KR102253041B1 - 압축가능 유체들의 압력 차동 분자 분광학을 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
본원에는 흡수 광 분광학을 사용하여 샘플 또는 샘플 스트림의 화학 조성 및/또는 불순물 함량을 측정 및 모니터링하기 위한 분광분석 시스템 및 방법이 설명된다. 구체적으로, 특정 실시예들에서, 본 발명은 샘플에 대해 수신된 흡수 스펙트럼(예컨대, 파장종속 신호)의 크기를 변경하기 위하여 샘플 압력 변화를 사용하고, 이에 의해 기준 또는 제로 샘플에 대한 필요를 제거하는 것에 관한 것이다. 기준 또는 제로 샘플을 사용하기보다, 본원에 설명된 실시예들은 제 1 압력 및 제 2(상이한) 압력 둘 다에서 샘플-포함 셀로부터 스펙트럼/신호를 얻는다.
Description
[0001] 본 출원은 2013년 10월 11일 출원되고, 발명의 명칭이 "Systems and Methods for Pressure Differential Molecular Spectroscopy of Compressible Fluids"인 미국 가 특허 출원 번호 61/890,119에 대한 우선권 및 이익을 주장하고, 상기 가 특허 출원의 내용은 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0002] 본 발명은 일반적으로 압축 가능 유체들의 화학 조성을 식별하기 위한 분광분석(spectroscopic) 시스템들 및 관련된 방법들에 관한 것이다.
[0003] 분광학(Spectroscopy)은 파장의 함수로서 물질과 광 상호작용의 연구 및 측정을 지칭한다. 분광분석 디바이스는 일반적으로 광원, 파장 분리 또는 스캐닝 모듈, 샘플 셀, 및 광 검출기를 포함한다. 흡수 분광학은 파장(또는 주파수)의 함수로서 샘플을 거쳐 지나가는 광(또는 다른 전자기 조사선)의 흡수를 측정함으로써 샘플의 화학 조성을 식별하기 위한 기술이다. 흡수 분광학은 주어진 샘플의 스펙트럼(예컨대, 파장-종속 신호)뿐 아니라 알려진 기준의 스펙트럼을 얻고, 그 다음 기준 스펙트럼과 샘플 스펙트럼의 비율, 차이, 또는 다른 비교를 결정하는 단계를 포함한다는 점에서 본질적으로 상대적 방법이다. 가스 위상 적외선 측정시, 기준 또는 제로 빔은 종종 샘플 셀 내의 질소로 획득되는데, 그 이유는 질소가 어떠한 적외선 흡수도 갖지 않는 불활성 가스이기 때문이다. 애플리케이션에 따라, 공기, 아르곤, 헬륨 등 같은 다른 기준 또는 제로 가스가 사용될 수 있다. 샘플 스펙트럼(예컨대, 파장들의 범위에 걸쳐, 또는 불연속 파장들의 주어진 세트에서 결정된 신호)은 측정되는 샘플이 채워진 샘플 셀로 획득된다. 그 다음 흡수 스펙트럼은 샘플 빔과 제로 빔의 비율로서 계산될 수 있다. 일반적으로, 비율의 로그(logarithm)는 분자들의 밀도 또는 농도에 관하여 흡수 신호의 선형화를 제공하기 위하여 사용된다.
[0004] 허용 가능한 기준 또는 제로 샘플을 제공하는 것은 다양한 기술적 및/또는 실제적 이유들로 인해 문제가 있을 수 있다. 예컨대, 고순도 추적 모니터링 애플리케이션의 경우에, 기준 또는 "제로"는 측정의 타겟 검출 제한보다 더 순수한 크기 정도들일 필요가 있고 - 이는 상업적으로 또는 실질적으로 이용 가능하지 않을 수 있다. 원격 독립형 배치에서와 같이 다른 경우들에서, 그런 기준 샘플의 유지 및 지원은 어렵다.
[0005] 따라서, 이들 실제적 제한들을 처리하는 분광분석 시스템들 및 방법들에 대한 필요가 존재한다.
[0006] 본원에 설명된 것은 흡수 광 분광학을 사용하여 샘플 또는 샘플 스트림의 화학 조성 및/또는 불순물 함량을 측정 및 모니터링하기 위한 분광분석 시스템 및 방법이다. 구체적으로, 특정 실시예들에서, 본 발명은 샘플에 대해 수신된 흡수 스펙트럼(예컨대, 파장 종속 신호)의 크기를 변경하기 위하여 샘플 압력 변화를 사용하고, 이에 의해 기준 또는 '제로' 샘플에 대한 필요를 제거하는 것에 관한 것이다. 기준 또는 '제로' 샘플을 사용하기보다 오히려, 본원에 설명된 실시예들은 제 1 압력 및 제 2(상이한) 압력 둘 다에서 샘플-포함 셀로부터 스펙트럼/신호를 얻는다.
[0007] 샘플이 압축 가능한 유체(예컨대, 가스)인 경우, 셀 내 샘플의 분자 밀도는 압력을 변화시킴으로써 가변되고, 이에 따라 차동 흡수 스펙트럼(differential absorption spectrum)/신호가 생성된다. 이런 차이가 샘플과 상이한 조성물의 기준 샘플의 사용 없이 샘플 신호의 정확한 정규화를 허용한다는 것이 발견된다. 산업적 세팅들, 특히, 샘플 스트림(예컨대, 불순물의 존재에 대해)의 간헐적, 연속적, 또는 반-연속적 모니터링이 필요한 경우, 충분히 순수한 기준(제로) 샘플을 유지하기 위한 필요를 제거하는 것이 매우 바람직하다.
[0008] 본원에 설명된 실시예들은 다양한 분광분석 기기 타입들을 사용하여 압축 가능한 액체들, 증기들 및 가스들의 측정을 위하여 적용 가능하다. 예컨대, 본원에 설명된 압력 차동 기술은 다양한 타입들의 분광기(spectrometer) 하드웨어 및 소프트웨어, 예컨대, 푸리에 변환 적외선 분광기(FTIR), 분산 분광기(분광 사진기 또는 모노크로메이터(monochromator), 및/또는 비-분산 또는 필터-기반 분광기에 이용될 수 있다.
[0009] 일 양상에서, 본 발명은 압축 가능 유체 샘플의 화학 조성 및/또는 추적 불순물을 측정하기 위한 분광분석 시스템에 관한 것이고, 시스템은: 전자기 조사선(예컨대, 광)을 생성하기 위한 전자기 조사선 소스; 압축 가능 유체 샘플(예컨대, 가스 또는 압축 가능 액체)을 포함하는 샘플 셀을 통하여 생성된 전자기 조사선(예컨대, 필터링되거나 필터링되지 않음)을 지향시키기 위한 옵틱(optic)들; 유체 샘플을 포함하는 샘플 셀로부터 전자기 조사선을 수신하고 유체 샘플과 연관된 스펙트럼 정보(예컨대, 스펙트럼)를 표시하는 전기 신호를 생성하기 위한 광학 검출기 어레이; 샘플 셀 내의 유체 샘플의 압력을 가변시키고, 이에 의해 샘플 밀도를 가변시키는 압력 조절 시스템; 및 프로세서 및 명령들이 저장되어 있는 메모리를 포함하고, 명령들은, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금 상이한 샘플 압력들(예컨대, 그러나 동일한 샘플 조성을 가짐)에서 얻어진 적어도 2개의 흡수 스펙트럼들을 식별 및/또는 분석하게 하고, 이에 의해 샘플에 대한 차동 흡수 스펙트럼을 식별하게 한다(예컨대, 그리고 스펙트럼 분해 및 화합물 종분화를 수행하고, 이에 의해 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분(constituent)들을 식별하고, 및/또는 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들 중 하나 또는 그 초과의 농도를 식별함).
