JP5824207B2 - 多波長温度計 - Google Patents
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Description
本発明は、全般的に熱測定システムに関し、より詳細には、多波長温度計に関する。
高温環境及び／又は高圧環境において実際の構成部品の温度を測定する現在の手法には、欠点がある。
高温構成部品の温度をモニタする１つの手法は、エンジンを離れる気体の温度を間接的に測定し、これを構成部品の温度の指標として用いることである。しかし、間接的温度測定技術は比較的不正確であり、構成部品の温度を直接測定する手法が提案されてきた。
構成部品の絶対温度を測定する別の手法は、熱電対を使用することによる。しかし、これらの種類の過酷な環境における温度測定は、不確定な放射損失や、熱電対を実際の構成部品及び／又は気体環境内に侵入させることに起因する熱電対の短い耐用年数のために制限される。さらに、これらの侵入的測定方法は、ガスタービンの運転など、運転にあまり役に立たない単一点での温度情報を提供するだけである。
赤外線放射温度計とも呼ばれる高温計が、物体の非接触式温度測定を実現し、種々の産業プロセス、科学プロセス及び商業プロセスにおいて、物体の温度を推定するのに使用されてきた。用いられてきた高温測定の技術の１つは、多波長高温測定である。この技術では、物体によって多波長で放出される放射をサンプリングし組み合わせることにより、物体の絶対温度が決定される。
この種の環境で温度を測定するための別の技術は、レーザを使用することである。レーザは、精度の利点をもたらす可能性があるが、レーザ自体の欠点、すなわち高コスト、感度の増進、及び頻繁な再調整（ｒｅｔｕｎｉｎｇ）の必要もある。さらに、これらの技術のいずれも、これらの構成部品が存在することが多い気体環境の温度を同時に測定することができない。
ある過酷な環境において温度を測定するための別の複雑な要素は、ある燃焼領域（例えば、航空機のエンジン）内に任意の種類のデバイスを付加することが高度に規制されていることである。例えば、連邦航空宇宙局（ＦＡＡ：Ｆｅｄｅｒａｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）は、タービン領域内にどのようなデバイス、部品等を配置してもよいかを制限している。したがって、規制制限に対処するには受動温度測定がより望ましい可能性があるが、その測定は技術的に限界がある。
したがって、特に過酷な環境における温度測定の改善が、引き続き求められている。
本発明は、改良型の多波長温度計を提供することにより、上記欠点の少なくともいくつかを克服する。より具体的には、本発明の態様が、熱測定システムと、温度を直接測定する方法と、温度を測定するためのコンピュータプログラム製品と、温度を測定するためのアプリケーションを展開する方法とを提供する。
したがって、本発明の一態様によれば、熱測定システムが、光収集デバイスと、光収集デバイスと通信する検出システムとを含み、検出システムは、第１の検出サブシステムと第２の検出サブシステムとを含み、第１の検出サブシステムは、物体の表面からの光を検出するように構成されており、さらに、第２の検出サブシステムは、表面からの光と気体とを検出するように構成されている。
本発明の別の態様によれば、熱測定システムが、光収集デバイスと、光収集デバイスと通信する検出システムとを含み、検出システムは、気体からの光強度を検出するように構成されている。
本発明の別の態様によれば、温度を直接測定する方法が、物体の表面から気体を通して光を収集するステップと、物体の表面の温度を受信するステップ及びそれを測定するステップのうちの１つと、収集した光及び物体の表面の温度に基づいて、気体の温度を測定するステップとを含む。
本発明の別の態様によれば、温度を直接測定する方法が、気体から光を収集するステップと、収集した光に基づいて、気体の温度を測定するステップとを含む。
本発明の別の態様によれば、コンピュータプログラム製品が、温度を測定するためにコンピュータ可読媒体上に格納されており、コンピュータ可読媒体は、物体の表面から気体を通して光を収集するステップと、物体の表面の温度を受信するステップ及びそれを測定するステップのうちの１つと、光及び温度に基づいて、気体の温度を測定するステップとを実施するためのプログラムコードを含む。
本発明の別の態様によれば、温度を測定するためのアプリケーションを展開する方法が、物体の表面から気体を通して光を収集し、物体の表面の温度を受信すること及びそれを測定することのうちの１つを行い、光及び温度に基づいて、気体の温度を測定するように動作可能であるコンピュータインフラを用意するステップを含む。
本発明の種々の他の特徴及び利点が、以下の詳細な説明及び図面から明らかになるであろう。
本図面は、本発明を実施するために現在検討されている一実施形態を示す。
