CN103202108A

CN103202108A - 用于空气保持区压力差探测的系统和方法

Info

Publication number: CN103202108A
Application number: CN2011800511105A
Authority: CN
Inventors: 小约翰·H·比恩; O·图图诺格鲁; 丹尼尔·J·罗尔
Original assignee: American Power Conversion Corp
Current assignee: Schneider Electric IT Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: AU2011305969A1; AU2011305969B2; WO2012039881A8; US20120298219A1; AU2011305969A8; EP2620047A1; US20120067136A1; US8613229B2; CN103202108B; WO2012039881A1; US8256305B2; EP2620047B1

Abstract

空气压力差感测系统包括：限定空气通路的导管，当空气压力差施加在空气通路的不同区中时，空气流经空气通路；在导管内被枢转地连接的活板；以及安装在空气通路附近并与活板分离的感测设备。活板配置成响应于空气流经空气通路而绕着枢转轴移动。感测设备配置成感测活板绕着枢转轴的角位置，活板的角位置是空气压力差的函数。

Description

用于空气保持区压力差探测的系统和方法

发明背景

1．本公开的领域

本公开涉及设备室和数据中心，且更具体地涉及用于管理穿过设备机架的气流的方法和系统。

2．相关技术的讨论

在很多设备室和数据中心环境中，电子设备安装在被称为设备机架的标准化设备框架或外壳中，例如，如电子工业协会的EIA-310规范所定义的。数据中心可具有常常定位成彼此极接近的很多设备机架。电子设备可包括例如服务器、网络路由器、数据存储设备、电信设备等，其产生必须被散发或以另外方式被处理以避免对设备的性能、可靠性和有效寿命的不利影响的热。特别是，容纳在外壳的有限空间内的安装在机架上的设备可能易受外壳内的热的积聚的影响。由机架设备产生的热的量与设备所消耗的电功率的量、设备的功率效率和其它因素有关。此外，随着时间不断过去，可添加、移除、代替或重新布置各种电子设备件以适应发展的操作需要，这引起在数据中心内和在每个外壳内产生的热的总量中的变化。

为了保护内部部件免受过热，一件安装在机架上的设备可包括用于越过部件抽入冷空气并将加热的空气排出到周围环境中的一个或多个风扇。其它设备可通过热对流或辐射冷却来管理热耗散，而不使用任何气流设备。一些设备机架可包括风扇以向安装在其中的设备提供补充冷却空气或将热空气从外壳抽出。此外，很多数据中心提供冷却的和被调节过的空气以提高房间的冷却要求。

这些冷却技术中的每个消耗额外的能量。因为数据中心的冷却要求可相当大地改变，所以使用已知的技术很难实现能量效率。例如，提供超过操作要求的冷却空气的量浪费能量，而昂贵的设备损坏可能因冷空气的不足的供应而产生。

本发明的简要概述

本公开的方面目的在于用于在具有一个或多个空气保持区的数据中心中管理气流的空气压力差探测系统。在一个实施方式中，系统包括限定空气通路的导管、在导管内枢转地连接的活板、以及安装在空气通路附近的感测设备。当空气压力差被施加在空气通路的不同区中时，空气流经空气通路。活板配置成响应于空气流经空气通路而绕着枢转轴移动。感测设备配置成感测活板绕着枢转轴的角位置。活板的角位置是空气压力差的函数。

在另一实施方式中，感测设备包括发光单元和多个光探测器。发光单元配置成使用光照射活板的表面的至少一部分。光从活板反射，并由光探测器中的一个或多个探测。可基于接收反射光的光探测器来确定相应于已知的或所计算的空气压力差的活板的角位置。因此，通过感测活板的角位置可确定空气压力差。系统可包括耦合到感测设备并配置成基于活板的所感测的角位置来确定空气压力差的处理单元。

根据一个实施方式，发光单元是激光器。根据另一实施方式，光探测器中的至少一个是光电二极管。

在另一实施方式中，光探测器布置成使得感测设备感测在活板的角位置的范围内的活板的角位置。活板的角位置的该范围可相应于在大约-0.060英寸水柱和大约+0.060英寸水柱之间的空气压力差的范围。活板的角位置可配置成相应于中性位置，当空气压力差大约为零时，活板搁在该中性位置处。活板可搁在中性位置处，作为重力的效应的结果。