[0010] 특정 실시예들에서, 압력 조절 시스템은 제 1 입력 포트, 제 2 입력 포트, 및 출력 포트를 가진 밸브 어셈블리 ― 밸브 어셈블리는 밸브 어셈블리의 선택 가능 구성에 따라, ⅰ) 제 1 입력 포트와 출력 포트 사이 및 (ⅱ) 제 2 입력 포트와 출력 포트 사이에 선택 가능하게 흐름을 허용하도록 구성됨 ―; 및 샘플 셀 내의 유체 샘플의 측정 압력의 세팅을 허용하도록 제 1 입력 포트와 제 2 입력 포트 사이를 연결하는 체크 밸브를 포함한다. 특정 실시예들에서, 밸브 어셈블리는 3-방향 밸브(예컨대, 솔레노이드 밸브)(예컨대, 또는 2 또는 그 초과의 양-방향 밸브들 같은 등가물들)를 포함한다.
[0011] 특정 실시예들에서, 샘플 셀은 측정 동안(예컨대, 이를테면 산업 가스 라인에서 흐르는 샘플의 화학 조성 및/또는 추적 불순물 검출의 연속적, 반-연속적, 또는 간헐적 모니터링을 허용함) 흐름 셀을 통해 샘플의 흐름을 허용하는 흐름 셀이다.
[0012] 특정 실시예들에서, 압력 조절 시스템은 측정 전반에 걸쳐 일정한 유량을 유지하면서, 제 1 압력 및 제 2 압력에서 샘플 셀 내의 유체 샘플의 측정 압력을 세팅하도록 허용한다.
[0013] 다른 양상에서, 본 발명은 (예컨대, '제로' 기준이 샘플과 상이한 조성을 가지는 경우) '제로' 기준에 대한 필요 없이 압축 가능 유체 샘플의 화학 조성 및/또는 불순물 추적을 측정하기 위한 방법에 관한 것이고, 방법은 샘플 셀 내의 제 1 압력의 샘플 유체를 사용하여 분광분석 시스템으로부터 샘플 유체(예컨대, 가스 또는 압축 가능 액체)를 포함하는 샘플 셀에 대한 제 1 스펙트럼을 얻는 단계; 샘플 셀 내의 제 2 압력의 샘플 유체를 사용하여 분광분석 시스템으로부터 샘플 유체를 포함하는 샘플 셀에 대한 제 2 스펙트럼을 얻는 단계 ― 제 1 압력은 제 2 압력과 상이함 ―; 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼을 사용하여 샘플에 대한 차동 흡수 스펙트럼을 결정하는 단계; 및 차동 흡수 스펙트럼을 사용하여, 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들을 식별하는 단계, 및/또는 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들 중 하나 또는 그 초과의 농도를 식별하는 단계를 포함한다.
[0014] 특정 실시예들에서, 샘플 셀은 흐름 셀이고 샘플은 압축 가능 유체 라인으로부터 얻어진다(예컨대, 압축 가능 유체가 연속적으로, 반-연속적으로, 및/또는 간헐적으로 유체 라인을 통해 흐르는 경우).
[0015] 특정 실시예들에서, 압축 가능 유체 라인은 천연 가스 파이프라인 스트림이고 식별된 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12, 및 CO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함한다.
[0016] 특정 실시예들에서, 압축 가능 유체 라인은 LNG 라인이고 식별된 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, 및 C5H12로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함한다.
[0017] 특정 실시예들에서, 압축 가능 유체 라인은 LPG 라인이고 식별된 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, 및 C5H12로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함한다.
[0018] 특정 실시예들에서, 압축 가능 유체 라인은 산 및/또는 사워 가스(sour gas) 라인이고 식별된 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 H2S, CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12, CO2, NH3, 및 H2O으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함한다.
[0019] 특정 실시예들에서, 압축 가능 유체 라인은 바이오메탄(biomethane), 합성 가스, 및/또는 폐가스 라인이고 식별된 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 CO, CO2, CH4, H2S, 및 H2O로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함한다.
[0020] 특정 실시예들에서, 압축 가능 유체 라인은 올레핀 라인이고 식별된 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6, i-C4H10, n-C4H10, 알케인, 알킨, 알켄, CO, CO2, H2S, H2, 및 O2로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함한다.
[0021] 특정 실시예들에서, 압축 가능 유체 라인은 플레이어 스택(flare stack) 가스 라인이고 식별된 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 C1-C6 알케인을 포함한다.
[0022] 특정 실시예들에서, 제 1 압력은 0 psig이다. 특정 실시예들에서, 제 1 압력 및 제 2 압력은 5 psig 만큼이나 상이하다. 특정 실시예들에서, 제 1 압력 및 제 2 압력은 10 psig 만큼이나 상이하다.
[0023] 본 발명의 주어진 양상에 관하여 설명된 실시예들의 엘리먼트들은 본 발명의 다른 양상의 다양한 실시예들에 사용될 수 있다. 예컨대, 하나의 독립항에 따른 종속항들의 피처들은 다른 독립항들의 임의의 시스템들 및/또는 방법들에 사용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0024] 본 개시내용의 상기 및 다른 목적들, 양상들, 피처들, 및 장점들은 첨부 도면들과 함께 취해진 다음 설명을 참조함으로써 더 명백하고 더 잘 이해될 것이다.
[0025] 도 1은 2개의 상이한 압력들에서 메탄 샘플의 흡수 스펙트럼과 함께 '제로' 기준 샘플(질소)의 흡수 스펙트럼의 플롯(plot)이다.
[0026] 도 2는 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 제 1 압력(0 psig)에서 질소 기준 샘플 스펙트럼(상단 플롯)을 사용하여 정규화되어 얻어지고, 제 2 압력(15 psig)(하단 플롯)에서 얻어진 메탄 샘플의 스펙트럼을 사용하여 정규화된 도 1로부터의 메탄 샘플의 플롯이다.
[0027] 도 3은 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 2개의 상이한 압력들에서 스펙트럼들을 얻기 위한 샘플링 시스템의 뉴매틱(pneumatic) 구현의 개략도이다.
[0028] 도 4는 본원에 설명된 예시적 실시예들에 사용하기 위한 예시적 컴퓨터 네트워크 환경의 블록도이다.
[0029] 도 5는 본원에 설명된 예시적 실시예들에 사용하기 위한, 예시적 컴퓨팅 디바이스 및 예시적 모바일 컴퓨팅 디바이스의 블록도이다.