本明細書で詳細に論じられている通り、本発明の実施形態が、妨げられずに（すなわち、ほとんど又は全く吸収されずに）気体を通過する、物体の表面から放出される光の波長（多くは多波長）をサンプリングする一方、気体により部分的に吸収され、通過した気体に基づく痕跡と共に再放出される光の波長をさらにサンプリングすることにより、気体及び物体の温度（通常は高温）を（多くは同時に）測定するための非接触手段を提供する改良型の熱測定システム（又は改良型の多波長温度計）を含む。他の実施形態では、熱測定システムは、気体の温度を測定することができ、一方、物体表面の温度は、他の手段により（例えば、データベースから）提供される。したがって、本発明の態様が、エンジン作動中に、リアルタイムの表面温度及び気体温度を同時に提供することができる。
この受動的吸収分光法は、それが、（レーザを使用することに対して）物体の高温表面をエミッタとして受動的に使用する点で利点をもたらし、利用可能なボアスコープポートを使用して、光収集プローブを使用し、発光を検出してもよい。得られる正確な温度情報が、性能（例えば、ブレード／羽根の性能）のモニタ及び確認を補助し、燃焼器性能の最適化を補助する。
最終的に、本発明の態様が、例えば製品提供（例えば、タービンに関して、航空機エンジンに関して等）、スタンドアロンの製品、サービス提供、及び／又はサービス提供の要素として使用されてもよい。定常状態温度データ及び過渡温度データの両方が得られ、局所の燃焼器性能及び構成部品の健全性を追跡し測定するのに使用されてもよい。本発明の態様が、たとえ実際の気体及び物体から遠く離れていてもよい。例えば、本発明の態様を使用するコンピュータシステムが、遠く離れた位置にあってもよく、フロッピディスク上にあってもよく、かつ／又はインターネットを介して利用可能であってもよい。
ここで図１を参照すると、図１は、本発明の実施形態による熱測定システムすなわちシステム１０のブロック図である。システム１０は、光９２を放出している物体９０を含む。光９２は、システム１０へ向かって単数又は複数の気体８０を通過する。放出された光９２は気体８０を通過し、光学系２０により光９４が収集される。光学系２０から、光は、検出システム４０へ伝播している。図３Ａから３Ｃまでを参照して以下に詳細に記載される検出システム４０の実施形態が、較正アナログ信号９６を発する。較正アナログ信号９６は、データ収集システム５４をさらに通過し、このデータ収集システムは、デジタル信号９７を出力するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）調節器を含んでいてもよい。Ａ／Ｄ調節器２４は、信号品質を向上させるようにさらに構成されていてもよい。デジタル信号９７は、最後に、コンピュータインフラ１０２内のコンピュータシステム１００に入力され、コンピュータシステムは、信号９７を処理し、物体９０及び／又は気体８０の放射率スペクトル及び温度を出力する。例えば、コンピュータシステム１００は、アルゴリズムを使用して信号を処理し、気体８０の温度を提供するように構成されている。
本発明は、本発明の処理タスクを実施する任意の特定のプロセッサに限定されないことに留意されたい。本明細書で使用されている用語「プロセッサ」は、本発明のタスクを実施するのに必要な計算又は算定を実施することができる任意のマシンを意味するものとする。用語「プロセッサ」は、出力を生成するための所定の規則に従って、構造化入力を受け入れること及びその入力を処理することができる任意のマシンを意味するものとする。また、本明細書で使用されている語句「ように構成されている」は、当業者には当然のことながら、プロセッサが、本発明のタスクを実施するためのハードウェア及びソフトウェアの組合せを備えることを意味することに留意されたい。
熱測定システム１０は、種々の環境において、気体８０及び／又は物体９０の表面の温度を測定するのに使用されてもよい。限定ではなく例として、物体９０は、事実上、任意の静止物体もしくは移動物体、又はそれらの何らかの組合せであってもよい。例えば、静止物体は、ガスタービンの任意の１つの又は１つより多い高温気体経路構成部品、例えば燃焼器内筒、タービンノズル、タービンステータ、タービンアフタバーナ等であってもよい。同様に、移動物体の例は、通常は過酷な環境内の任意の横断物体又は回転物体であってもよい。回転物体の例は、タービンブレードであってもよい。横断物体の例は、ピストンであってもよい。熱測定システム１０が温度を測定するのに使用される可能性がある物体９０が、本明細書に列挙されている例示的実施形態以外の物体であってもよいことは、明らかである。本発明の態様が、過酷な環境（例えば、高温）における温度測定に利点をもたらす。システム１０は温度を測定してもよく、物体９０の表面の温度は、約５００°Ｆから約３０００°Ｆの範囲内であり、かつ／又は気体８０の温度は、約５００°Ｆから約４０００°Ｆの範囲内である。
同様に、熱測定システム１０は、種々の気体８０の温度を測定するのに使用されてもよい。通常の燃焼環境では、システム１０は、気体８０が例えば二酸化炭素（ＣＯ２）、蒸気（Ｈ２Ｏ）、炭化水素（例えば、天然ガス、気化ジェット燃料、ディーゼルガス等）、又はそれらの何らかの組合せである場合に使用されてもよい。他種の気体は、システム１０による場合と同様に測定されてもよい。同様に、熱測定システム１０は、種々の加圧環境で使用されてもよい。例えば、気体８０が存在する環境（例えば、燃焼室）の圧力は、いくつかの実施形態では少なくとも約３気圧、又は他の実施形態では少なくとも約５気圧等であってもよい。他の実施形態では、圧力は、大気圧、真空下などにあることができる。