在另一实施方式中，导管的空气通路与空气保持区和周围空气区流体连通。若没有导管的空气通路，空气保持区和周围空气区实质上彼此隔离。

在又一实施方式中，处理单元还可配置成基于空气压力差来调节在空气保持区和周围空气区之间流动的空气的平衡。

本公开的另一方面目的在于用于确定空气压力差的方法。在一个实施方式中，该方法包括朝着可移动构件的反射表面投射光束，可移动构件响应于空气流经空气通路而移动。空气流通过空气压力差而引入。该方法还包括在光束从可移动构件的反射表面反射之后使用多个光探测器中的至少一个探测光束。空气压力差基于所探测的光束来确定。

在另一实施方式中，空气通路与空气保持区和周围空气区流体连通。否则，空气保持区和周围空气区实质上彼此隔离。该方法还可包括基于空气压力差来调节在空气保持区和周围空气区之间流动的空气的平衡。

根据一个实施方式，可移动构件响应于空气流经空气通路而移动到确定的位置。确定的位置可以是空气压力差的函数。当空气压力差大约为零时，可移动构件可搁在中性位置处。

在另一实施方式中，每个光探测器相应于多个预先确定的空气压力差值之一。可通过识别出预先确定的空气压力差值中的哪个相应于探测到光束的一个或多个光探测器来确定空气压力差。

鉴于下面的附图、详细描述和权利要求将更充分理解本公开。

附图的简要说明

在附图中，在各种图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字表示。为了清楚的目的，不是每一个部件都可在每个附图中标出。为了本公开的更好理解，参考通过引用被并入本文的附图，且其中：

图1是根据本公开的一个实施方式的使用空气压力差探测系统的数据中心的一部分的示意性顶部平面图；

图2是根据本公开的另一实施方式的空气压力差探测系统的示意性立视图；

图3是根据本公开的又一实施方式的空气压力差探测系统的透视图；

图4是根据本公开的另一实施方式的空气压力差探测系统的横截面视图；

图5是根据本公开的实施方式的空气压力差探测系统的端视图；

图6是根据本公开的实施方式的空气压力差探测系统的横截面视图；

图7是示出作为在根据本公开的一个实施方式的空气压力差探测系统上施加的空气压力差的函数的活板偏转角的曲线；以及

图8是根据本公开的一个实施方式的空气压力差探测方法的流程图。

本发明的详细描述

仅为了说明的目的且不是限制一般性，现在将参考附图详细地描述本公开。本公开在其应用中不限于在下面的描述中阐述或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。本公开能够有其它实施方式并能够以各种方式被实践或实施。此外，在本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，且不应被视为限制性的。在本文中“including（包括）”、“comprising（包括）”、“having（具有）”、“containing（包含）”、“involving（含有）”及其变形的使用意味着包括在其后列出的项目及其等效形式以及额外的项目。

一般数据中心可容纳很多设备机架，例如由West Kingston,R.I.的美国电力转换公司在商标NetShelter^TM下出售的设备机架。每个设备机架可配置成包括适合于支撑电子设备例如计算、联网和电信设备的框架或壳体。设备机架在结构上是模块化的并可配置在行中，行可布置成使得冷空气穿过每个机架的前面被抽入，且由机架内的设备加热的空气穿过每个机架的后面被排出。行可进一步布置成使得一行中的每个机架的后面面向另一行中的每个机架的后面或设施壁，在行或壁之间有一些空间以允许空气循环。这样的空间有时被称为“热通道”，因为它松散地包含由数行设备机架排出的暖或热空气。在每行机架的前面的空间有时被称为“冷通道”，因为它提供被抽到每个机架中的冷空气的源。数据中心可包括设计成产生冷却的空气的用于管理设备和数据中心环境的操作温度的冷却系统。

