quarta antena 42, para recepção do segundo sinal de RF. A quarta antena 42 é também implementada como uma antena de corneta e é disposta em um lado oposto do espaço confinado 12 a partir da terceira antena 42, tal que o segundo sinal de RF passe através do espaço confinado 12 entre a terceira e quarta antenas 40, 42. Além disso, a quarta antena 42 pode ser integrada à primeira antena 20 ou à segunda antena 22, conforme será apreciado pelos técnicos no assunto. Além disso, a localização e/ou a disposição das terceira e quarta antenas 40, 42 podem ser variadas dependendo das diferentes implementações do sistema 10.
[0034] 0 sistema 10 da terceira modalidade pode incluir adicionalmente lentes 43 cobrindo as cornetas das antenas 20, 22, 40, 42. As lentes 43 fornecem uma barreira resistente ao combustível entre o espaço confinado 12, isto é, o tanque de combustível, e as antenas 20, 22, 40, 42, embora permitindo que o sinal de RF passe através delas. Além disso, as lentes 43 podem ser usadas para focalizar o sinal de RF. As lentes 43 compreendem um material dielétrico anticorrosive; no entanto, outros materiais podem, alternativamente, ser usados conforme apreciado pelos técnicos no assunto.
[0035] Sinais de RF na banda de 24 GHz estão sujeitos à absorção pelo vapor d'água. Como tal, o segundo sinal de RF sendo transmitido na banda de 24 GHz sofrerá uma perda de potência, isto é, uma atenuação, com base na quantidade, isto é, concentração, de vapor d'água no espaço confinado 12.
[0036] O sistema 10 pode incluir um terceiro detector de potência de sinal de RF 44. 0 terceiro detector de potência de sinal de RF 44 detecta a potência do segundo sinal de RF antes da transmissão através do espaço confinado 12. Especificamente, o segundo detector de potência de sinal de RF detecta a potência do primeiro sinal de RF, gerado pelo segundo gerador de frequências 38, ou a potência do segundo sinal de RF, transmitido pela terceira antena 40. Na modalidade ilustrada, o terceiro detector de potência de sinal de RF 44, conforme mostrado na Figura 3, é eletricamente acoplado a uma linha de alimentação (não numerada), que conecta eletricamente o segundo gerador de RF 38 à terceira antena 40. O terceiro detector de potência de sinal de RF 44 também pode gerar um terceiro sinal de potência correspondendo ao segundo sinal de RF.
[0037] O sistema 10 da terceira modalidade inclui adicionalmente um terceiro dispositivo de referência térmica 45, para detecção de uma terceira temperatura. Mais especificamente, o terceiro dispositivo de referência térmica 45 sente a terceira temperatura no ou adjacente ao terceiro detector de potência de sinal de RF 44. Nas modalidades ilustradas, o terceiro dispositivo de referência térmica 45 é implementado com um detector térmico de arseneto de gálio (GaAs). No entanto, os técnicos no assunto conceberão outros detectores adequados para implementar o terceiro dispositivo de referência térmica 45.
[0038] O sistema 10 da terceira modalidade inclui um quarto circuito comparador 46 em comunicação com o terceiro dispositivo de referência térmica 45 e o terceiro detector de potência de sinal de RF 44. 0 quarto circuito comparador 46 recebe o terceiro sinal de potência, a partir do terceiro detector de potência de sinal de RF 44, e um terceiro sinal de temperatura, a partir do terceiro dispositivo de referência térmica 45. 0 quarto circuito comparador 46 ajusta o terceiro sinal de potência para compensar variações na terceira temperatura. 0 quarto circuito comparador 46, então, fornece um terceiro sinal de RF compensado em temperatura.
[0039] O sistema 10 também pode incluir um quarto detector de potência de sinal de RF 47. O quarto detector de potência de sinal de RF 47 detecta a potência do segundo sinal de RF, recebido pela quarta antena 42, e gera um quarto sinal de potência correspondendo ao segundo sinal de RF. O quarto detector de potência de sinal de RF 47 da terceira modalidade, conforme mostrado na Figura 3, é eletricamente conectado à quarta antena 42. Na terceira modalidade, o quarto detector de potência de sinal de RF 47 é um dispositivo autônomo. No entanto, os técnicos no assunto conceberão que o quarto detector de potência de sinal de RF 47 pode ser integrado à quarta antena 42 ou a outro dispositivo adequado.
[0040] O sistema 10 da terceira modalidade inclui adicionalmente um quarto dispositivo de referência térmica 48 para detecção de uma quarta temperatura. Mais especificamente, o quarto dispositivo de referência térmica 48 sente a quarta temperatura no ou adjacente ao quarto detector de potência de sinal de RF 47. Nas modalidades ilustradas, o quarto dispositivo de referência térmica 48 é implementado com um detector térmico de GaAs. No entanto, os técnicos no assunto conceberão outros detectores adequados para implementar o quarto dispositivo de referência térmica 48.
