DE69916249T2

DE69916249T2 - Verfahren zur wasserdetektion an einer oberfläche

Info

Publication number: DE69916249T2
Application number: DE69916249T
Authority: DE
Inventors: Charles Stuart West Bridgford MURRAY
Original assignee: Lattice Intellectual Property Ltd
Current assignee: Lattice Intellectual Property Ltd
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: CA2318793A1; DE69916249D1; EP1055113B1; AU2174699A; ATE263966T1; US6680479B1; WO1999040412A1; GB9802473D0; EP1055113A1; DK1055113T3; JP2002502965A; AU744111B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen des Vorhandenseins von Wasser an einer Oberfläche.
Das Verfahren kann dazu verwendet werden, um das Vorhandensein von Wasser an einer inneren Oberfläche einer Kraftstoffgashauptleitung oder -rohrleitung zu erfassen, um das Eindringen von Wasser in die Hauptleitung oder Rohrleitung anzuzeigen.
Die Druckschrift GB-A-2 008 745 offenbart ein Spektrophotometer zur Bestimmung des Inhalts einer bestimmten Komponente in einer Mixtur, beispielsweise zur Bestimmung des Dampfgehalts eines Materials. Die Ergebnisse von derartigen Analysen können für verschiedene Zwecke verwendet werden, wie beispielsweise für die Prozesssteuerung oder um toxische oder exklusive Gaskonzentrationen zu messen bzw. zu erfassen. Der Spektrophotometer richtet Strahlung von einer Lampe in Richtung eines drehbaren Filterrades, in welchem zwei enge Bandpassfilter angebracht sind. Das Filterrad ist derart angepasst, dass es sich dreht, so dass die Strahlung von der Lampe abwechselnd durch jeden der beiden Filter hindurchläuft und somit eine Probe abwechselnd Strahlung mit den Wellenlängen der beiden Filter aufnimmt. Die gefilterte Strahlung der entsprechenden Frequenz wird von der Probe reflektiert und von einer photosensitiven Zelle aufgenommen. Ein Differentialmessschaltkreis misst den Unterschied zwischen der Menge der Strahlung bei den Frequenzen, welche durch die Filter hindurch verlaufen.
Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren zur Erfassung des Vorhandenseins von Wasser auf einer Oberfläche vorgeschlagen, wobei das Verfahren das Aussenden eines optischen Signals, welches zumindest eine erste Wellenlänge und eine zweite Wellenlänge aufweist, wobei beide Wellenlängen von Wasser absorbiert werden, wobei jedoch die erste Wellenlänge in einem größeren Ausmaß als die zweite Wellenlänge absorbiert wird, so dass die zweite Wellenlänge für eine Referenz sorgt, ein Ausrichten des optischen Signals auf eine Oberfläche, von welcher das Signal reflektiert wird, ein abwechselndes Hindurchführen des reflektierten Signals durch einen ersten optischen Filter, durch welchen im wesentlichen lediglich ein optisches Signal der ersten Wellenlänge hindurch passiert, und durch einen zweiten optischen Filter, durch welchen im wesentlichen lediglich ein optisches Signal der zweiten Wellenlänge hindurch passiert, und ein Beobachten aufweist, wenn die Stärke eines Signals, welches von dem ersten optischen Filter ausgegeben wird, sich in einer vorbestimmten Art und Weise von der Stärke der Referenz unterscheidet, welche durch den zweiten optischen Filter verläuft, um das Vorhandensein von Wasser auf der Oberfläche aufzuzeigen.
Die Erfindung wird im weiteren nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
1 ist eine diagrammartige Darstellung, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung;
2 ist eine Teilansicht der Vorrichtung von 1 entlang des Pfeils 2;
3 ist eine diagrammartige Darstellung der Stärken der optischen Signale, welche durch den ersten optischen Filter und den zweiten optischen Filter der Vorrichtung von 1 übermittelt werden bzw. verlaufen, und
4 ist eine diagrammartige Darstellung wie die Vorrichtung von 1 zur Inspektion eines Inneren eines Rohrs für das Vorhandensein von Wasser angeordnet sein kann.
Mit Bezug auf 1 umfasst eine Vorrichtung 2 zur Erfassung des Vorhandenseins von Wasser an einer Oberfläche, beispielsweise an einer inneren Oberfläche von z. B. einem Rohr oder einer Hauptleitung bzw. einer Rohrleitung, welche Gas, beispielsweise Kraftstoffgas befördern kann, eine Erfassungseinheit 4 und einen Indikator bzw. eine Anzeigeeinrichtung 6. Die Erfassungseinheit 4, welche innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 8 untergebracht ist, das mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, weist eine optische Quelle 10 auf, um ein optisches Signal im Infrarotwellenbereich auszusenden bzw. zu emittieren. Die Quelle 10 kann beispielsweise eine Filament – Glühlampe sein. Das optische Signal umfasst Infrarotwellenlängen, welche von Wasser absorbiert werden, wobei jedoch einige dieser Infrarotwellenlängen in einem größeren Ausmaß von Wasser absorbiert werden als andere dieser Infra rotwellenlängen. Die Anordnung ist derart vorgesehen, dass das emittierte Infrarotsignal durch bzw. von einer Oberfläche 12 reflektiert wird (diffus reflektiert wird), beispielsweise an einer inneren Fläche einer Rohrwandung 14 auf einen Spiegel oder einen anderen Reflektor 16, welcher derart angeordnet ist, dass dieser lediglich ein reflektiertes Signal und nicht ein direktes Signal von der Quelle 10 aufnehmen kann. Von dem Reflektor 16 folgt das reflektierte Signal einem Pfad 18 durch eine Fokussierungslinsenanordnung 20, und wobei dieses auf eine Infraroterfassungseinrichtung 22 abgebildet wird, welche aus Bleisulfid aufgebaut sein kann, wobei ein elektrisches Signal auf die Leitung 24 bzw. in der Leitung 24 generiert wird, welches die Stärke bzw. Höhe oder Intensität des Infrarotsignals repräsentiert, das auf den Detektor bzw. die Erfassungseinrichtung 22 einfällt. Das Signal an der Leitung 24 wird in eine elektronische Steuereinrichtung 26 eingegeben.