図２Ａは、光が物体９０から気体８０まで通過する（例えば、図１参照）時に光の波長と対比した発光を示す曲線７０を示す。本発明の態様は、曲線７０上の情報を用いる。曲線７０が示す通り、ある波長又は強度の光が、気体８０により最小限に吸収、放出されて（ほとんど又は全く吸収、放出されずに）気体８０を通過する。これらの領域（すなわち、最小限の気体の吸収／放出領域）のいくつかは、図２Ａにローマ数字Ｉで示されている。同様に、ある波長又は強度の光が気体８０を通過し、気体８０により実質的に吸収、放出される。これらの領域（すなわち、実質的な気体の吸収／放出を伴う領域）のいくつかは、図２Ａにローマ数字ＩＩで示されている。
さらに、図２Ａ及び図２Ｂに７２として示されている約４μｍから約５μｍまでの波長で、気体８０は、特定の実施形態においてその波長範囲で検出される可能性がある光を放出、吸収する。
図２Ｂは、波長と対比した発光を示す曲線７０を示す。本発明の態様は、曲線７０上の情報を使用する。システム１０は、約０．５μｍから約１０μｍまでの波長を有する可能性がある（例えば、物体９０の表面からの、かつ／又は気体８０により吸収、放出される）光を収集し、使用する。本実施形態に示されている通り、特定の単数又は複数の気体８０（例えば、図１参照）に応じて、ＩＩで画定されている領域（図２Ａ）の少なくとも１つと合致する検出範囲を有する検出器７６がシステム１０内で使用される。７６で示されている３つの矢印が、波長又は波長範囲を示しており、特定の気体８０により実質的に吸収、放出される光を検出する３つの検出器が使用されてもよい。同様に、特定の単数又は複数の気体８０に応じて、Ｉで画定されている領域（図２Ａ）の少なくとも１つと合致する検出範囲を有する検出器７４がシステム１０内で使用される。７４で示されている４つの矢印が波長又は波長範囲を示しており、特定の気体８０により最小限に吸収、放出される光を検出する４つの検出器が、使用されてもよい。検出点７４、７６の他の構成及び数が本発明で使用されてもよいことは、明らかである。このように、本発明の態様に基づいて、気体が光を実質的に吸収、放出する所に対応する特定の検出波長（又は範囲）を有する１つ又は複数の検出器（例えば、「気体」検出器と称される）が選択されてもよい。同様に、本発明の態様に基づいて、気体が光を最小限に吸収、放出する所に対応する特定の検出波長（又は範囲）を有する１つ又は複数の検出器（例えば、「物体」検出器と称される）が選択されてもよい。このようにして、システム１０（図１）は、光を収集し、最終的に気体８０の温度及び／又は物体９０の温度を測定することができる。
図３Ａは、図１に参照される光学系２０及び検出システム４０の例示的構成を示す。気体８０は、光９４を吸収しそれを光学系２０に向けて放出する。光９４の部分（すなわち特定の波長）は、妨げられずに（すなわち気体８０により吸収、放出されずに）物体９０の表面からである。同様に、光９４の部分（すなわち特定の波長）は、物体９０の表面から放出されるが、気体８０により吸収、放出される。いずれにしても、光９４は、光学系２０により収集され、次いで、検出システム１４０を通過する。この特定の実施形態では、検出システム１４０は、光ファイバ４４経由で複数の検出器と接続されているかもしくは光通信するデマルチプレクサ４２又は同様のデバイスを含む。デマルチプレクサ４２は、光学系２０により収集された光を別々の波長に効果的に分割する。検出器は、少なくとも１つの物体検出器５０と少なくとも１つの気体検出器６０とを含む。光学系２０は、例えばファイバ２４経由で検出システム４０と接続されている光収集デバイス２２を含んでいてもよい。物体検出器５０は、単一の、複数の又は配列の、適切な検出器を含んでいてもよい。同様に、気体検出器６０は、単一の、複数の又は配列の、適切な検出器を含んでいてもよい。４つの物体検出器５０と２つの気体検出器６０との構成が図３Ａに示されているが、本発明の態様に基づいて他の構成が企図されていることは明らかである。検出システム１４０は、コンピュータシステム１００に接続されている。図２の両方及び３Ａを参照すると、デマルチプレクサ４２は、光学系２０により受け取られた光を、光の少なくとも一部が７４と呼ばれる領域からでありかつ光の少なくとも一部がＩと呼ばれる領域（図２Ａ）からであるように、放出曲線（図２Ａ及び２Ｂ）の１つ又は複数の部分又は範囲に分割するように構成されて（例えば、大きさに作製されて）いてもよい。例えば、図３Ａに示されている通り、デマルチプレクサ４２は、４つの異なる物体検出器５０と２つの異なる気体検出器６０とが放出曲線に沿った異なる点で光を検出するように構成されているように、光を６つの異なる波長又は波長範囲に分割してもよい。このようにして、気体検出器６０とデマルチプレクサ４２とは、特定の気体８０が光を吸収、放出する領域ＩＩ（図２Ａ）内で気体検出器６０が光を検出しているように構成されている。同様に、物体検出器５０とデマルチプレクサ４２とは、物体９０の表面からの光９２（図１）が特定の気体８０を通過する場合にその気体が光を実質的に吸収及び／又は放出しない領域７４内で物体検出器５０が光を検出しているように構成されている。このようにして、検出システム４０は、物体９０の表面から放出される光及び気体８０により吸収及び／又は放出される光の両方に対応する光の複数の波長を検出することができる。検出システム１４０により検出される光によりもたらされる情報から、システム１０は、気体８０の温度及び／又は物体９０の表面の温度を測定することができる。別の実施形態では、デマルチプレクサ４２と気体検出器６０とは、範囲７２（すなわち約４μｍから約５μｍ）内の光が検出されるようにさらに構成されていてもよい。