当设备机架布置在开放空间内时，来自热通道的空气可与冷通道中的空气混合，因而增加在冷通道中提供的空气的温度。这可导致数据中心冷却系统必须产生额外的冷却空气来补偿冷通道中的增加的温度，并因此降低数据中心冷却系统的效率。因此，期望在热通道中严格地保持空气以便防止这样的混合出现并且还避免给冷却系统馈送过分暖或热的空气。已知使用保持系统围住热通道以建立用于隔离热通道与冷通道和数据中心的周围空气的空气保持区。一种保持系统包括设计成安装一行或多行设备机架用于将空气保持在热通道中的天花板和壁组件。因此，从设备机架排出的暖或热空气将被截留在空气保持区中并被禁止与周围空气混合。可例如通过经由排气导管、烟囱或其它空气循环设备从数据中心移除热空气来分开地管理这个截留的空气与周围空气。可选地，热空气可在被控制的体积中并以被控制的速率通过数据中心冷却系统来再次循环。

根据本公开的一个实施方式，当使用例如下面参考图1描述的空气保持系统建立空气保持区时，可能期望监测从热通道流到冷通道中的或周围空气空间的空气的量、空气的速率或两者。通过监测在周围空气区和空气保持区之间的空气流，可管理数据中心冷却系统以优化其能量效率，周围空气区是在空气保持区外部的区。特别是，因为穿过设备机架循环的空气被迫进入空气保持区的有限空间内，在空气保持区中的空气压力将高于保持区外部的空气压力。某个量的空气从保持区抽出以减小保持区内的空气压力，并使冷空气能够流入设备机架中。在周围空气区和空气保持区之间的空气压力差可用于计算从一个区流到另一区的空气的体积、速率或两者。例如，可基于某些因素例如冷通道中的空气的期望温度、热通道中的空气的测量温度和其它因素来关于能量效率、冷却要求或其它变量确定理想空气流。因此，应认识到，可通过测量在周围空气区和空气保持区之间的空气压力差来管理空气流。在2009年1月28日提交的标题为“METHODAND SYSTEM FOR DETECTION AIR PRESSURE NEUTRALITY IN AIRCONTAINMENT ZONES”的美国专利申请号2010-0186517中描述了一种用于探测空气压力差的技术，该专利由本公开的受让人拥有并通过引用被全部并入本文。

图1是根据本公开的一个实施方式的使用空气压力差探测系统的数据中心的一部分的示意性顶部平面图。通常在10处示出的是数据中心的一部分，其包括多个设备机架，每个设备机架在12处示出。每个设备机架12可容纳电子设备，例如计算机、服务器、电信交换机、网络路由器等。设备机架12布置在行中，使得每行机架的一侧（例如，后侧）面向相对行的机架的同一侧（例如，后侧）。在每对行之间的空气间隙可限定热通道14，其由于设备所产生的暖和热空气而被这样称呼，空气从每个机架的后侧排出到空气间隙中。热通道14可进一步由空气保持系统围住，以便隔离其中的空气与数据中心10的其余部分（例如，周围空气）。在一种布置中，冷空气进入每个机架的前侧，被抽入以冷却机架中的设备，并作为暖和热空气排出到热通道14中。

一个或多个冷却单元（每个在16示出）可布置在设备机架12之间以提供用于冷却设备、用于减少热通道14内的热的量或两者的冷却空气。例如，冷却单元16可配置成穿过冷却单元的后面从热通道14抽出暖空气，冷却暖空气，并穿过冷却单元的前面将冷却的空气排出到数据中心10中。穿过冷却单元16的空气流可由一个或多个风扇18补充。

热通道14可由形成热通道14中的空气的保持区的物理边界围住，物理边界包括例如天花板、壁或两者，例如在图1中的20处示出的面板。每个设备机架12从围绕设备机架12的前面的周围空气区抽入相对冷的空气。任何给定的设备机架12的期望空气流速率取决于设备、周围空气温度、由设备输出的热和其它因素，并可随着时间的过去而明显变化。穿过所有设备机架并进入空气保持区中的组合净空气流是高度可变的，且难以预测。因此，期望通过从空气保持区提取某个量的空气来管理空气流的速率和方向，在其中产生稍微负的空气压力，通过反压力最小化从空气保持区逸出到周围空气区中的热空气的量。这进一步产生将自然迫使来自周围空气区的冷空气穿过机架的空气压力差。通过操作冷却单元16以便以比从设备机架12进入空气保持区的热空气的速率稍微大的速率移除并冷却来自周围保持区的空气可实现能量经济，如图1中的箭头所指示的。