[0041] O sistema 10 da terceira modalidade inclui adicionalmente um quinto circuito comparador 49 em comunicação com o quarto dispositivo de referência térmica 48 e o quarto detector de potência de sinal de RF 47. O quinto circuito comparador 49 recebe o quarto sinal de potência, a partir do quarto detector de potência de sinal de RF 47, e um quarto sinal de temperatura, a partir do quarto dispositivo de referência térmica 48. O quinto circuito comparador 49 ajusta o quarto sinal de potência para compensar variações na quarta temperatura. O quinto circuito comparador 48, então, fornece um quarto sinal de RF compensado em temperatura.
[0042] O vapor d'água aumenta as perdas em sinais de onda milimétricos, incluindo aqueles em 60 GHz. Como tal, é útil subtrair as perdas causadas pelo vapor d'água, a fim de se conseguir uma estimativa acurada de oxigênio no espaço confinado 12. Isso é particularmente importante em uma implementação de asa de aeronave 16 do espaço confinado 12, a qual está sujeita à elevada umidade.
[0043] O sistema 10 da terceira modalidade inclui adicionalmente um sexto circuito comparador 50 em comunicação com o segundo gerador de frequências 38 e a quarta antena 42. Mais especificamente, o sexto circuito comparador 50 é eletricamente conectado aos quarto e quinto circuitos comparadores 46, 49. O sexto circuito comparador 50 determina uma quantidade, isto é, uma concentração, de vapor d'água no espaço confinado 12 com base em sinais compensados em temperatura, correspondendo ao segundo sinal de RF transmitido pela terceira antena 40 e recebido pela quarta antena 42.
[0044] Como o primeiro circuito comparador 29, o sexto circuito comparador 50 pode ser implementado com um circuito analógico, por exemplo, um circuito amplificador de soma de erros, e/ou um circuito digital, por exemplo, um microprocessador ou outro dispositivo computacional eletrônico. Além disso, os técnicos no assunto conceberão outras técnicas adequadas para implementação do sexto circuito comparador 50.
[0045] 0 primeiro circuito comparador 29 da terceira modalidade está em comunicação com os segundo, terceiro e sexto circuitos comparadores 32, 36, 50 e recebe sinais a partir destes outros circuitos comparadores 32, 36, 50. 0 primeiro circuito comparador 29 determina a concentração de oxigênio no espaço confinado 12 com base na atenuação dos primeiro e segundo sinais de RF através do espaço confinado 12. No cômputo da concentração de oxigênio no espaço confinado 12, o primeiro circuito comparador 29 da terceira modalidade compensa a concentração de vapor d'água no espaço confinado 12, conforme fornecida pelo sexto circuito comparador 50. 0 primeiro circuito comparador 29 produz um sinal de saída, que codifica a concentração de oxigênio no espaço confinado 12.
[0046] O sistema 10 da terceira modalidade inclui adicionalmente um sétimo circuito comparador 51. O sétimo circuito comparador 51 está em comunicação com o primeiro circuito comparador 29 para recepção da concentração de oxigênio no espaço confinado 12. O sétimo circuito comparador 51 também está em comunicação com um altímetro 52. O altímetro 52 fornece uma altitude atual do espaço confinado 12, particularmente quando o espaço confinado for parte da asa de aeronave 16.
[0047] Como o primeiro circuito comparador 29, o sétimo circuito comparador 51 pode ser implementado com um circuito analógico, por exemplo, um circuito amplificador de soma de erros, e/ou um circuito digital, por exemplo, um microprocessador ou outro dispositivo computacional eletrônico. Além disso, os técnicos no assunto conceberão outras técnicas adequadas para implementação do sétimo circuito comparador 51.
[0048] Ao utilizar a concentração de oxigênio no espaço confinado 12 e da altitude do espaço confinado 12, o quinto circuito comparador 46 determina uma quantidade de nitrogênio (N7) no espaço confinado 12. Especificamente, o nitrogênio é derivado, como o nitrogênio é o elemento dominante, uma vez que a concentração de oxigênio é subtraída, já que gases traço na atmosfera tipicamente respondem por menos do que 1%. Por determinação da quantidade de nitrogênio no espaço confinado 12, uma quantidade efetiva de purga de nitrogênio, para a inertização do tanque da asa, pode ser desenvolvida.
[0049] A presente invenção foi descrita aqui de uma maneira ilustrativa, e deve ser entendido que pretende- se que a terminologia que foi usada seja na natureza das palavras da descrição ao invés de limitação. Obviamente, muitas modificações e variações da invenção são possíveis à luz dos ensinamentos acima. A invenção pode ser praticada de uma maneira diferente dessa, conforme especificamente descrito dentro do escopo das reivindicações anexas.
