如基于在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中獲得的溫度測(cè)量值來(lái)反算燃燒器溫度的已知的整體溫度 系統(tǒng)。
[0018] 可通過(guò)在本文中描述的基于主動(dòng)聲測(cè)高溫的氣體溫度測(cè)量系統(tǒng)和方法而在本發(fā) 明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)這些和其它目的。溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法的實(shí)施例被用于監(jiān)測(cè) 燃?xì)鉁u輪燃燒器內(nèi)的燃燒氣體，包括工業(yè)燃?xì)鉁u輪（IGT)燃燒器。通過(guò)使用至少一個(gè)或者 多個(gè)聲傳感器(例如動(dòng)態(tài)壓力傳感器）而增加在視線內(nèi)發(fā)射聲波的至少一個(gè)聲發(fā)射器或者 聲收發(fā)器，這些溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法被合并到燃?xì)鉁u輪燃燒監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中。在一些實(shí) 施例中，通過(guò)控制器來(lái)測(cè)量取向?yàn)榇笾聶M向于氣流路徑的聲音傳送的渡越時(shí)間，該聲音傳 送的渡越時(shí)間與沿著視線（line-of-sight)的氣流溫度相關(guān)。類似地，沿著兩個(gè)或更多平 面路徑的聲音傳送的渡越時(shí)間，包括多個(gè)軸向間隔的平面路徑之間的插值，與沿著聲傳送 路徑或者絕對(duì)溫度測(cè)量的視線路徑的溫度相關(guān)。在集成的基于聲壓力的傳感器和監(jiān)測(cè)/控 制系統(tǒng)實(shí)施例中，控制器使絕對(duì)主動(dòng)路徑溫度與聲傳送和渡越時(shí)間分析技術(shù)相關(guān)，如果期 望的話，還使速度與聲傳送和渡越時(shí)間分析技術(shù)相關(guān)。在這種方式中，合并了本發(fā)明的實(shí)施 例的燃燒監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)可以識(shí)別和分類燃燒異常，并主動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器內(nèi)的燃?xì)鉁u 輪燃燒過(guò)程。
[0019] 通過(guò)增加使用至少一對(duì)聲傳感器或者多個(gè)聲傳感器在視線內(nèi)發(fā)射聲波的聲發(fā)射 器或者聲收發(fā)器，基于聲測(cè)高溫的主動(dòng)溫度監(jiān)測(cè)被單獨(dú)或者與在本文描述的其它實(shí)施例一 起合并到所述監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中。通過(guò)所述控制器測(cè)量聲音傳送渡越時(shí)間，且所述聲音傳 送渡越時(shí)間與沿著視線的路徑溫度相關(guān)。所述主動(dòng)路徑溫度可被所述控制器處理，以確定 燃燒器整體溫度。如果有多個(gè)軸向間隔的傳感器對(duì)，可以在間隔的傳感器對(duì)之間的體積中 確定插值主動(dòng)溫度。穿過(guò)燃燒器氣體路徑的聲傳送的路徑促進(jìn)了絕對(duì)溫度測(cè)量。在一些 實(shí)施例中，燃燒器聲測(cè)高溫系統(tǒng)使用主模方法來(lái)校準(zhǔn)被動(dòng)整體溫度測(cè)量。因此當(dāng)它們被合 并到共同的控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中時(shí)，通過(guò)聲測(cè)高溫方法確定的主動(dòng)路徑溫度可被用作第二或 者基準(zhǔn)溫度讀數(shù)，該第二或者基準(zhǔn)溫度讀數(shù)用于校準(zhǔn)和確證基于聲頻率的整體溫度監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)。