在空气保持区和周围空气区之间的校准泄露可使用如本文公开的空气压力差探测设备或越过空气保持区和周围空气区之间的边界而放置的其它空气流探测系统产生。本质上，设备允许经调节的量的空气在这两个区之间流动，并测量空气流的体积、速率或两者。可使用控制算法由配置成控制冷却单元16、风扇18或两者的操作的控制器使用这些测量结果，以维持在空气保持区和周围空气区之间的期望空气流。

可提供控制器22以控制设备机架12、冷却单元16或两者的操作。控制器22被示意性地示为能够控制数据中心10的全部部件，包括用于管理空气流和设备的冷却的部件。

图2示出空气压力差探测系统32的一个实施方式。系统32布置在热通道14的壁20内。壁20限定分离热通道14与周围空气区24的物理边界，并形成空气保持系统的一部分。因此，系统32可提供越过具有潜在地不同的压力的空气的区之间的边界的空气流动通路。可选地，系统32可布置在一个或多个设备机架12的侧面或后面内或在数据中心10内的任何适当位置上，其中物理边界实质上隔离热通道14与周围空气区24。

当空气保持区——包括热通道14——中的空气压力小于周围空气区24中的空气压力时，来自周围空气区的冷空气进入在主体34的第一开口端40处的空气压力差探测系统32，如箭头26所指示的。冷空气流经主体34并离开到在主体的第二开口端42处的热通道14，如箭头28所指示的，同时在每个区中的空气压力自然试图达到平衡。空气也在相反的方向上流动，进入主体34的第二开口端42，并例如在热通道14中的空气压力超过周围空气区24中的空气压力时离开第一开口端40。空气压力差探测系统32可包括用于使用例如机械紧固件、粘合剂或其它附接设备将主体34固定到壁20的法兰44。现在将更详细地描述空气压力差探测系统32的其它实施方式。

图3是空气压力差探测系统32的实施方式的透视图。主体34形成导管36或主体的内表面，其限定空气通路，当施加横跨空气通路的不同区的空气压力差时，空气流经该空气通路。应理解，导管36可被形成为不一定是直的管或管道（例如，导管可包括一个或多个弯曲部）。法兰44围绕主体34，并可用于将主体固定到壁或其它屏障。导管36包括至少两个开口，包括主体34的第一开口端40和第二开口端42，以便便于空气的不同区例如周围空气区24和空气保持区（例如，热通道14）之间的流体连通。空气压力差探测系统32还包括使用铰链48安装到主体34的活板46。活板46配置成当在闭合方位上时实质上封锁穿过导管36的空气通路，并且还配置成绕着铰链48的轴移动以允许变化体积的空气穿过空气通路。穿过空气通路的空气将通过使活板46绕着铰链48旋转而使活板46从闭合方位偏转。

空气压力差探测系统32还包括用于感测空气压力差的感测设备50。感测设备50包括光源52和多个光探测设备54，光源52可以是激光器。每个光探测设备54可以是光电二极管、LED或其它光模拟接收设备。在一个实施方式中，每个光探测设备54布置在一行中，如图3和5所示，虽然将理解，可利用其它布置和数量的光探测设备。光源52配置成至少使用光照射活板46的表面56的一部分。例如，光源52可将激光光束投射到表面56上。此外，表面56具有光反射特性，例如反射涂层、贴花膜或其它反射材料，使得从光源52到达表面的至少一些光从表面反射。根据反射定律，光将以相应于从光源52到达的光的入射角的反射角从表面56反射，入射角进一步与空气流经空气通路所引起的活板的偏转角相应。这个原理在图6中示出并在下面被描述。反射光可由一个或多个光探测设备54探测。哪个光探测设备54探测到反射光是活板46的角位置的函数，且光探测设备所探测的光可用于确定空气压力差，如下面将讨论的。

图4是空气压力差探测系统32的一个实施方式的横截面正视图，而图5示出该系统的端视图，活板36仅概略地示出以允许说明其它元件。系统32包括限定导管36的主体34。导管36限定空气通路，空气可穿过该空气通路从主体的第一开口端40流到第二开口端42，或在相反的方向上。系统32还包括用于将主体34安装到壁或其它屏障的法兰44。应认识到，法兰44仅仅代表一种类型的安装机构，以及可根据应用以类似的效用使用其它安装机构例如翼片、夹钳或轴环。感测设备50安装在导管36附近，并包括光源52和多个光探测设备54，例如上面参考图3描述的光探测设备。感测设备50可包括用于将光源52和基底60安装在一起并安装到主体34或其它安装点的承托架58。此外，光探测设备54安装到基底60，基底60可包括穿过基底形成的开口62以允许来自光源52的光穿过基底并进入空气通路。感测设备50可包括电连接以例如从控制单元（未示出）向感测设备提供功率和控制信号。