[0030] 본 개시의 피처들 및 장점들은, 도면들과 함께 취해질 때 하기 진술된 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이고, 여기서 동일한 참조 문자들은 전반에 걸쳐 대응하는 엘리먼트들을 식별한다. 도면들에서, 유사한 참조 번호들은 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 엘리먼트들을 표시한다.
[0025] 도 1은 2개의 상이한 압력들에서 메탄 샘플의 흡수 스펙트럼과 함께 '제로' 기준 샘플(질소)의 흡수 스펙트럼의 플롯(plot)이다.
[0026] 도 2는 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 제 1 압력(0 psig)에서 질소 기준 샘플 스펙트럼(상단 플롯)을 사용하여 정규화되어 얻어지고, 제 2 압력(15 psig)(하단 플롯)에서 얻어진 메탄 샘플의 스펙트럼을 사용하여 정규화된 도 1로부터의 메탄 샘플의 플롯이다.
[0027] 도 3은 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 2개의 상이한 압력들에서 스펙트럼들을 얻기 위한 샘플링 시스템의 뉴매틱(pneumatic) 구현의 개략도이다.
[0028] 도 4는 본원에 설명된 예시적 실시예들에 사용하기 위한 예시적 컴퓨터 네트워크 환경의 블록도이다.
[0029] 도 5는 본원에 설명된 예시적 실시예들에 사용하기 위한, 예시적 컴퓨팅 디바이스 및 예시적 모바일 컴퓨팅 디바이스의 블록도이다.
[0030] 본 개시의 피처들 및 장점들은, 도면들과 함께 취해질 때 하기 진술된 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이고, 여기서 동일한 참조 문자들은 전반에 걸쳐 대응하는 엘리먼트들을 식별한다. 도면들에서, 유사한 참조 번호들은 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 엘리먼트들을 표시한다.
[0031] 청구된 발명의 시스템들, 디바이스들, 방법들, 및 프로세스들이 본원에 설명된 실시예들로부터의 정보를 사용하여 개발된 변형들 및 적응들을 포함하는 것이 고려된다. 본원에 설명된 시스템들, 디바이스들, 방법들, 및 프로세스들의 적응 및/또는 수정은 당업자들에 의해 수행될 수 있다.
[0032] 물품들, 디바이스들, 및 시스템들이 특정 컴포넌트들을 가지거나, 포함하거나, 포괄하는 것으로서 설명되는 경우, 또는 프로세스들 및 방법들이 특정 단계들을 가지거나, 포함하거나, 포괄하는 것으로서 설명되는 경우, 설명의 전반에 걸쳐, 부가적으로, 나열된 컴포넌트로 구성되거나, 필수적으로 구성되는 본 발명의 물품들, 디바이스들, 및 시스템들이 있고, 그리고 나열된 프로세싱 단계들로 구성되거나 필수적으로 구성된 본 발명에 따른 프로세스들 및 방법들이 있다는 것이 고려된다.
[0033] 본 발명이 동작 가능하게 있는 한은 단계들의 순서 또는 특정 동작을 수행하기 위한 순서가 중요하지 않다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 2 또는 그 초과의 단계들 또는 동작들이 동시에 수행될 수 있다.
[0034] 예컨대, 배경 섹션에서 임의의 공개물의 본원에서 언급은, 공개물이 본원에 제시된 청구항들 중 임의의 청구항에 관하여 종래 기술로서 역할을 하는 것의 허용이 아니다. 배경 섹션은 명확화의 목적들을 위하여 제시되고 임의의 청구항에 관하여 종래 기술의 설명으로서 의미되지 않는다.
[0035] 일부 실시예들에서, 압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 불순물들 추적을 측정하기 위한 시스템은 광대역 광원, 파장 스캐닝 또는 분리 엘리먼트, 샘플 셀, 검출 엘리먼트 또는 시스템, 압력 조절 디바이스 또는 시스템, 및 제어 및 신호 프로세싱 전자장치를 포함한다. 압력 조절 또는 가변 시스템은 예컨대, 적당한 소프트웨어 로직을 가진 제어 전자장치에 연결된 펌프 및 전자 배압 레귤레이터(regulator)를 포함할 수 있다.
[0036] 본원에 설명된 실시예들은 기준 또는 제로 샘플에 대한 필요 없이 흡수 분광분석 측정을 수행하기 위한 능력을 제공하는 흡수 분광학을 위한 샘플 압력 차동 방법을 이용한다. 실시예들은 다양한 분광분석 기구 타입들을 사용하여 압축 가능 액체들, 증기들 및 가스들의 측정들에 적용 가능하다. 기준 단일 빔 또는 신호는 특정 압력에서 샘플로 채워진 샘플 셀로 얻어지는 반면, 샘플 빔 또는 신호는 상이한 압력에서 동일한 샘플로 채워진 셀로 얻어진다. 압력을 가변함으로써, 셀 내의 샘플의 분자 밀도는 가변되고, 이에 따라 차동 흡수 신호 또는 스펙트럼이 생성된다.
[0037] 일 예는 근 적외선으로 메탄의 흡수 분광학 측정의 경우에 대해 예시된다. 도 1은 일반적으로 기준 또는 제로 빔으로서 역할을 하는 질소의 단일 빔 스펙트럼(101), 0 psig에서 100% 메탄의 단일 빔 스펙트럼(102) 및 15 psig에서 100% 메탄의 단일 빔 스펙트럼(103)을 도시한다. 도 2는 질소 가스에 참조된 0 psig에서 메탄 샘플의 흡수 스펙트럼(201) 및 0 psig에서 동일한 메탄 샘플(동일한 100% 농도)에 참조된 15 psig에서 메탄 샘플의 흡수 스펙트럼(202)을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 스펙트럼(202)은 제 1 스펙트럼(201)과 비견 가능한 상세들 및 크기를 제공하여, 제 1 스펙트럼으로서, 적당한 스펙트럼 프로세싱을 통하여 샘플의 양적 정보를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 그렇게 수행함으로써, 어떠한 별도의 기준 가스, 이 특정 예에서 질소가 필요하지 않다.
[0038] 분광분석 시스템(302)에 대한 뉴메틱 구현의 예는 도 3에 도시된다. 이 구현은 일정한 유량을 유지하고 복잡한 제어 전자장치 및 전기-기계 엘리먼트들의 사용 없이 2개의 레벨들의 샘플 압력을 세팅하도록 허용한다. 이 어레인지먼트(arrangement)로, 샘플 입구(304)는, 어떠한 샘플 펌프도 필요하지 않도록 샘플 리턴(306)보다 높은 특정 압력 범위에 있을 것으로 가정된다. 간단한 3-방향 솔레노이드 밸브(308)("SOL")는 높은 압력 측정치 및 낮은 압력 제로화 사이에서 스위칭하기 위해 사용된다. 체크 밸브(310)("CV")는 측정을 위한 압력을 세팅하기 위하여 사용되고, 샘플 리턴 라인(306)은 본질적으로 제로화를 위해 압력을 세팅한다. 특정 실시예들에서, 도 3에 도시된 셀(312)(예컨대, 흐름 셀)은 전자기 조사선 소스, 셀을 통하여 전자기 조사선을 지향시키기 위한 옵틱들, 광학 검출기 어레이, 프로세서, 및 상이한 압력들에서 얻어진 스펙트럼들을 기록하여 화학 조성을 결정하고 및/또는 추적 불순물(들)을 식별하기 위한 메모리를 포함하는 분광분석 시스템(314)의 부분이다.