[0020] 在一些實(shí)施例中，可以使用共同共享的聲傳感器陣列來(lái)執(zhí)行集成的監(jiān)測(cè)和控制系 統(tǒng)的所有監(jiān)測(cè)功能，所述聲傳感器用作燃燒動(dòng)態(tài)熱聲振動(dòng)/波接收器和聲發(fā)射器兩者。在 這樣的集成的基于熱聲壓力的傳感器和監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)中，控制器將燃燒熱聲特性的性能 相關(guān)，以通過(guò)小波或者傅立葉分析技術(shù)來(lái)識(shí)別燃燒異常；使用主模頻率分析技術(shù)來(lái)確定燃 燒器內(nèi)的整體溫度特征；或者使用本文中描述的聲傳送和渡越時(shí)間分析技術(shù)，確定所述燃 燒器內(nèi)的氣流主動(dòng)路徑絕對(duì)溫度。
[0021] 通過(guò)評(píng)估燃燒異常的動(dòng)態(tài)壓力傳感器數(shù)據(jù)，同時(shí)還實(shí)時(shí)連續(xù)地監(jiān)測(cè)精確的燃燒氣 體速度或者速度/溫度，來(lái)操作具有多功能傳感器的這個(gè)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的實(shí)施例。一旦 所述監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)檢測(cè)到有故障異常，它就結(jié)合所監(jiān)測(cè)的燃燒器氣體速度或者速度/溫 度評(píng)估所述故障，以分類或者確定故障的類型。這個(gè)系統(tǒng)將各種類型的發(fā)展中的燃燒異常 分類，能夠預(yù)知噴火、突然冒出火焰、反閃。所述系統(tǒng)實(shí)施例還監(jiān)測(cè)燃燒器筒的振動(dòng)響應(yīng)和 諧振(低、中和高頻動(dòng)力學(xué))。如上所述，通過(guò)所述監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)的實(shí)施例，精確實(shí)時(shí)連續(xù) 的主動(dòng)氣流速度或者速度/絕對(duì)路徑溫度監(jiān)測(cè)和/或整體平均溫度監(jiān)測(cè)對(duì)于優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)控 制和性能是有用的。本文中的系統(tǒng)實(shí)施例可以在任何類型的已知燃燒器結(jié)構(gòu)中實(shí)施，不管 是筒形、筒環(huán)形或者環(huán)形構(gòu)造，以在發(fā)動(dòng)機(jī)操作過(guò)程中控制和調(diào)整燃?xì)鉁u輪燃燒控制過(guò)程。
[0022] 本發(fā)明的實(shí)施例還涉及通過(guò)設(shè)置至少一個(gè)第一聲發(fā)射器和至少一個(gè)第一聲傳感 器來(lái)主動(dòng)監(jiān)測(cè)氣流溫度的方法，所述至少一個(gè)第一聲發(fā)射器和至少一個(gè)第一聲傳感器分別 取向?yàn)槲挥跉饬髀窂街械纳嫌魏拖掠螜M向位置并且相對(duì)于彼此位于不同的第一聲線路徑 中，其中所述第一傳感器能夠生成指示第一熱聲振蕩的第一傳感器輸出信號(hào)。所述至少一 個(gè)第一發(fā)射器和所述至少一個(gè)第一傳感器聯(lián)接到控制器，所述控制器能夠使得所述至少一 個(gè)第一發(fā)射器在所述氣流路徑內(nèi)發(fā)射第一聲信號(hào)，且能夠使第一傳感器輸出信號(hào)與氣流溫 度相關(guān)。第一聲信號(hào)從所述至少一個(gè)第一聲發(fā)射器發(fā)射。所述第一聲信號(hào)來(lái)自所述至少一 個(gè)第一聲發(fā)射器，且被所述至少一個(gè)第一聲傳感器接收，所述至少一個(gè)第一聲傳感器轉(zhuǎn)而 生成第一動(dòng)態(tài)傳感器輸出信號(hào)，所述第一動(dòng)態(tài)傳感器輸出信號(hào)包括所接收的第一聲信號(hào)的 貢獻(xiàn)。所述控制器確定所述第一聲信號(hào)沿著每個(gè)第一聲線路徑行進(jìn)的第一渡越時(shí)間，并處 理所述第一聲信號(hào)沿著其第一聲線路徑行進(jìn)的第一渡越時(shí)間，以確定沿著每個(gè)相應(yīng)的第一 聲線路徑的相應(yīng)的氣流溫度。在一些實(shí)施例中，確定絕對(duì)氣流溫度的所述處理包括補(bǔ)償氣 體比熱比、氣體常數(shù)以及聲音速率對(duì)第一渡越時(shí)間的熱力學(xué)影響。