図３Ｂは、図１に参照される光学系２０と検出システム４０との別の例示的構成を示す。気体８０は、物体９０の表面から放出される光９２からのある波長（又は範囲）の光を吸収しそれを放出する。同様に、物体９０の表面から放出される光のある波長が、気体８０により最小限に妨げられて到達する。いずれにしても、光９４は光学系２０を通過する。光９４は、光学系２０により収集され、次いで、検出システム２４０を通過する。この特定の実施形態では、検出システム２４０は、適切な手段（例えば、光ファイバ）４４経由で複数の検出器と接続されているか又は光通信する光セパレータ４６（例えば、ビームスプリッタ等）を含む。光セパレータ４６は、光学系２０により収集された光を別々の光路に効果的に分割する。検出器は少なくとも１つの物体検出器５２と少なくとも１つの気体検出器６２とを含み、物体検出器５２と気体検出器６２とは、バンドパスフィルタを含む。光学系２０は、例えばファイバ２４経由で検出システム４０と接続されている光収集デバイス２２を含んでいてもよい。物体検出器５２は、単一の、複数の又は配列の、適切な検出器を含んでいてもよい。同様に、気体検出器６２は、単一の、複数の又は配列の、適切な検出器を含んでいてもよい。４つの物体検出器５２と２つの気体検出器６２との構成が図３Ｂに示されているが、本発明の態様に基づいて他の構成が企図されていることは明らかである。検出システム２４０は、コンピュータシステム１００に接続されている。図２Ａ、２Ｂ及び３Ｂを参照すると、光セパレータ４６は、受け取られた光を、すべてが同じ波長を有する複数の光路に分割するように構成されており、一方、物体検出器５２及び気体検出器６２の各々のバンドパスフィルタは、光の少なくとも一部がＩと呼ばれる領域（図２Ａ）からでありかつ光の少なくとも一部がＩＩと呼ばれる領域（図２Ａ）からであるように、放出曲線（図２Ａ、２Ｂ）の特定の部分又は範囲からの光を光学系２０により検出するように構成されている（例えば、大きさに作製されている）。例えば、図３Ｂに示されている通り、４つの異なる物体検出器５２と２つの異なる気体検出器６２とが放出曲線（図２Ａ、２Ｂ）に沿った異なる点で光を検出するように構成されているように、６つの検出器５２、６２のバンドパスフィルタは構成されている（例えば、大きさに作製されている）。このようにして、その各バンドパスフィルタを備えた気体検出器６２は、特定の気体８０がいくつかの波長の光を吸収、放出する領域ＩＩ内で気体検出器６２が光を検出しているように構成されている。同様に、物体検出器５２とその各バンドパスフィルタとは、物体９０の表面からの光９２（図１）が特定の気体８０を通過する場合にその気体が最小限に光を吸収及び／もしくは放出するか、又は光を吸収及び／もしくは放出しない領域Ｉ（図２Ａ）内で物体検出器５２が光を検出しているように構成されている。このようにして、検出システム２４０は、妨げられずに物体９０の表面から放出される光及び気体８０により吸収及び／又は放出される光の両方に対応する光の複数の波長を検出することができる。検出システム２４０により検出される光によりもたらされる情報から、システム１０は、気体８０の温度及び／又は物体９０の表面の温度を測定することができる。別の実施形態では、気体検出器６２とその対応するバンドパスフィルタとは、範囲７２（すなわち約４μｍから約５μｍ）内の光が検出されるようにさらに構成されていてもよい。
光学系２０と検出システム４０との種々の実施形態が、本発明と共に使用されてもよい。気体の吸収／放出及び／又は物体の表面からの光から、種々の方法で光が収集される。ある実施形態では、図６に示されている通り、物体の表面上の単一点から光が収集される（すなわち単一点実施形態）。別の実施形態では、図７に示されている通り、物体の表面上の一次元配列に沿って光が収集される（すなわち１−Ｄ実施形態）。さらに別の実施形態では、図８に示されている通り、物体の表面上の二次元配列に沿って光が収集されてもよい（すなわち２−Ｄ実施形態）。単一点実施形態（図６）では、気体８０を貫通して物体９０の表面上の単一点までの単一軸に沿って光が収集されるように、単一の受動集光器により光が収集されてもよい。１Ｄ実施形態（図７）では、物体９０の表面上の複数の点から（例えば、５つの点から）光が収集される図３Ａ及び３Ｂに示されているものと同様の方法で、光が収集されてもよい。例えば、物体９０の表面に沿った５つの位置で光が収集される場合、図３Ａ及び３Ｂを参照すると、６つの検出器５０、６０又は５２、６２に、測定された位置の数を掛ける必要がある。このようにして、合計３０の検出器５０、６０又は５２、６２が使用されて、物体９０及び気体８０からの光を測定してもよい。検出器５０、６０を備えたデマルチプレクサ４２又はバンドパスフィルタを有する検出器５２、６２を備えた光セパレータ４６が使用されているかどうかに関わらず、Ｍ×Ｎの合計数の検出器が使用されてもよい。Ｍは、「物体９０及び気体８０から光が収集される点又は位置がいくつか」と定義され、Ｎは、「曲線７０から、各単一点で検出される光の波長又は波長範囲がいくつか」と定義される。