[0039] 도 3에 도시된 바와 같이, 3-방향 솔레노이드 밸브(308)는 압력 조절 시스템의 부분이다. 3-방향 솔레노이드 밸브(308)는 ⅰ) 제 1 입력 포트(316)와 출력 포트(318) 사이 및 ⅱ) 제 2 입력 포트(320)와 출력 포트(318) 사이에서 흐름을 선택적으로 허용함으로써 샘플 셀(312) 내의 유체 샘플의 압력을 가변시킨다. 일부 실시예들에서, 제 1 입력 포트(316)는 "상시-닫힘" 밸브이고 제 2 입력 포트(320)는 "상시-개방" 밸브이다. 일부 실시예들에서, 분광분석 시스템(302)의 뉴메틱 구현들은 하나 또는 그 초과의 필터들(322), 흐름 표시기들(324), 블록 밸브들(326), 및 체크 밸브들(328)을 포함한다.
[0040] 특정 실시예들에서, 압력 조절은 자동으로 제어되고, 시간의 함수로서 2 또는 그 초과의 압력 크기들 사이에서 가변한다. 예컨대, 스펙트럼들은 2개의 상이한 압력들의 유체 샘플에 대해, 주기적으로, 예컨대 매 24 시간, 매 시간, 또는 임의의 다른 시간 간격으로 얻어질 수 있다.
[0041] 압력 조절 주파수는 기구 드리프트(drift)들, 환경 드리프트들, 오염물들의 존재, 및 "다시-재로" 또는 베이스라인의 재확립을 요구할 다른 조건들을 표시하는 특정 스펙트럼 특성들에 기초할 수 있다.
[0042] 특정 실시예들에서, 측정되는 압축 가능 유체 샘플과 상이한 조성을 가진 '제로' 기준에 대한 필요 없이 압축 가능 유체 샘플의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하는 방법이 제공된다. 제 1 스펙트럼은 샘플 셀 내의 제 1 압력의 샘플에 대한 분광분석 시스템으로부터 얻어진다. 그 다음, 제 2 스펙트럼은 제 1 압력과 상이한 제 2 압력의 샘플에 대해 얻어진다. 그 다음, 차동 흡수 스펙트럼(예컨대, 정규화된 스펙트럼, 또는 다른 계산)은 제 1 스펙트럼 및 제 2 스펙트럼을 사용하여 샘플에 대해 얻어진다. 그 다음, 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 차동 흡수 스펙트럼을 사용하여(예컨대, 알려진 스펙트럼들 분해 및 화합물 종분화 기술들을 통하여) 식별되고 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들 중 하나 또는 그 초과의 농도는 차동 흡수 스펙트럼을 사용하여 결정된다.
[0043] 흡수 스펙트럼들의 크기와 압력 사이의 선형 관계를 가정하여, 방정식들(1 및 2)은 예측된 농도 값들(cpred)을 계산하기 위하여 사용된다:
cpred = (czero + craw)/P (1)
czero = c0 / (P-Pzero) (2)
여기서 c0는 측정 압력에서 제로 샘플의 예측된 농도, 예컨대 제로 스펙트럼의 수집 시간에서 제 1 예측된 농도이고; craw는 제로 압력(0 psig)의 스펙트럼에 참조된 측정 압력의 샘플의 스펙트럼 크기를 흡수하는 것으로부터 추론된 로우(raw) 예측 농도 값이고; P는 측정 압력이고; 그리고 Pzero는 제로 압력(예컨대, 0 psig)이다.
[0044] 본원에 설명된 방법들 및 시스템들은 압축가능 유체 상태의 탄화수소들, 예컨대, 메탄, 에탄, 에텐, 클로로레탄, 테트라플로오로에탄, 프로판, 프로펜, 사이클로프로판, 부탄, 사이클로부탄, 부텐, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 사이클로헥센, 및 벤젠 같은 치환된 및 치환되지 않은 C1-C6 탄화수소들뿐 아니라 치환된 및 치환되지 않은 C7 및 보다 높은 탄화수소들의 측정(검출 및/또는 농도 결정)을 위하여 사용될 수 있다. 방법들 및 시스템들은 또한 탄화수소 샘플들/스트림들에서 CO, CO2, 및/또는 H2O의 예컨대 추적 검출을 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 방법들 및 시스템들은 증가하는 압력의 결과로서 강도를 증가시키는 흡수 스펙트럼을 가진 압축가능 유체들에 사용될 수 있다.
[0045] 일부 실시예들에서, 측정은 천연 가스 파이프라인 스트림에 대해, 예컨대 CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12, 및/또는 CO2의 측정을 위하여 수행된다. 일부 실시예들에서, 측정은 LNG 라인에 대해, 예컨대 CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, 및/또는 C5H12의 측정을 위하여 수행된다. 일부 실시예들에서, 측정은 LPG 라인에 대해, 예컨대 C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, 및/또는 C5H12의 측정을 위하여 수행된다. 일부 실시예들에서, 측정은 산 & 사워 가스 라인에 대해, 예컨대 H2S, CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12, CO2, NH3, 및/또는 H2O의 측정을 위하여 수행된다. 일부 실시예들에서, 측정은 바이오메탄, 합성 가스, 및/또는 폐가스 라인에 대해, 예컨대 CO, CO2, CH4, H2S, 및/또는 H2O의 측정을 위하여 수행된다. 일부 실시예들에서, 측정은 올레핀들 라인에 대해, 예컨대 CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6, i-C4H10, n-C4H10, 알칸들, 알킨들, 알켄들, CO, CO2, H2S, H2, 및/또는 O2의 측정을 위하여 수행된다. 일부 실시예들에서, 측정은 플레어 스택 가스 라인, 예컨대 n-헥산을 통하여 메탄의 측정을 위해 수행된다.
[0046] 일부 실시예들에서, 샘플에 대한 스펙트럼은 제 1 압력에서 얻어지고, 여기서 제 1 압력은 0 psig이다. 다른 스펙트럼은 제 1 압력보다 높은 제 2 압력, 예컨대, 5 psig 또는 그보다 높은(예컨대, ≥ 5 psig, ≥ 10 psig, ≥ 15 psig, ≥ 25 psig, ≥ 40 psig, ≥ 50 psig, ≥ 100 psig) 샘플에 대해 얻어진다. 사용된 제 2 압력은 흡수 스펙트럼의 변화를 도시하는 압력이다. 일부 실시예들에서, 제 2 압력은 샘플 라인으로부터 이용 가능한 압력에 의해 제한된다. 예컨대, 이용 가능한 8 psig의 압력을 가진 라인에서, 제 2 압력은 8 psig로서 선택될 수 있다. 훨씬 더 높은 압력들은 또한 사용될 수 있고, 예컨대 심지어 수천의 psig가 사용될 수 있고 - 그런 경우들에서 제한은 샘플 셀의 기계적 무결성(고압을 견디기 위하여)일 수 있다.