[0023] 在其它實(shí)施例中，為第一渡越時(shí)間的熱力學(xué)影響執(zhí)行聲音速率補(bǔ)償。在這些實(shí)施 例中，通過(guò)使用一組第一換能器來(lái)替代第一發(fā)射器、并通過(guò)使用第二組換能器來(lái)替代第一 傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)中的聲音速率的補(bǔ)償，所述一組第一換能器能夠發(fā)射和接收聲信 號(hào)并生成輸出信號(hào)，所述第二組換能器能夠發(fā)射和接收聲信號(hào)并生成輸出信號(hào)。相應(yīng)的第 一和第二換能器中的相應(yīng)的至少一個(gè)聯(lián)接到所述控制器，所述控制器轉(zhuǎn)而能夠使得任一個(gè) 在氣流路徑內(nèi)發(fā)射第一聲信號(hào)，且能夠使換能器的輸出信號(hào)渡越時(shí)間與沿著傳送路徑的氣 流溫度相關(guān)。在這個(gè)實(shí)施例中，第一聲信號(hào)從所述至少一個(gè)第一收發(fā)器/換能器發(fā)射，且被 第二收發(fā)器/換能器接收，從而利用所述至少一個(gè)第二收發(fā)器/換能器生成第一動(dòng)態(tài)傳感 器輸出信號(hào)，所述第一動(dòng)態(tài)傳感器輸出信號(hào)包括所接收的第一聲信號(hào)的貢獻(xiàn)。相反的第一 聲信號(hào)從所述至少一個(gè)第二收發(fā)器/換能器發(fā)射，且被所述第一收發(fā)器/換能器接收，所述 第一收發(fā)器/換能器生成第一相反的動(dòng)態(tài)傳感器輸出信號(hào)，所述第一相反的動(dòng)態(tài)傳感器輸 出信號(hào)包括所接收的相反的第一聲信號(hào)的貢獻(xiàn)。所述控制器用于確定相應(yīng)的第一和第一相 反的聲信號(hào)沿著每個(gè)第一聲線路徑行進(jìn)的第一渡越時(shí)間；并轉(zhuǎn)而處理相應(yīng)的第一和相反的 聲信號(hào)沿著其相應(yīng)的第一聲線路徑行進(jìn)的第一渡越時(shí)間，以確定聲音速率c。
[0024] 本發(fā)明的其它實(shí)施例涉及用于監(jiān)測(cè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣流速度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包 括至少一個(gè)第一聲發(fā)射器和至少一個(gè)第一聲傳感器，其分別取向?yàn)槲挥跍u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流 路徑中的上游和下游橫向位置并且相對(duì)于彼此位于不同的第一聲線路徑中。所述第一傳感 器能夠生成指示第一熱聲振蕩的第一傳感器輸出信號(hào)?？刂破髀?lián)接到所述至少一個(gè)第一發(fā) 射器和所述至少一個(gè)第一傳感器，所述控制器能夠使得所述至少一個(gè)第一發(fā)射器在所述氣 流路徑內(nèi)發(fā)射第一聲信號(hào)，且能夠使第一傳感器輸出信號(hào)渡越時(shí)間與氣流速度相關(guān)。由所 述控制器執(zhí)行以下操作來(lái)執(zhí)行所述關(guān)聯(lián)：從所述至少一個(gè)第一聲發(fā)射器發(fā)射第一聲信號(hào)， 并從所述至少一個(gè)第一聲發(fā)射器接收所述第一聲信號(hào)，所述第一聲發(fā)射器轉(zhuǎn)而使用所述至 少一個(gè)第一聲傳感器生成第一動(dòng)態(tài)傳感器輸出信號(hào)，所述第一動(dòng)態(tài)傳感器輸出信號(hào)包括所 接收的第一聲信號(hào)的貢獻(xiàn)。所述控制器確定所述第一聲信號(hào)沿著每個(gè)所述第一聲線路徑行 進(jìn)的第一渡越時(shí)間，并處理所述第一渡越時(shí)間以確定沿著每個(gè)相應(yīng)的第一聲線路徑的相應(yīng) 的氣流速度。在其它的實(shí)施例中，通過(guò)增加至少一個(gè)第二聲發(fā)射器和至少一個(gè)第二聲傳感 器，所述系統(tǒng)還同時(shí)監(jiān)測(cè)主動(dòng)氣流溫度，所述至少一個(gè)第二聲發(fā)射器和至少一個(gè)第二聲傳 感器分別取向?yàn)槲挥跍u輪氣流路徑中的共同軸平面中并且相對(duì)于彼此位于不同的第二聲 線路徑中。第二傳感器能夠生成指示第二熱聲振蕩的第二傳感器輸出信號(hào)。控制器聯(lián)接到 第二發(fā)射器和第二傳感器兩者：控制器能夠使得至少一個(gè)第二發(fā)射器在所述氣流路徑內(nèi)發(fā) 射第二聲信號(hào)并處理所述第二聲信號(hào)沿著所述第二聲線路徑行進(jìn)的第二渡越時(shí)間，以確定 沿著每個(gè)相應(yīng)的第二聲線路徑的相應(yīng)的氣流溫度。所確定的相應(yīng)的氣流溫度被用于補(bǔ)償溫 度對(duì)第一渡越時(shí)間的影響。替代地，對(duì)氣流速度的熱力學(xué)影響的聲音速率補(bǔ)償被用于確定 絕對(duì)氣流速度，如上所討論的。