図３Ｃを参照すると、カメラ５６を使用する検出システム３４０の別の実施形態が用いられていてもよい。１Ｄ実施形態及び２Ｄ実施形態にとってより実用的であるが、この実施形態は、単一点実施形態で使用されてもよい。図示の通り、デマルチプレクサ４２が、検出システム３４０の一部としての少なくとも１つのカメラ５６と通信する。特定の波長の検出光を有する検出システム３４０は、コンピュータシステム１００と通信する。ある実施形態では、複数のカメラ５６が使用されていてもよく、各カメラ５６は、１つの波長又は波長範囲の光を測定するように構成されている。別の実施形態では、光がいくつかの領域に分割され、各領域は、１つの波長又は波長範囲の光を測定するように構成されている。
このようにして、種々の構成において温度が付随して測定されるように、種々の構成において光が収集される。例えば、単一点構成では、物体９０の表面上の単一点で、気体８０を貫通する単一軸に沿って、温度が測定される（例えば、図６参照）。１Ｄ構成では、物体９０の表面上のＭ個の点で、気体８０を貫通するＭ個の軸に沿って、温度が測定される（例えば、図７参照）。２Ｄ構成では、物体９０の表面上のＴ個の点で、気体８０を貫通するＴ個の軸に沿って、温度が測定される（例えば、図８参照）。
別の実施形態では、システム１０は、気体８０により放出、吸収される光のみが収集されるように構成されていてもよい。本実施形態では、気体の吸収のないもしくは気体の吸収が最小限の光が無視され、かつ／又は測定されない。本実施形態では、依然として、気体温度が提供される。本実施形態では、物体９０の表面温度は、他の手段により受信されてもよい。例えば、物体９０の表面温度は、ストレージシステム１１８内に格納されている分光パラメータ１３８（図５参照）から提供されてもよい。或いは、物体９０の表面の温度は、他の手段により既知となりかつ／又は計算される。
図４を参照すると、受動的吸収分光法の実施形態が示されている。コンピュータシステム１００（図５）により実施されてもよい方法９００は、９０７において、気体８０又は複数の気体が光を実質的に吸収、放出する波長又は波長範囲の光強度を収集するステップを含む。９０４において、本方法は、気体８０又は複数の気体が最小限の光を吸収、放出する、又は光を吸収、放出しない波長又は波長範囲の光強度を収集するステップを含む。９０４及び９０７における光の収集から、９１２において比率が計算され、そこでは、比率は表面温度、気体温度、圧力、及び／又は気体組成の関数である。９０８において、物体９０の表面温度が決定される。前述の通り、或いは９０６において、他の手段（例えば、分光パラメータ１３８等）により表面温度が得られてもよいか又は受信されてもよい。９１４において、計算された比率及び表面温度に対して、補間エンジン１３０（図５）により補間アルゴリズムが適用される。９１６において、気体の温度が提供される。
本発明の実施形態に基づいて温度を測定するコンピュータシステム１００が、図５に示されている。コンピュータシステム１００は、コンピュータインフラ１０２内に設けられている。コンピュータシステム１００は、本発明の教示を実施することができる任意のタイプのコンピュータシステムを示すものとする。例えば、コンピュータシステム１００は、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ワークステーション、携帯端末、サーバ、コンピュータの集合体等であってもよい。さらに、本明細書にさらに記載されている通り、コンピュータシステム１００は、本発明の態様に基づいて温度を測定するためのサービスを提供するサービスプロバイダにより展開され、かつ／又は操作されてもよい。ユーザ１０４がコンピュータシステム１００に直接アクセスすることができるか、又はネットワーク１０６（例えば、インターネット、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）等）によりコンピュータシステム１００と通信するコンピュータシステムを操作することができることを理解されたい。後者の場合、コンピュータシステム１００とユーザが操作するコンピュータシステムとの間の通信は、様々なタイプの通信リンクの任意の組合せを介して行うことができる。例えば、通信リンクは、有線伝送法及び無線伝送法の任意の組合せを利用することができるアドレス可能な接続を含むことができる。インターネットを介して通信が行われる場合、接続は、従来のＴＣＰ／ＩＰソケット基盤のプロトコルにより実現されることが可能であり、インターネットサービスプロバイダを使用して、インターネットへの接続を確立することができる。