[0047] 측정들은 예컨대 농도/검출 결정의 정확도를 개선하기 위하여, 2개보다 많은 상이한 압력들에서 얻어질 수 있다.
[0048] 일부 실시예들에서, 튜닝 가능 필터 분광기는 사용되고, 예컨대, 얻어진 스펙트럼들은 UV(자외선) 내지 IR(적외선) 스펙트럼 구역들 범위일 수 있다. 얻어진 스펙트럼들에 의해 커버되는 파장 범위들은, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 검출되는 화합물들에 따른다. 사용될 수 있는 예시적 분광기는 2012년 5월 22일 특허 허여되고, 발명의 명칭이 "Methods and Systems for Chemical Composition Measurement and Monitoring Using a Rotating Filter Spectrometer"인 미국 특허 번호 8,184,293에 설명된 시스템을 포함하고, 이 특허는 인용에 의해 본원에 포함된다. 다른 분광기들은 또한 사용될 수 있다.
[0049] 도 4는 본원에 설명된 방법들 및 시스템들에 사용하기 위한 예시적 네트워크 환경(400)을 도시한다. 짧은 개요에서, 이제 도 4를 참조하여, 예시적인 클라우드 컴퓨팅 환경(400)의 블록도는 도시되고 설명된다. 클라우드 컴퓨팅 환경(400)은 하나 또는 그 초과의 자원 제공기들(402a, 402b, 402c)(집합적으로, 402)을 포함한다. 각각의 자원 제공기(402)는 컴퓨팅 자원들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 컴퓨팅 자원들은 데이터를 프로세싱하기 위하여 사용된 임의의 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 예컨대, 컴퓨팅 자원들은 알고리즘, 컴퓨터 프로그램들, 및/또는 컴퓨터 애플리케이션들을 실행할 수 있는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 예시적인 컴퓨팅 자원들은 스토리지 및 리트리벌(retrieval) 능력들을 가진 애플리케이션 서버들 및/또는 데이터베이스들을 포함할 수 있다. 각각의 자원 제공기(402)는 클라우드 컴퓨팅 환경(400)에서 임의의 다른 자원 제공기(102)에 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 자원 제공기들(402)은 컴퓨터 네트워크(408)를 통해 연결될 수 있다. 각각의 자원 제공기(402)는 컴퓨터 네트워크(408)를 통하여, 하나 또는 그 초과의 컴퓨팅 디바이스(404a, 404b, 404c)(집합적으로, 404)에 연결될 수 있다.
[0050] 클라우드 컴퓨팅 환경(400)은 자원 관리기(406)를 포함할 수 있다. 자원 관리기(406)는 컴퓨터 네트워크(408)를 통하여 자원 제공기들(402) 및 컴퓨팅 디바이스들(404)에 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 자원 관리기(406)는 하나 또는 그 초과의 자원 제공기들(1302)에 의해 하나 또는 그 초과의 컴퓨팅 디바이스들(404)에 컴퓨팅 자원들의 제공을 가능하게 할 수 있다. 자원 관리기(406)는 특정 컴퓨팅 디바이스(404)로부터 컴퓨팅 자원에 대한 요청을 수신할 수 있다. 자원 관리기(406)는 컴퓨팅 디바이스(404)에 의해 요청된 컴퓨팅 자원을 제공할 수 있는 하나 또는 그 초과의 자원 제공기들(402)들을 식별할 수 있다. 자원 관리기(406)는 컴퓨팅 자원을 제공하기 위하여 자원 제공기(402)를 선택할 수 있다. 자원 관리기(406)는 자원 제공기(402)와 특정 컴퓨팅 디바이스(404) 사이의 연결을 가능하게 할 수 있다. 일부 구현들에서, 자원 관리기(406)는 특정 자원 제공기(402)와 특정 컴퓨팅 디바이스(404) 사이의 연결을 확립할 수 있다. 일부 구현들에서, 자원 관리기(406)는 요청된 컴퓨팅 자원을 사용하여 특정 컴퓨팅 디바이스(404)를 특정 자원 제공기(402)로 재지향할 수 있다.
[0051] 도 5는 본원에 설명된 방법들 및 시스템들에 사용될 수 있는 컴퓨팅 디바이스(500) 및 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)의 예를 도시한다. 컴퓨팅 디바이스(500)는 랩톱들, 데스크톱들, 워크스테이션들, 퍼스널 디지털 어시스탄트들, 서버들, 블레이드(blade) 서버들, 메인 프레임들, 및 다른 적당한 컴퓨터들 같은 다양한 형태들의 디지털 컴퓨터들을 표현하기 위하여 의도된다. 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)는 퍼스널 디지털 어시스탄트들, 셀룰러 전화들, 스마트-폰들, 및 다른 유사한 컴퓨팅 디바이스들 같은 다양한 형태들의 모바일 디바이스를 표현하기 위하여 의도된다. 여기에 도시된 컴포넌트들, 이들의 연결들 및 관계들, 및 이들의 기능들은 단지 예들이도록 의도되고, 제한이도록 의도되지 않는다.
[0052] 컴퓨팅 디바이스(500)는 프로세서(502), 메모리(504), 스토리지 디바이스(506), 메모리(504) 및 다수의 고속 확장 포트들(510)에 연결되는 고속 인터페이스(508), 및 저속 확장 포트(514) 및 스토리지 디바이스(506)에 연결되는 저속 인터페이스(512)를 포함한다. 프로세서(502), 메모리(504), 스토리지 디바이스(506), 고속 인터페이스(508), 고속 확장 포트들(510) 및 저속 인터페이스(512) 각각은 다양한 버스들을 사용하여 상호연결되고, 공통 마더보드 상에 또는 다른 방식들로 적절히 장착될 수 있다. 프로세서(502)는 고속 인터페이스(508)에 커플링된 디스플레이(516) 같은 외부 입력/출력 디바이스 상에 GUI에 대한 그래픽 정보를 디스플레이하기 위하여 메모리(504)에 또는 스토리지 디바이스(506) 상에 저장되는 명령들을 포함하는, 컴퓨팅 디바이스(500) 내에서 실행을 위한 명령들을 프로세싱할 수 있다. 다른 구현들에서, 다수의 프로세서들 및/또는 다수의 버스들은 적절히 다수의 메모리들 및 메모리 타입들과 함께 사용될 수 있다. 또한, 다수의 컴퓨팅 디바이스들은 연결될 수 있고, 각각의 디바이스는 필요한 동작들의 부분들을 제공한다(예컨대, 서버 뱅크, 블레이드 서버의 그룹, 또는 멀티-프로세서 시스템으로서).