[0025] 本發(fā)明的另外的實(shí)施例涉及用于監(jiān)測(cè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣流溫度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括至少一個(gè)第一聲發(fā)射器和至少一個(gè)第一聲傳感器，其分別取向?yàn)槲挥跍u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的氣 流路徑中的上游和下游橫向位置中，且相對(duì)于彼此位于不同的第一聲線路徑中。所述第一 傳感器能夠生成指示第一熱聲振蕩的第一傳感器輸出信號(hào)?？刂破髀?lián)接到所述至少一個(gè) 第一發(fā)射器和所述至少一個(gè)第一傳感器，所述控制器能夠使得所述至少一個(gè)第一發(fā)射器在 所述氣流路徑內(nèi)發(fā)射第一聲信號(hào)，且能夠通過(guò)從所述至少一個(gè)第一聲發(fā)射器發(fā)射第一聲信 號(hào)，并且使用所述至少一個(gè)第一聲傳感器從所述至少一個(gè)第一聲發(fā)射器接收所述第一聲信 號(hào)且生成包括所接收的第一聲信號(hào)的貢獻(xiàn)的第一動(dòng)態(tài)傳感器輸出信號(hào)，從而使第一傳感器 輸出信號(hào)與氣流速度相關(guān)。所述第一聲信號(hào)沿著每個(gè)所述第一聲線路徑行進(jìn)的第一渡越時(shí) 間被確定，并為第一聲信號(hào)沿著其第一聲線路徑行進(jìn)的第一渡越時(shí)間而被處理，以確定沿 著每個(gè)相應(yīng)的第一聲線路徑的相應(yīng)的氣流速度。
[0026] 其它實(shí)施例涉及用于主動(dòng)監(jiān)測(cè)氣流溫度的方法，包括：放置至少一個(gè)第一聲發(fā)射 器和至少一個(gè)第一聲傳感器，其分別取向?yàn)槲挥跉饬髀窂街械墓餐妮S平面中并且相對(duì)于 彼此位于不同的第一聲線路徑中，所述第一傳感器能夠生成指不第一熱聲振蕩的第一傳感 器輸出信號(hào)。所述至少一個(gè)第一發(fā)射器和所述至少一個(gè)第一傳感器聯(lián)接到控制器，所述控 制器能夠使得所述至少一個(gè)第一發(fā)射器在所述氣流路徑內(nèi)發(fā)射第一聲信號(hào)，且能夠使所述 第一傳感器輸出信號(hào)渡越時(shí)間與氣流溫度相關(guān)。所述控制器處理所述第一聲信號(hào)沿著所述 第一聲線路徑行進(jìn)的第一渡越時(shí)間，以確定沿著每個(gè)相應(yīng)的第一聲線路徑的相應(yīng)的氣流溫 度。至少一個(gè)第二聲發(fā)射器和至少一個(gè)第二聲傳感器分別取向?yàn)槲挥谒龅谝宦暟l(fā)射器和 傳感器下游的所述氣流路徑中的共同的軸平面中，并且相對(duì)于彼此位于不同的第二聲線路 徑中。所述第二傳感器能夠生成指示第二熱聲振蕩的第二傳感器輸出信號(hào)。至少一個(gè)第二 發(fā)射器和所述至少一個(gè)第二傳感器聯(lián)接到所述控制器，所述控制器能夠使得所述至少一個(gè) 第二發(fā)射器在所述氣流路徑內(nèi)發(fā)射第二聲信號(hào)，且能夠使所述第二傳感器輸出信號(hào)渡越時(shí) 間與氣流溫度相關(guān)。所述第二聲信號(hào)沿著所述第二聲線路徑行進(jìn)的第二渡越時(shí)間被處理， 以確定沿著每個(gè)相應(yīng)的第二聲線路徑的相應(yīng)的氣流溫度。所確定的沿著每個(gè)相應(yīng)的第一和 第二聲線路徑的相應(yīng)的氣流溫度被插值以產(chǎn)生體積溫度映射圖（map)。
[0027] 本發(fā)明的各目的和特征可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員以任何組合或者子組合共同或 者單獨(dú)應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0028]