图6是空气压力差探测系统32的一个实施方式的功能示意图，且未按比例绘制。示出了主体34和限定空气通路的导管36，空气可在主体34的第一开口端40和第二开口端42之间流经空气通路。系统32包括使用铰链48安装到主体34的活板46，铰链48使活板能够绕着铰链轴自由地旋转，如箭头70所示的。活板46安装在导管36内。活板46可由重量轻的刚性材料或另一适当的材料制成。还示出周围空气区24和空气保持区14或热通道，每个区分别相对地位于主体34的第一开口端40和第二开口端42处。当主体34安装在壁或隔离空气保持区14与周围空气区24的其它屏障（未示出）中时，在这两个区之间交换的任何未控制的空气被迫穿过系统32的空气通路。

如上所述，在一个例子中，加热的空气一般通过位于每件设备上的冷却风扇、位于设备机架上的风扇和/或从数据中心中的其它地方例如从可位于数据中心中、设备机架内或之间或两者的冷气系统泵送到热通道中。迫使空气进入热通道的行动使空气保持区14中的空气压力相对于外部环境——包括周围空气区24——而增加，该热通道通过空气保持系统例如上面参考图1描述的空气保持系统与区域的其余部分隔离。压力增加的量是相对于离开空气保持区的空气的体积和速率的进入空气保持区14的空气的体积和速率、以及温度、大气压力、空气所施加的法向力和其它因素的函数。因为空气保持系统可配置成实质上是气密的，使用使空气从其逸出的仅仅有限的路径，由导管36限定的空气通路可以是使空气从空气保持区14离开到周围空气区24的唯一路径。然而应理解，例如当被控制量的空气从热通道移除用于再循环到周围空气区中或到数据中心的外部时，除了导管36以外还可利用其它出口路径。

此外，因为不同的空气压力的流体耦合区自然寻求平衡，空气将在空气保持区14和周围空气区24之间流动——每当在这两个区之间存在空气压力差时。空气流的方向取决于哪个区保持较高的空气压力，因为具有相对高的压力的空气将朝着相对低压力的区流动。在一个例子中，这由箭头26和28示出，这显示当周围空气区中的空气压力超过空气保持区中的空气压力时空气可从周围空气区24流到空气保持区14所穿过的路径。

当空气保持区14和周围空气区24内的空气压力处于平衡时，将没有空气流经系统32。这可被称为“中性”或“静止”状态。在一个实施方式中，主体34被安装，使得它定向成垂直于重力（在72示出）。活板46和铰链48可配置成使得活板自由地或以实质上小的阻力绕着铰链旋转。在所示配置中，在没有穿过空气通路的任何空气流的情况下，活板46的重量将使活板搁在由46a处的虚线表示的中性位置处。活板46可配置成使得当它静止时，空气通路实质上是“闭合的”或“被封锁的”。换句话说，当活板46在中性位置上时，试图穿过空气通路的任何空气将实质上被活板46阻挡，虽然空气通路将不一定是气密的。

当空气压力差存在于空气保持区14和周围空气区24之间时，空气将自然试图流经系统32的空气通路，如上所述。例如，如果周围空气区24中的空气压力大于空气保持区14中的空气压力，空气将试图通过第一开口端40从周围空气区流到导管36中，并通过第二开口端42出来而进入空气保持区中。如上所述，活板46在静止时实质上封锁空气通路。因此，当空气流试图流经空气通路时，空气流将逆着活板46施加力，使活板偏转并绕着铰链48旋转。活板46偏转的度数是空气流速和其它因素例如活板的重量和活板逆着空气所施加的阻力的量的函数。一般，活板46由刚性和轻质材料构成以实现在小范围的空气流速内的宽范围的旋转运动。此外，可以用将允许对于特定的应用校准旋转运动的量的方式选择活板46的材料和配置，该方式可取决于系统32的尺寸和设计空气流量。