[0053] 메모리(504)는 컴퓨팅 디바이스(500) 내에 정보를 저장한다. 일부 구현들에서, 메모리(504)는 휘발성 메모리 유닛 또는 유닛들이다. 일부 구현들에서, 메모리(504)는 비휘발성 메모리 유닛 또는 유닛들이다. 메모리(504)는 또한 자기 또는 광학 디스크 같은 다른 형태의 컴퓨터-판독가능 매체일 수 있다.
[0054] 스토리지 디바이스(506)는 컴퓨팅 디바이스(500)에 대해 대용량 스토리지를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 스토리지 디바이스(506)는 스토리지 영역 네트워크 내 디바이스들 또는 다른 구성들을 포함하는, 플로피 디스크 디바이스, 하드 디스크 디바이스, 광학 디스크 디바이스, 또는 테이프 디바이스, 플래시 메모리 또는 다른 유사한 고체 상태 메모리 디바이스, 또는 디바이스들의 어레이 같은 컴퓨터-판독가능 매체일 수 있거나 포함할 수 있다. 명령들은 정보 캐리어에 저장될 수 있다. 명령들은, 하나 또는 그 초과의 프로세싱 디바이스들(예컨대, 프로세서(502))에 의해 실행될 때, 상기 설명된 것들과 같은 하나 또는 그 초과의 방법들을 수행한다. 명령들은 또한 컴퓨터- 또는 머신-판독가능 매체들 같은 하나 또는 그 초과의 스토리지 디바이스들(예컨대, 메모리(504), 스토리지 디바이스(506), 또는 프로세서(502) 상의 메모리)에 의해 저장될 수 있다.
[0055] 고속 인터페이스(508)는 컴퓨팅 디바이스(500)에 대한 대역폭-강도 동작들을 관리하는 반면, 저속 인터페이스(512)는 더 낮은 대역폭-강도 동작들을 관리한다. 기능들의 그런 배정은 단지 예이다. 일부 구현들에서, 고속 인터페이스(508)는 메모리(504), 디스플레이(516)(예컨대, 그래픽 프로세서 또는 가속도기), 및 다양한 확장 카드들(도시되지 않음)을 허용할 수 있는 고속 확장 포트들(510)에 커플링된다. 구현들에서, 저속 인터페이스(512)는 스토리지 디바이스(506) 및 저속 확장 포트(514)에 커플링된다. 다양한 통신 포트들(예컨대, USB, Bluetooth®, 이더넷(Ethernet), 무선 이더넷(wireless Ethernet))을 포함할 수 있는 저속 확장 포트(514)는 예컨대 네트워크 어댑터를 통하여 키보드, 포인팅 디바이스, 스캐너, 또는 네트워킹 디바이스 이를테면 스위치 또는 라우터 같은 하나 또는 그 초과의 입력/출력 디바이스들에 커플링될 수 있다.
[0056] 컴퓨팅 디바이스(500)는 도면에 도시된 바와 같이, 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있다. 예컨대, 컴퓨팅 디바이스(500)는 표준 서버(520)로서 구현될 수 있거나, 그런 서버들의 그룹에 다수 번 구현될 수 있다. 게다가, 컴퓨팅 디바이스(500)는 랩톱 컴퓨터(522) 같은 퍼스널 컴퓨터로 구현될 수 있다. 또한 컴퓨팅 디바이스(500)는 또한 랙(rack) 서버 시스템(524)의 부분으로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 컴퓨팅 디바이스(500)로부터의 컴포넌트들은 모바일 컴퓨팅 디바이스(550) 같은 모바일 디바이스의 다른 컴포넌트(도시되지 않음)들과 결합될 수 있다. 그런 디바이스들 각각은 컴퓨팅 디바이스(500) 및 모바일 컴퓨팅 디바이스(550) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있고, 전체 시스템은 서로 통신하는 다수의 컴퓨팅 디바이스들로 구성될 수 있다.
[0057] 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)는 다른 컴포넌트들 중에서, 프로세서(552), 메모리(564), 입력/출력 디바이스 이를테면 디스플레이(554), 통신 인터페이스(566), 및 트랜시버(568)를 포함한다. 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)는 또한 부가적인 스토리지를 제공하기 위하여 마이크로-드라이브 또는 다른 디바이스 같은 스토리지 디바이스를 가질 수 있다. 프로세서(552), 메모리(564), 디스플레이(554), 통신 인터페이스(566), 및 트랜시버(568) 각각은 다양한 버스들을 사용하여 상호연결되고, 컴포넌트들 중 몇몇은 공통 마더보드 상에 또는 다른 방식들로 적절히 장착될 수 있다.
[0058] 프로세서(552)는 메모리(564)에 저장된 명령들을 포함하는, 모바일 컴퓨팅 디바이스(550) 내의 명령들을 실행할 수 있다. 프로세서(552)는 별도의 그리고 다수의 아날로그 및 디지털 프로세서들을 포함하는 칩들의 칩셋으로서 구현될 수 있다. 프로세서(552)는 예컨대, 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)의 다른 컴포넌트들의 조정, 이를테면 사용자 인터페이스들의 제어, 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)에 의해 동작되는 애플리케이션들, 및 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)에 의한 무선 통신을 위해 제공할 수 있다.
[0059] 프로세서(552)는 제어 인터페이스(558) 및 디스플레이(554)에 커플링된 디스플레이 인터페이스(556)를 통하여 사용자와 통신할 수 있다. 디스플레이(554)는 예컨대, TFT(박막 트랜지스터 액정 디스플레이) 디스플레이 또는 OLED(유기 발광 다이오드) 디스플레이, 또는 다른 적당한 디스플레이 기술일 수 있다. 디스플레이 인터페이스(556)는 그래픽 및 다른 정보를 사용자에게 제시하기 위하여 디스플레이(554)를 구동하기 위한 적당한 회로를 포함할 수 있다. 제어 인터페이스(558)는 사용자로부터 커맨드들을 수신하고 커맨드들을 프로세서(552)에 제출을 위하여 변환할 수 있다. 게다가, 외부 인터페이스(562)는, 다른 디바이스들과 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)의 근거리 영역 통신을 가능하게 하기 위하여, 프로세서(552)에 통신을 제공할 수 있다. 외부 인터페이스(562)는 예컨대, 일부 구현들에서 유선 통신을 위하여, 또는 다른 구현들에서 무선 통신을 위하여 제공될 수 있고, 다수의 인터페이스들은 또한 사용될 수 있다.
[0060] 메모리(564)는 모바일 컴퓨팅 디바이스(550) 내에 정보를 저장한다. 메모리(564)는 컴퓨터-판독가능 매체 또는 미디어, 휘발성 메모리 유닛 또는 유닛들, 또는 비-휘발성 메모리 유닛 또는 유닛들 중 하나 또는 그 초과로서 구현될 수 있다. 확장 메모리(574)는 또한 예컨대 SIMM(Single In Line Memory Module) 카드 인터페이스를 포함할 수 있는 확장 인터페이스(572)를 통하여 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)에 제공 및 연결될 수 있다. 확장 메모리(574)는 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)에 대한 추가 스토리지 공간을 제공할 수 있거나, 또한 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)에 대한 애플리케이션들 또는 다른 정보를 저장할 수 있다. 구체적으로, 확장 메모리(574)는 상기 설명된 프로세스들을 수행하거나 보충하기 위한 명령들을 포함할 수 있고, 또한 안전한 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 예컨대, 확장 메모리(574)는 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)에 대한 보안 모듈로서 제공될 수 있고, 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)의 안전한 사용을 허용하는 명령들로 프로그래밍될 수 있다. 게다가, 안전한 애플리케이션들은 부가적인 정보와 함께, 해킹 가능하지 않은 방식으로 SIMM 카드상에 식별 정보를 배치하는 것과 같이, SIMM 카드들을 통하여 제공될 수 있다.