コンピュータシステム１００が、処理ユニット１０８と、メモリ１１０と、バス１１２と、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１１４とを含んで示されている。さらに、コンピュータシステム１００は、外部デバイス／リソース１１６及び１つ又は複数のストレージシステム１１８と通信する状態で示されている。一般に、処理ユニット１０８は、メモリ１１０及び／又はストレージシステム（単数もしくは複数）１１８内に格納されているアルゴリズムエンジン１３０などのコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードを実行している間に、処理ユニット１０８は、メモリ１１０、ストレージシステム（単数もしくは複数）１１８、及び／又は入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１１４から／へ、データを読み出しかつ／又は書き込むことができる。バス１１２は、コンピュータシステム１００内のコンポーネントの各々の間の通信リンクを提供する。外部デバイス／リソース１１６は、ユーザがコンピュータシステム１００と交信することを可能にする任意のデバイス（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイ（例えば、ディスプレイ１２０、プリンタ等））及び／又はコンピュータシステム１００が１つ又は複数の他のコンピュータデバイスと通信することを可能にする任意のデバイス（例えば、ネットワークカード、モデム等）を含んでいてもよい。
コンピュータインフラ１０２は、本発明を実施するために使用されてもよい様々なタイプのコンピュータインフラを例示しているに過ぎない。例えば、一実施形態では、コンピュータインフラ１０２は、ネットワーク（例えば、ネットワーク１０６）により通信して本発明の種々の方法ステップを実施する２つ以上のコンピュータデバイス（例えば、サーバ集団）を含むことができる。さらに、コンピュータシステム１００は、本発明の実施の際に使用することができる多くの種類のコンピュータシステムを代表しているに過ぎず、その各々は、多数の組合せのハードウェア／ソフトウェアを含むことができる。例えば、処理ユニット１０８は、単一の処理ユニットを含むことができるか、又は１つもしくは複数の場所、例えばクライアント及びサーバの所、にある１つもしくは複数の処理ユニットの全体にわたって分散されることが可能である。同様に、メモリ１１０及び／又はストレージシステム（単数又は複数）１１８は、１つ又は複数の物理的位置にある様々なタイプのデータストレージ媒体及び／又はデータ伝送媒体の任意の組合せを含むことができる。さらに、Ｉ／Ｏインターフェース１１４は、１つ又は複数の外部デバイス／リソース１１６と情報を交換する任意のシステムを含むことができる。さらにまた、図５に示されていない１つ又は複数の付加的なコンポーネント（例えば、システムソフトウェア、通信システム、キャッシュメモリ等）をコンピュータシステム１００内に含めることができることを理解されたい。しかし、コンピュータシステム１００が携帯端末等を含む場合、１つもしくは複数の外部デバイス／リソース１１６（例えば、ディスプレイ１２０）及び／又は１つもしくは複数のストレージシステム（単数又は複数）１１８は、図のように外部ではなく、コンピュータシステム１００の内部に含めることができることを理解されたい。
ストレージシステム（単数又は複数）１１８は、本発明に基づいて情報のための格納を実現することができる任意のタイプのシステム（例えば、データベース）とすることができる。そのような情報は、例えば分光パラメータ１３８等を含むことができる。分光パラメータ１３８は、例えば以前に計算されかつ／又は以前に得られた物体９０の表面の少なくとも１つの温度、圧力、気体組成、吸収気体パーセンテージ等を含んでいてもよい。この点で、ストレージシステム（単数又は複数）１１８は、磁気ディスクドライブ又は光ディスクドライブなどの１つ又は複数のストレージデバイスを含むことができる。別の実施形態では、ストレージシステム（単数又は複数）１１８は、例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、又はストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）（図示せず）を横断して展開されるデータを含むことができる。さらに、図示されていないが、ユーザ１０４により操作されるコンピュータシステムは、コンピュータシステム１００に関して前述されたものに類似したコンピュータ化されたコンポーネントを含んでいてもよい。
本発明の実施形態に基づいて温度を提供するためのアルゴリズムエンジン１３０が、（例えば、コンピュータプログラム製品として）メモリ１１０内に示されている。アルゴリズムエンジン１３０は、例えば、気体８０（例えば、図１参照）及び／又は物体９０（例えば、図１参照）の表面の温度を提供してもよい。