Innerhalb des reflektierten Signalpfads 18 ist ein Zerhacker bzw. Chopper 28 dazwischen angeordnet bzw. eingeschoben, welcher von einem elektrischen Motor 30, beispielsweise einem Schrittmotor, gedreht wird und eine Scheibe aufweist, wie in 2 gezeigt, welche mit zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen oder Fenstern 32 ausgebildet ist, wobei eines von einem optischen Filter 34 belegt bzw. besetzt ist und das andere von einem optischen Filter 36 besetzt bzw. belegt ist. Der Filter 34 passiert lediglich bestimmte Infrarotwellenlängen und der Filter 36 passiert lediglich andere Infrarotwellenlängen. All diese Infrarotwellenlängen werden von Wasser absorbiert, wobei jedoch diejenigen, welche durch den Filter 34 passieren, in einem größeren Ausmaß von Wasser absorbiert werden als diejenigen, welche durch den Filter 36 passieren. Die Infrarotwellenlängen, welche durch den Filter 34 passieren, haben eine Wellenlänge von im wesentlichen 1.900 nm (Nanometern). Das Signal, welches durch den Filter 34 passiert, wird im nachfolgenden als "Wasserobservationssignal" bezeichnet. Die Infrarotwellenlängen, welche den Filter 36 passieren (und von Wasser zu einem geringeren Anteil als das Wasserobservationssignal absorbiert werden) dienen als Referenzsignal. Die Infrarotwellenlänge, welche den Filter 36 passiert, kann im wesentlichen 2.200 nm betragen. Ein Infrarotsignal mit einer Wellenlänge von im wesentlichen 2.200 nm wird weder von Wasser noch von Ethylenglykol (welches zu natürlichem Gas in dem Vereinigten Königreich hinzugefügt wird, um die Effektivität der Gasdichtungen beizubehalten, welche an den Passungen bzw. Zusammenbauten verwendet werden, die mit den Gashauptleitungen ver bunden sind) in dem selben Ausmaß wie ein Signal mit einer Wellenlänge von 1.900 nm absorbiert.
Wenn sich der Chopper 28 dreht (in Richtung von Pfeil A in 2), ist der optische Filter 34 in dem Signalpfad 18 für eine kurze Zeit eingeschaltet und daraufhin nach einer etwas längeren Periode ist der optische Filter 36 in dem Pfad 18 für eine ähnliche Zeit wie für den Filter 34 eingeschaltet bzw. eingeschoben. Die Stärke oder Intensität des Wasserobservationssignals, wenn dieses nicht von Wasser absorbiert wird, kann im wesentlichen die gleiche wie für das Referenzsignal sein. Wenn dementsprechend Wasser nicht vorhanden ist, reagiert bzw. spricht der Detektor bzw. die Erfassungseinrichtung 22 auf das Wasserobservationssignal und das Referenzsignal im wesentlichen ähnlich an und gibt im wesentlichen dasselbe Ausgangssignal an die Leitung 24 aus. Als Folge davon kann die Steuereinrichtung 26 identifizieren, welches Signal, das Referenzsignal oder das Wasserobservationssignal, von der Erfassungseinrichtung 28 beobachtet worden ist, wobei ein Marker bzw. eine Markierung 38 vorgesehen ist, welche mit dem optischen Filter 34 korrespondiert und an welchem ein Sensor 40 angeordnet ist, um entsprechend zu reagieren bzw. zu antworten. Wenn der Marker 38 den Sensor 40 passiert, empfängt die Steuereinrichtung 26 ein Signal von dem Sensor, welches anzeigt, dass das Signal vorliegt, wobei die Steuereinrichtung von der Erfassungseinrichtung 22 das Signal aufnimmt, welches dem Wasserobservierungssignal entspricht, wobei die Steuereinrichtung 26 dies derart versteht, dass das nächste Signal, welches von der Erfassungseinrichtung 22 aufgenommen wird, dem Referenzsignal entspricht bzw. mit ihm korrespondiert. Somit kann die Steuereinrichtung 26 zwischen dem Wasserobservationssignal und dem Referenzsignal unterscheiden.
Die Steuereinrichtung 26 beobachtet die Stärke oder Intensität des Wasserobservationssignals und wiederum des Referenzsignals abwechselnd. Der beobachtete Wert des Referenzsignals wird in der Steuereinrichtung 26 durch den beobachteten Wert des Wasserobservationssignals geteilt, und der Quotient ist im wesentlichen einheitlich, wenn Wasser nicht vorhanden ist. Wenn jedoch der Quotient größer als die Einheitlichkeit ist, wenn Wasser vorhanden ist, um den Wert des erfassten Wasserobservationssignals durch Absorbieren von zumindest einem Teil der Signale durch Wasser zu reduzieren. Wenn der Quotient den Wert des Wasserobservationssignals überschreitet, sendet die Steuereinrichtung 26 ein Signal zu dem Indikator bzw. der Anzeigeeinrichtung 6, um dahingehend für eine Anzeige zu sorgen, dass das Vorhandensein von Wasser erfasst worden ist.
3 zeigt die Variation in der Stärke bzw. Höhe W des Wasserobservationssignals mit Bezug auf die Zeit t, welches von der Erfassungseinrichtung 22 erfasst worden ist, und zeigt über den gleichen Zeitrahmen die Variation in der Höhe R der Signale in Bezug auf die Zeit t, welche von der Erfassungseinrichtung bzw. dem Detektor aufgenommen worden sind. Ursprünglich sind die Werte von W und R die gleichen, nämlich x, so dass x/x = 1 oder einheitlich, wodurch das Nichtvorhandensein von Wasser angezeigt wird.
Jedoch fällt der Wert von W bei einer Zeit t1 und danach auf x/a, wobei a eine Anzahl größer von 1 ist und wobei der Wert von R auf x/b fällt, wobei b eine Anzahl kleiner als a ist, so dass
ist, wobei die Einheitlichkeit überschritten wird, wodurch das Vorhandensein von Wasser angezeigt wird.
Der Chopper bzw. Zerhacker 28 kann mit jeglicher Geschwindigkeit angetrieben werden, wobei je schneller dieser rotiert, desto größer wird die Auflösung.
Die Verwendung eines Referenzsignals als ein Vergleich bedeutet, dass die Antwort der Vorrichtung derart ist, dass Wasser durch die Variation in den reflektierenden Eigenschaften an der Oberfläche 12 nicht beeinflusst wird, oder wenn eine Versetzung der Vorrichtungsteile relativ zueinander vorliegt, da sowohl das Referenzsignal als auch das Wasserobservationssignal jeweils gleich beeinflusst sind.
Die Vorrichtung 2 kann hinsichtlich der Oberfläche 12 bewegt werden, um das Vorhandensein von Wasser an verschiedenen Stellen an der Oberfläche zu überwachen bzw. zu beobachten.
In 4 ist die Erfassungseinheit 4 gezeigt, welche entlang dem inneren des Rohrs 14 an einen ausziehbaren oder Teleskop-Stützrahmen oder Arm 46 bewegt wird, welcher den Indikator bzw. die Anzeigeeinrichtung 6 an dem anderen Ende trägt.