[0061] 메모리는 예컨대, 하기 논의된 바와 같이 플래시 메모리 및/또는 NVRAM 메모리(비-휘발성 랜덤 액세스 메모리)를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 명령들은 정보 캐리어에 저장되고, 하나 또는 그 초과의 프로세싱 디바이스들(예컨대, 프로세서(552))에 의해 실행될 때, 상기 설명된 것들과 같은 하나 또는 그 초과의 방법들을 수행한다. 명령들은 또한 하나 또는 그 초과의 스토리지 디바이스들, 이를테면 하나 또는 그 초과의 컴퓨터- 또는 머신-판독가능 매체들(예컨대, 메모리(564), 확장 메모리(574), 또는 프로세서(552) 상의 메모리)에 의해 저장될 수 있다. 일부 구현들에서, 명령들은 예컨대, 트랜시버(568) 또는 외부 인터페이스(562)를 통하여 전파된 신호에서 수신될 수 있다.
[0062] 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)는 필요한 경우 디지털 신호 프로세싱 회로를 포함할 수 있는 통신 인터페이스(566)를 통하여 무선으로 통신할 수 있다. 통신 인터페이스(566)는 특히 다양한 모드들 또는 프로토콜들, 이를테면 GSM 음성 호들(Global System for Mobile communications), SMS(Short Message Service), EMS(Enhanced Messaging Service), 또는 MMS messaging(Multimedia Messaging Service), CDMA(code division multiple access), TDMA(time division multiple access), PDC(Personal Digital Cellular), WCDMA Wideband Code Division Multiple Access), CDMA2000, 또는 GPRS(General Packet Radio Service) 하에서 통신들을 제공할 수 있다. 그런 통신은 예컨대, 라디오-주파수를 사용하여 트랜시버(568)를 통해 발생할 수 있다. 게다가, 단거리 통신은 이를테면 Bluetooth®, Wi-Fi™, 또는 다른 그런 트랜시버(도시되지 않음)를 사용하여 발생할 수 있다. 게다가, GPS((Global Positioning System) 수신기 모듈(570)은 모바일 컴퓨팅 디바이스(550) 상에서 동작하는 애플리케이션들에 의해 적당히 사용될 수 있는 부가적인 네비게이션- 및 위치-관련 무선 데이터를 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)에 제공할 수 있다.
[0063] 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)는 또한 사용자로부터 말해진 정보를 수신하고 이를 사용 가능한 디지털 정보로 변환할 수 있는 오디오 코덱(560)을 사용하여 가청 가능하게 통신할 수 있다. 마찬가지로 오디오 코덱(560)은 예컨대, 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)의 핸드셋의 스피커를 통해서와 같이 사용자를 위하여 가청 가능 사운드를 생성할 수 있다. 그런 사운드 음성 전화 호들로부터의 사운드를 포함할 수 있고, 기록된 사운드(예컨대, 음성 메시지들, 음악 파일들, 등)를 포함할 수 있고 그리고 또한 모바일 컴퓨팅 디바이스(550) 상에서 동작하는 애플리케이션들에 의해 생성된 사운드를 포함할 수 있다.
[0064] 모바일 컴퓨팅 디바이스(550)는 도면에 도시된 바와 같이, 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있다. 예컨대, 셀룰러 전화(580)로서 구현될 수 있다. 또한 스마트-폰(582), 퍼스널 디지털 어시스탄트, 또는 다른 유사한 모바일 디바이스의 부분으로서 구현될 수 있다.
[0065] 여기에 설명된 시스템들 및 기술들의 다양한 구현들은 디지털 전자 회로, 집적 회로, 특정하게 설계된 ASIC들(주문형 집적 회로들), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 결합들로 실현될 수 있다. 이들 다양한 구현들은 특수 목적 또는 범용일 수 있고, 스토리지 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령들을 수신하고 이들로 데이터 및 명령들을 송신하도록 커플링된 적어도 하나의 프로그램 가능 프로세서를 포함하는 프로그램 가능 시스템상에서 실행 가능하고 및/또는 해석 가능한 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램들로의 구현을 포함할 수 있다.
[0066] 이들 컴퓨터 프로그램들(또한 프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션들 또는 코드로서 알려짐)은 프로그램 가능 프로세서에 대한 머신 명령들을 포함하고, 하이-레벨 절차 및/또는 목적 지향 프로그래밍 언어로, 및/또는 어셈블리/머신 언어로 구현될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어들 머신-판독가능 매체 및 컴퓨터-판독가능 매체는 머신-판독가능 신호로서 머신 명령들을 수신하는 머신-판독가능 매체를 포함하는 프로그램 가능 프로세서에 머신 명령들 및/또는 데이터를 제공하기 위하여 사용된 임의의 컴퓨터 프로그램 물건, 장치 및/또는 디바이스(예컨대, 자기 디스크들, 광학 디스크들, 메모리, 프로그램 가능 로직 디바이스(PLD)들)를 지칭한다. 용어 머신-판독가능 신호는 머신 명령들 및/또는 데이터를 프로그램 가능 프로세서에 제공하기 위하여 사용되는 임의의 신호를 지칭한다.
[0067] 사용자와 상호작용을 제공하기 위하여, 본원에 설명된 시스템들 및 기술들은 정보를 사용자에게 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스(예컨대, CRT(음극선관) 또는 LCD(액정 디스플레이) 모니터) 및 사용자 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있게 하는 키보드 및 포인팅 디바이스(예컨대, 마우스 또는 트랙볼)를 가진 컴퓨터상에 구현될 수 있다. 다른 종류의 디바이스들은 또한 사용자와 상호작용을 제공하기 위하여 사용될 수 있고; 예컨대, 사용자에게 제공된 피드백은 임의의 형태의 감각 피드백(예컨대, 시각적 피드백, 청각적 피드백, 또는 촉각적 피드백)일 수 있고; 그리고 사용자로부터의 입력은 음향, 스피치, 또는 촉각 입력을 포함하는 임의의 형태로 수신될 수 있다.