本発明を、購読料方式又は料金方式で、ビジネスメソッドとして提供することができる。例えば、本発明の１つ又は複数のコンポーネントを、顧客に本明細書に記載されている機能を提供するサービスプロバイダが、作製し、維持し、サポートし、かつ／又は展開することができる。すなわち、前述の通り、サービスプロバイダを使用して、温度を測定するサービスを提供することができる。
また、本発明を、ハードウェア、ソフトウェア、伝播信号、又はそれらの任意の組合せにおいて実現することができることを理解されたい。あらゆる種類のコンピュータ／サービサシステム（単数もしくは複数）、又は本明細書に記載されている方法を実施するために適合された他の装置が、適切である。ハードウェアとソフトウェアとの典型的な組合せは、ロードされ実行されると、本明細書に記載されている各方法を実施するコンピュータプログラムを備えた汎用コンピュータシステムを含むことができる。或いは、本発明の１つ又は複数の機能的タスクを実施する専用ハードウェアを含む特定用途コンピュータを利用することができる。また、本明細書に記載されている方法の実施を可能にする各特徴をすべて含み、コンピュータシステム内にロードされると、これらの方法を実施することができるコンピュータプログラム製品又は伝播信号に、本発明を埋め込むことができる。
本発明は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、又はハードウェア要素及びソフトウェア要素の両方を含む実施形態の形態をとることができる。ある実施形態では、本発明は、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含むがそれらに限定されないソフトウェアにおいて実施される。
本発明は、コンピュータもしくは任意の命令実行システムにより又はそれに関連して使用するためのプログラムコードを供給するコンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。本記載の目的のために、コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置もしくはデバイスにより又はそれに関連して使用するためのプログラムを含み、格納し、通信し、伝播し、又は転送することができる任意の装置とすることができる。
媒体は、電子システム、磁気システム、光学系、電磁気システム、赤外線システム、又は半導体システム（もしくは装置もしくはデバイス）、或いは伝播媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体の例には、半導体メモリもしくはソリッドステートメモリ、磁気テープ、取外し可能なフロッピディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、固定磁気ディスク、及び光ディスクが含まれる。光ディスクの現在の例には、コンパクトディスクのリードオンリディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスクのリード／ライトディスク（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）が含まれる。
この場合、コンピュータプログラム、伝播信号、ソフトウェアプログラム、プログラム、又はソフトウェアは、いずれの言語で書かれていても、システムに情報処理能力を持たせて、直ちに、或いは（ａ）別の言語、コードもしくは表記への変換、及び／又は（ｂ）異なる材料形態での複製のどちらかもしくは両方の後に、特定の機能を実施することを目的とする命令のセットの、表現、コード又は表記を意味する。
したがって、本発明の一実施形態によれば、熱測定システムは、光収集デバイスと、光収集デバイスと通信する検出システムとを含み、検出システムは、第１の検出サブシステムと第２の検出サブシステムとを含み、第１の検出サブシステムは、物体の表面からの光を検出するように構成されており、さらに、第２の検出サブシステムは、表面及び気体からの光を検出するように構成されている。
本発明の別の態様によれば、熱測定システムは、光収集デバイスと、光収集デバイスと通信する検出システムとを含み、検出システムは、気体からの光強度を検出するように構成されている。
本発明の別の態様によれば、温度を直接測定する方法が、物体の表面から気体を通して光を収集するステップと、物体の表面の温度を受信するステップ及びそれを測定するステップのうちの１つと、収集した光及び物体の表面の温度に基づいて、気体の温度を測定するステップとを含む。
本発明の別の態様によれば、温度を直接測定する方法が、気体から光を収集するステップと、収集した光に基づいて、気体の温度を測定するステップとを含む。
本発明の別の態様によれば、コンピュータプログラム製品が、温度を測定するためにコンピュータ可読媒体上に格納されており、コンピュータ可読媒体は、物体の表面から気体を通して光を収集するステップと、物体の表面の温度を受信するステップ及びそれを測定するステップのうちの１つと、光及び温度に基づいて、気体の温度を測定するステップとを実施するためのプログラムコードを含む。