Claims (11)
1. Sistema (10) para determinação de uma concentração de gás em um espaço confinado (12), compreendendo: um primeiro gerador de frequências (18) para geração de um primeiro sinal de radiofrequência (RF) ; uma primeira antena (20) eletricamente conectada ao primeiro gerador de frequências (18) para transmissão do primeiro sinal de RF através do espaço conf inado (12); uma segunda antena (22) para recepção do primeiro sinal de RF; um assim designado segundo detector de potência de sinal de RF (28) para detecção da potência do primeiro sinal de RF recebido na segunda antena (22) caracterizadopor o sistema (10) compreender adicionalmente: um assim designado primeiro detector de potência de sinal de RF (26) para detecção da potência do primeiro sinal de RF antes da transmissão através do espaço confinado (12); um assim designado primeiro circuito comparador (29) em comunicação com os primeiro e segundo detectores de potência de sinal de RF (22, 28), para determinação de uma concentração de oxigênio no espaço confinado (12), com base pelo menos na potência do primeiro sinal de RF antes da transmissão através do espaço confinado (12) e na potência do primeiro sinal de RF recebida pela segunda antena (22); um segundo gerador de frequências (38) para geração de um segundo sinal de RF; uma terceira antena (40) conectada eletricamente ao segundo gerador de frequências (38) para transmissão do segundo sinal de RF através do espaço confinado (12); uma quarta antena (42) para recepção do segundo sinal de RF; e um assim designado sexto circuito comparador (50), em que o sexto circuito comparador (50) está em comunicação com o segundo gerador de frequências (38) e a quarta antena (42), para determinação de uma concentração de vapor d'água no espaço confinado (12) com base pelo menos no segundo sinal de RF, antes da transmissão através do espaço confinado (12) e o segundo sinal de RF recebido pela quarta antena (42), em que o primeiro circuito comparador (29) está em comunicação com o sexto circuito comparador (50) para determinação de uma concentração de vapor d'água no espaço confinado (12) e determinação de uma concentração de oxigênio no espaço confinado (12) com base pelo menos nos sinais de potência correspondentes ao primeiro sinal de RF e na concentração de vapor d'água no espaço confinado (12).
2. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de RF está na banda de frequências de 60 GHz.
3. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um primeiro dispositivo de referência térmica (30), para detecção de uma primeira temperatura adjacente à primeira antena (20) e um segundo dispositivo de referência térmica (34) para detecção de uma segunda temperatura adjacente à segunda antena (22).
4. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente um assim designado segundo circuito comparador (32) em comunicação com o primeiro dispositivo de referência térmica (30) e o primeiro detector de potência de sinal de RF (26) para ajuste da potência do primeiro sinal de RF antes da transmissão, para compensar a primeira temperatura.
5. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente um assim designado terceiro circuito comparador (36) em comunicação com o segundo dispositivo de referência térmica (34) e o segundo detector de potência de sinal de RF (28) para ajuste da potência do segundo sinal de RF recebido na segunda antena (22), para compensar a segunda temperatura.
6. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente um assim designado sétimo circuito comparador (51) em comunicação com o primeiro circuito comparador (29) e um altímetro (52), para determinação de uma concentração de nitrogênio no espaço confinado (12) com base pelo menos na concentração de oxigênio no espaço confinado (12) e na altitude do espaço confinado (12).
7. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo sinal de RF está na banda de frequências de 24 GHz .
8. Método de determinação de uma concentração de um gás em um espaço confinado (12), compreendendo as etapas de: geração de um primeiro sinal de radiofrequência (RF); transmissão do primeiro sinal de RF a partir de uma primeira antena (20) através do espaço confinado (12); recepção do primeiro sinal de RF em uma segunda antena (22); detecção da potência do primeiro sinal de RF recebido pela segunda antena (22) caracterizado por o método compreender adicionalmente as etapas de: detecção da potência do primeiro sinal de RF antes da transmissão através do espaço confinado (12) ; determinação de uma concentração de oxigênio no espaço confinado (12), com base pelo menos na potência do primeiro sinal de RF antes da transmissão através do espaço confinado (12) e na potência do primeiro sinal de RF recebida pela segunda antena (22); geração de um segundo sinal de RF; transmissão do segundo sinal de RF a partir de uma terceira antena (40) através do espaço confinado (12); recepção do segundo sinal de RF em uma quarta antena (42); e determinação de uma concentração de vapor d'água no espaço confinado (12) com base pelo menos no segundo sinal de RF, antes da transmissão através do espaço confinado (12) e o segundo sinal de RF recebido pela quarta antena (42), em que a etapa de determinação de uma concentração de oxigênio no espaço confinado (12) é definida adicionalmente como determinação de uma concentração de oxigênio no espaço confinado (12) com base pelo menos nos sinais de potência correspondentes ao primeiro sinal de RF e na concentração de vapor d'dgua no espaço confinado (12).
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de detecção de uma primeira temperatura adjacente à primeira antena (20) e detecção de uma segunda temperatura adjacente à segunda antena (22) .
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de ajuste da potência do primeiro sinal de RF antes da transmissão para compensar a primeira temperatura na primeira antena (20).
11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de determinação de uma concentração de nitrogênio no espaço confinado (12) com base pelo menos na concentração de oxigênio no espaço confinado (12) e na altitude do espaço confinado (12).
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