[0068] 본원에 설명된 시스템들 및 기술들은 백 엔드(back end) 컴포넌트(예컨대, 데이터 서버로서)를 포함하거나, 미들웨어 컴포넌트(예컨대, 애플리케이션 서버)를 포함하거나, 프론트 엔드(front end) 컴포넌트(예컨대, 사용자가 본원에 설명된 시스템들 및 기술들의 구현과 상호작용할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스 또는 웹 브라우저를 가진 클라이언트 컴퓨터)를 포함하거나, 또는 그런 백 엔드, 미들웨어, 또는 프론트 엔드 컴포넌트들의 임의의 결합을 포함하는 컴퓨팅 시스템으로 구현될 수 있다. 시스템의 컴포넌트들은 디지털 데이터 통신의 임의의 형태 또는 매체(예컨대, 통신 네트워크)에 의해 상호연결될 수 있다. 통신 네트워크들의 예들은 로컬 영역 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 및 인터넷을 포함한다.
[0069] 컴퓨팅 시스템은 클라이언트들 및 서버들을 포함할 수 있다. 클라이언트 및 서버는 일반적으로 서로 원격이고 통상적으로 통신 네트워크를 통하여 상호작용한다. 클라이언트와 서버의 관계는 개별 컴퓨터들 상에서 동작하고 서로 클라이언트-서버 관계를 가진 컴퓨터 프로그램들에 의해 발생한다.
등가물들
[0070] 본 발명이 특히 특정 바람직한 실시예들을 참조하여 도시되고 설명되었지만, 형태 및 상세의 다양한 변화들이 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 그 내부에서 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해되어야 한다.
Claims (20)
- 압축가능 유체 샘플에서 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 분광분석 시스템(spectroscopic system)으로서,
전자기 조사선을 생성하기 위한 전자기 조사선 소스;
생성된 전자기 조사선을 압축가능 유체 샘플을 포함하는 샘플 셀을 통하여 지향시키기 위한 옵틱(optic)들;
상기 유체 샘플을 포함하는 상기 샘플 셀로부터 전자기 조사선을 수신하고 그리고 상기 유체 샘플과 연관된 스펙트럼 정보를 표시하는 전기 신호를 생성하기 위한 광학 검출기 어레이;
상기 샘플 셀 내의 상기 유체 샘플의 압력을 가변시켜서, 샘플 밀도를 가변시키기 위한 압력 조절 시스템; 및
프로세서 및 명령들이 저장되어 있는 메모리
를 포함하고,
상기 명령들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금, 상기 유체 샘플 내의 상이한 샘플 압력들에서 얻어진 적어도 2개의 흡수 스펙트럼들을 상기 상이한 샘플 압력들 간의 반복되는 사이클링(cycling) 없이 식별 및/또는 분석하게 하고, 이에 의해 상기 유체 샘플에 대한 차동 흡수 스펙트럼(differential absorption spectrum)을 식별하게 하는,
분광분석 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 압력 조절 시스템은 제 1 입력 포트, 제 2 입력 포트, 및 출력 포트를 가진 밸브 어셈블리 ― 상기 밸브 어셈블리는, 상기 밸브 어셈블리의 선택 가능한 구성에 따라, (ⅰ) 상기 제 1 입력 포트와 상기 출력 포트 사이 및 (ⅱ) 상기 제 2 입력 포트와 상기 출력 포트 사이의 흐름을 선택 가능하게 허용하도록 구성됨 ―; 및
상기 샘플 셀 내의 상기 유체 샘플의 측정 압력의 세팅을 허용하도록 상기 제 1 입력 포트와 상기 제 2 입력 포트 사이를 연결하는 체크 밸브(check valve)
를 포함하는,
분광분석 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 밸브 어셈블리는 3-방향 밸브를 포함하는,
분광분석 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 샘플 셀은 측정 동안 샘플의 흐름을 허용하는 흐름 셀인,
분광분석 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 압력 조절 시스템은 측정 전반에 걸쳐 일정한 유량을 유지하면서 제 1 압력 및 제 2 압력에서 상기 샘플 셀 내의 상기 유체 샘플의 측정 압력을 세팅하도록 허용하는,
분광분석 시스템. - '제로(zero)' 기준에 대한 필요 없이 압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법으로서,
샘플 셀 내의 제 1 압력에서 샘플 유체를 사용하여 분광분석 시스템으로부터 상기 샘플 유체를 포함하는 상기 샘플 셀에 대해 제 1 스펙트럼을 얻는 단계;
상기 샘플 셀 내의 제 2 압력에서 상기 샘플 유체를 사용하여 상기 분광분석 시스템으로부터 상기 샘플 유체를 포함하는 상기 샘플 셀에 대해 제 2 스펙트럼을 얻는 단계 ― 상기 제 1 압력은 상기 제 2 압력과 상이하고, 상기 제 1 스펙트럼 및 상기 제 2 스펙트럼은 상이한 샘플 압력들 간의 반복되는 사이클링 없이 획득됨 ―;
컴퓨팅 디바이스의 프로세서에 의해, 상기 제 1 스펙트럼 및 상기 제 2 스펙트럼을 사용하여 상기 샘플에 대해 차동 흡수 스펙트럼을 결정하는 단계; 및
상기 프로세서에 의해, 상기 차동 흡수 스펙트럼을 사용하여, 상기 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들을 식별하고, 그리고/또는 상기 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들 중 하나 또는 그 초과의 농도를 식별하는 단계
를 포함하고,
상기 샘플 셀은 흐름 셀이고 상기 샘플은 압축 가능 유체 라인으로부터 얻어지는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 삭제
- 제 6 항에 있어서,
상기 압축 가능 유체 라인은 천연 가스 파이프라인 스트림이고 식별된 상기 샘플의 상기 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12, 및 CO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함하는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 압축 가능 유체 라인은 LNG 라인이고 식별된 상기 샘플의 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, 및 C5H12로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함하는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 압축 가능 유체 라인은 LPG 라인이고 식별된 상기 샘플의 상기 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, 및 C5H12로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함하는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 압축 가능 유체 라인은 산 및/또는 사워 가스(sour gas) 라인이고 식별된 상기 샘플의 상기 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 H2S, CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, C5H12, CO2, NH3, 및 H2O으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함하는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 압축 가능 유체 라인은 바이오메탄(biomethane), 합성 가스, 및/또는 폐가스 라인이고 식별된 상기 샘플의 상기 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 CO, CO2, CH4, H2S, 및 H2O로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함하는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 압축 가능 유체 라인은 올레핀 라인이고 식별된 상기 샘플의 상기 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6, i-C4H10, n-C4H10, 알케인, 알킨, 알켄, CO, CO2, H2S, H2, 및 O2로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 초과의 멤버들을 포함하는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 압축 가능 유체 라인은 플레이어 스택(flare stack) 가스 라인이고 식별된 상기 샘플의 상기 하나 또는 그 초과의 구성 성분들은 C1-C6 알케인을 포함하는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 압력은 0 psig인,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 압력 및 상기 제 2 압력은 5 psig 만큼이나 상이한,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 압력 및 상기 제 2 압력은 10 psig 만큼이나 상이한,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 '제로' 기준이 상기 샘플과 상이한 조성을 가지는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 샘플 유체가 가스 또는 압축가능 액체를 포함하는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 압축 가능 유체는 연속적, 반-연속적, 및/또는 간헐적으로 상기 유체 라인을 통해 흐르는,
압축 가능 유체 샘플 내의 화학 조성 및/또는 추적 불순물들을 측정하기 위한 방법.
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