本発明の別の態様によれば、温度を測定するためのアプリケーションを展開する方法が、物体の表面から気体を通して光を収集し、物体の表面の温度を受信すること及びそれを測定することのうちの１つを行い、光及び温度に基づいて、気体の温度を測定するように動作可能であるコンピュータインフラを用意するステップを含む。
本発明は、好適な実施形態の観点から記載されており、明示的に述べられているものを除き、均等形態、代替形態、及び変更形態が可能でありかつ添付の特許請求の範囲の範囲内にあることが確認されている。
１０ 熱測定システム
２０ 光学系
２２ 光収集デバイス
２４ アナログデジタル（Ａ／Ｄ）調節器、ファイバ
４０、１４０、２４０、３４０ 検出システム
４２ デマルチプレクサ
４４ ファイバ、光ファイバケーブル
４６ 第１の検出サブシステム、光セパレータ
４８ 第２の検出サブシステム
５０、５２ （物体）検出器
５４ データ収集システム
５６ カメラ
６０、６２ （気体）検出器
７０ グラフ／曲線
７２ 気体の部分（４〜５μｍ）
７４ 検出器、物体放出の波長／範囲、検出点
７６ 検出器、気体放出／吸収の波長／範囲、検出点
８０ 気体
９０ 物体
９２ 物体からの光
９４ 収集される光
９６ 較正アナログ信号
９７ デジタル信号
１００ コンピュータシステム
１０２ コンピュータインフラ
１０４ ユーザ
１０６ ネットワーク
１０８ 処理ユニット
１１０ メモリ
１１２ バス
１１４ 入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
１１６ 外部デバイス
１１８ ストレージシステム
１２０ ディスプレイ
１３０ 補間エンジン、アルゴリズムエンジン
１３８ 分光パラメータ
９００ 方法
９０２〜９１６ 方法のステップ
２０ 光学系
２２ 光収集デバイス
２４ アナログデジタル（Ａ／Ｄ）調節器、ファイバ
４０、１４０、２４０、３４０ 検出システム
４２ デマルチプレクサ
４４ ファイバ、光ファイバケーブル
４６ 第１の検出サブシステム、光セパレータ
４８ 第２の検出サブシステム
５０、５２ （物体）検出器
５４ データ収集システム
５６ カメラ
６０、６２ （気体）検出器
７０ グラフ／曲線
７２ 気体の部分（４〜５μｍ）
７４ 検出器、物体放出の波長／範囲、検出点
７６ 検出器、気体放出／吸収の波長／範囲、検出点
８０ 気体
９０ 物体
９２ 物体からの光
９４ 収集される光
９６ 較正アナログ信号
９７ デジタル信号
１００ コンピュータシステム
１０２ コンピュータインフラ
１０４ ユーザ
１０６ ネットワーク
１０８ 処理ユニット
１１０ メモリ
１１２ バス
１１４ 入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
１１６ 外部デバイス
１１８ ストレージシステム
１２０ ディスプレイ
１３０ 補間エンジン、アルゴリズムエンジン
１３８ 分光パラメータ
９００ 方法
９０２〜９１６ 方法のステップ
Claims (6)
- 物体の表面から放出される光と、気体から放出される光とを収集する光学系と、
前記光学系により収集された前記光を受け取る検出システムと、
コンピュータシステムと、
を備え、
前記検出システムは、第１の検出サブシステムと第２の検出サブシステムとを含み、
前記第１の検出サブシステムは、物体の表面からの光を検出し、
前記第２の検出サブシステムは、物体の表面および気体から放出される光を検出し、
前記コンピュータシステムが、
前記第１の検出サブシステムの検出に基づいて、物体の表面温度を決定し、かつ、
前記第２の検出サブシステムの検出、物体の表面温度、圧力、及び気体組成から、気体の温度を決定し、
さらに、
（ａ）前記第１の検出サブシステムの検出範囲が、気体の放出・吸収を最小化すること、および
（ｂ）前記第２の検出サブシステムの検出範囲が、気体が放出・吸収する光の少なくとも１つの波長範囲と実質的に一致すること、
のうちの少なくともいずれかを満たす、
熱測定システム。 - 物体の表面の温度が、約５００°Ｆと約３０００°Ｆの間であり、
気体の温度が、約５００°Ｆと約４０００°Ｆの間である、
請求項１に記載の熱測定システム。 - 前記気体が、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、炭化水素燃料、及びそれらの組合せのうちの１つを含む、請求項１または２に記載の熱測定システム。
- 前記光学系により収集される光の波長が、約０．５μｍと約１０μｍの間である、請求項１から３のいずれかに記載の熱測定システム。
- 前記検出システムが、
前記第１の検出サブシステムおよび前記第２の検出サブシステムと通信するデマルチプレクサ、または
ダイクロイックミラー又はバンドパスフィルタをさらに含む前記第１の検出サブシステムおよび前記第２の検出サブシステムと通信する光セパレータ
をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の熱測定システム。 - 前記検出システムが、単一の検出器、複数の検出器、検出器の配列、およびカメラのうちの少なくとも１つを有する、請求項１から５のいずれかに記載の熱測定システム。
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