Claims

Verfahren zur Erfassung des Vorhandenseins von Wasser auf einer Oberfläche (12), wobei das Verfahren das Aussenden eines optischen Signals, welches zumindest eine erste Wellenlänge und eine zweite Wellenlänge aufweist, wobei beide Wellenlängen von Wasser absorbiert werden, wobei jedoch die erste Wellenlänge in einem größeren Ausmaß als die zweite Wellenlänge absorbiert wird, sodass die zweite Wellenlänge für eine Referenz sorgt, ein Ausrichten des optischen Signals auf eine Oberfläche (12), von welcher das Signal reflektiert wird, ein abwechselndes Hindurchführen des reflektierten Signals durch einen ersten optischen Filter (34), durch welchen im wesentlichen lediglich ein optisches Signal der ersten Wellenlänge hindurch passiert, und durch einen zweiten optischen Filter (36), durch welchen im wesentlichen lediglich ein optisches Signal der zweiten Wellenlänge hindurchpassiert, und ein Beobachten aufweist, wenn die Stärke eines Signals, welches von dem ersten optischen Filter ausgegeben wird, sich in einer vorbestimmten Art und Weise von der Stärke der Referenz unterscheidet, welche durch den zweiten optischen Filter verläuft, um das Vorhandensein von Wasser auf der Oberfläche aufzuzeigen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das optische Signal ein Infrarot Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der erste und der zweite optische Filter (34), (36) gedreht werden.
Verfahren nach Anspruch 2, oder nach Anspruch 3 wenn dieser von Anspruch 2 abhängt, wobei den ersten optischen Filter (34) im wesentlichen ein Infrarot Signal mit einer Wellenlänge von im wesentlichen 1900 nm passiert.
Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 4, oder Anspruch 3 wenn dieser von Anspruch 2 abhängig ist, wobei den zweiten optischen Filter (36) im wesentlichen lediglich ein Infrarot Signal mit einer Wellenlänge von im wesentlichen 2200 nm passiert.