根据实施方式的活板偏转函数的一个例子在图7中示出。在该图中，压力差（例如，在空气保持区和周围空气区之间）以水柱的英寸为单位显示在水平轴上，且活板偏转角以相对于中性位置（例如，零度）旋转的度数为单位显示在垂直轴上。在本例中，活板偏转函数被显示为曲线90，其实质上是线性的，虽然可利用其它函数。如可在图7中看到的，在一个实施方式中，活板可响应于范围在大约-0.06英寸和+0.06英寸水柱之间的差动空气压力而在大约-35度和+35度之间的整个范围内偏转。将认识到，本公开不应限于本文所引证的例子，以及利用本文所述的技术的空气压力差探测系统可适合于在各种配置及其改编中的各种差动空气压力范围。

再次参考图6，系统32还包括感测设备50，例如上面关于图4描述的感测设备。感测设备50包括光源52和安装在基底60上的多个光探测器54，基底60具有在其中位于基底的大约垂直中点处的开口62。开口62与光源52对齐，使得光源所发射的光可实质上无阻碍地穿过开口以照射活板46的表面56，如箭头74所示的。光从活板46的表面56反射，如箭头76所示的。反射光相对于光束74以光反射角α_r传播。光反射角α_r相应于活板偏转角α_f。根据反射和几何原理的定律，α_r=α_f。这是因为光束74相对于活板46的表面56的入射角（未标示）（其相应于活板偏转角α_f）等于相对于法向（例如，垂直）入射角（也未标示）的偏转角。如可在附图中看到的，光反射角α_r是由流经空气通路的空气所引起的活板偏转的度数的函数。

在图6中也示出由光源52发射的光从表面56朝着一个或多个光探测器54反射的一个例子。因此，一个或多个光探测器54可根据光反射角α_r、光探测器的配置和其它因素探测反射光。因此，可基于哪个光探测器54探测到反射光来确定活板偏转角α_f。例如，第一光探测器可探测大约二度的活板偏转角；第二光探测器探测六度的活板偏转角，等等。可通过调节位于例如基底60上的光探测器的数量、光探测器的间隔或两者来设置传感器设备50的分辨率。例如，如果光传感器紧密地放置在一起，则以较大的精确度探测活板偏转角将是可能的。可通过调节活板46和多个光探测器54之间的距离来设置传感器设备50的敏感度。例如，如果光探测器54放置得较接近活板46的表面56，则反射光将更聚焦（即，较少地散射）在光探测器上，提高传感设备50的响应和性能特征。

除了确定活板偏转角以外，还可基于例如活板偏转角α_f根据上面关于图7描述的已知或计算的函数来确定空气压力差。表示所确定的空气压力差的值可被呈现给控制单元（未示出）用于进一步处理（例如，作为在数据中心冷却系统内的气流控制算法的过程变量）。根据一个实施方式，系统32的分辨率是大约0.005英寸水柱。这被证明展示在一般数据中心内的空气保持区和周围空气区之间的预期操作压力差。

图8示出根据本公开的一个实施方式的确定空气压力差的方法100的流程图。方法100在块102开始。在块104，光束被投射到可移动构件。光束可以是例如激光光束或能够足够强大和为特定的应用聚焦的其它光束。光束可以可选地是另一类型的波形，例如声纳、超声波或具有方向特性的其它信号。

可移动构件可例如是布置在导管内的活板，导管适合于为其中的空气流提供通路，例如在上面关于图3描述的空气压力差探测系统32中。可移动构件配置成响应于系统32两端的空气压力差、穿过系统的空气流或两者而移动。将理解，可移动构件可包括其它物体，包括但不限于风向标、螺旋桨、风向袋、气窗、隔膜或配置成响应于空气压力差、空气流或两者的施加而移动的其它设备。可移动构件包括适合于从它反射光束的反射表面。反射光束相对于投射光束的角度是可移动构件的运动和位置的函数。

在块106，光束在它从可移动构件反射之后被探测到。反射光束可例如由传感器设备例如上面关于图3描述的传感器设备50探测。这样的设备包括用于产生光束的光源和布置成探测在多个位置处的反射光束的多个光探测器。例如，反射光束的位置将根据可移动构件的运动而变化，而每个光探测器配置成探测在固定位置处的光。因此，一个或多个光探测器可根据可移动构件的位置和从可移动构件的反射表面反射的光束的角度来探测反射光束。当可移动构件移动时，反射光束也相应地移动。以这种方式，可基于一个或多个光探测器中的哪个探测到反射光来确定可移动构件的位置。

在块108，基于所探测的光束来确定空气压力差。可使用使所探测的光束与例如上面关于图7描述的多个空气压力差值之一相关的函数来确定空气压力差。过程在块110结束。

这样描述了本公开的至少一个实施方式后，本领域中的技术人员将容易想到各种更改、修改和改进。这样更改、修改和改进被规定为在本公开的范围和精神内。例如，上面描述的活板可由对空气流经系统的导管作出响应并配置成在可预测的方向上反射光的任何可移动构件代替。此外，活板和传感设备相对于彼此和相对于主体的布置和方位可不同于所述实施方式，因为空气压力差可使用系统的可选设计（例如，使用在过顶感测设备而不是位于导管的一端附近的感测设备）来确定。因此，前述描述仅作为例子且并没有被规定为限制性的。本公开的限制仅在下面的权利要求和其等效形式中限定。

Claims

1.一种空气压力差感测系统，包括：

导管，其限定空气通路，当跨所述空气通路的不同区施加空气压力差时，空气流经所述空气通路；

活板，其在所述导管内被枢转地连接，所述活板配置成响应于所述空气流经所述空气通路而绕着枢转轴移动；以及

感测设备，其安装在所述空气通路附近，并与所述活板分离，所述感测设备配置成感测所述活板绕着所述枢转轴的角位置，所述活板的所述角位置是所述空气压力差的函数。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述感测设备还配置成通过探测来自所述活板的表面的反射光来感测所述活板绕着所述枢转轴的所述角位置。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述感测设备包括配置成使用光照射所述活板的表面的至少一部分的发光单元。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述发光单元包括激光器。

5.如权利要求3所述的系统，其中所述感测设备还包括用于探测所述反射光的多个光探测器。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述多个光探测器中的至少一个是光电二极管。

7.如权利要求5所述的系统，其中所述多个光探测器布置成使得所述感测设备感测在所述活板的角位置的范围内的所述活板的角位置。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述活板的所述角位置的所述范围相应于在大约-0.060英寸水柱和大约+0.060英寸水柱之间的空气压力差的范围。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述活板的所述角位置相应于中性位置，当所述空气压力差大约为零时，所述活板搁在所述中性位置处。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述活板响应于其上的重力的效应而搁在所述中性位置处。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述导管的所述空气通路与空气保持区和周围空气区流体连通，否则，所述空气保持区和所述周围空气区实质上彼此隔离。

12.如权利要求1所述的系统，还包括处理单元，所述处理单元耦合到所述感测设备并配置成基于所述活板的所感测的角位置来确定所述空气压力差。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述处理单元还配置成基于所述空气压力差来调节在所述空气保持区和所述周围空气区之间流动的空气的平衡。

14.一种用于确定空气压力差的方法，所述方法包括：

朝着可移动构件的反射表面投射光束，所述可移动构件响应于空气流经空气通路而移动，所述空气流通过所述空气压力差而引入；

在所述光束从所述可移动构件的所述反射表面反射之后使用多个光探测器中的至少一个探测所述光束；以及

基于所探测的光束来确定所述空气压力差。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述空气通路与空气保持区和周围空气区流体连通，否则，所述空气保持区和所述周围空气区实质上彼此隔离。

16.如权利要求15所述的方法，还包括基于所述空气压力差来调节在所述空气保持区和所述周围空气区之间流动的空气的平衡。

17.如权利要求14所述的方法，其中所述多个光探测器中的每个相应于多个预先确定的空气压力差值中的一个。

18.如权利要求17所述的方法，其中确定所述空气压力差包括识别相应于探测所述光束的所述多个光探测器中的所述至少一个的所述多个预先确定的空气压力差值中的所述一个。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述可移动构件响应于所述空气流经所述空气通路而移动到确定的位置，且其中所述确定的位置是所述空气压力差的函数。

20.如权利要求19所述的方法，其中当所述空气压力差大约为零时，所述可移动构件搁在中性位置处。