專利名稱：具有共線光學幾何結(jié)構(gòu)的燃料濁點或冰點傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般涉及燃料傳感器。更具體而言，本公開涉及具有共線光學幾何形狀的燃料濁點或冰點傳感器。
背景技術(shù)：
柴油燃料、噴氣燃料以及其他類型的燃料常常被制造或處理成具有指定的濁點或冰點。燃料的濁點表示隨燃料的溫度降低而在該燃料內(nèi)形成最初凝固的蠟狀顆粒的溫度。燃料的冰點表示在凝固的蠟狀顆粒已經(jīng)形成后，隨著燃料的溫度增加而最后凝固的蠟狀顆粒融化的溫度。傳統(tǒng)的濁點和冰點測量常常使用在燃料的溫度被調(diào)整時在燃料的光學散射特性上的改變。然而，傳統(tǒng)的傳感器時常要求對燃料樣本兩側(cè)的訪問。這在受限制的空間中可能是困難或不可能的。如果訪問被限于一側(cè)，則可以使用反射路徑。不幸的是，燃料的折射率是溫度相關(guān)的，這可能導(dǎo)致不對準。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供了具有共線光學幾何形狀的燃料濁點或冰點傳感器。在第一實施例中，一種裝置包括有壁結(jié)構(gòu)，其被配置成容納所述有壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間內(nèi)的燃料樣本。所述裝置還包括至少一個冷卻表面，其被定位在所述有壁結(jié)構(gòu)的至少一部分上，并且被配置成冷卻所述燃料樣本。所述裝置進一步包括光學端口，其被配置成耦合到一個或多個光纖并提供第一輻射給所述燃料樣本。此外，所述裝置包括反射鏡，其被配置成反射所述第一輻射以便提供第二輻射給所述光學端口。所述光學端口限定共線光學幾何形狀，以用于提供所述第一輻射給所述燃料樣本并通過所述燃料樣本接收所述第二輻射。在第二實施例中，一種系統(tǒng)包括具有有壁結(jié)構(gòu)的感測單元，所述有壁結(jié)構(gòu)被配置成容納所述有壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間內(nèi)的燃料樣本。所述感測單元還具有至少一個冷卻表面，其被定位在所述有壁結(jié)構(gòu)的至少一部分上，并且被配置成冷卻所述燃料樣本。所述感測單元進一步具有光學端口，其被配置成耦合到一個或多個光纖并提供第一輻射給所述燃料樣本。此外，所述感測單元具有反射鏡，其被配置成反射所述第一輻射以便提供第二輻射給所述光學端口。所述光學端口限定共線光學幾何形狀，以用于提供所述第一輻射給所述燃料樣本并通過所述燃料樣本接收所述第二輻射。所述系統(tǒng)還包括冷卻器，其被配置成通過冷卻所述至少一個冷卻表面來冷卻所述感測單元中的所述燃料樣本。在第三實施例中，一種方法包括接收感測單元中的燃料樣本。所述方法還包括提供第一輻射給所述感測單元中的燃料樣本，并且從所述感測單元的反射鏡反射已經(jīng)與所述燃料樣本相互作用的所述第一輻射。所述方法進一步包括接收已經(jīng)再次與所述燃料樣本相互作用的反射的第一輻射作為第二輻射。使用共線光學幾何形狀來提供所述第一輻射并且接收所述第二輻射。此外，所述方法包括使用所述第二輻射的測量來確定所述燃料樣本的濁點和冰點中的至少一個。根據(jù)以下附圖、說明書以及權(quán)利要求，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言其它技術(shù)特征可以是容易地顯而易見的。


為了對本公開的更徹底的理解，現(xiàn)與附圖相結(jié)合地對以下描述進行參考，其中:
圖1說明了根據(jù)本公開的示例燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)；
圖2說明了根據(jù)本公開的圖1的示例燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)的側(cè)視 圖3說明了根據(jù)本公開的圖1的燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)中的示例替代共線光學幾何形狀；
圖4和5說明了使用根據(jù)本公開的圖1的燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)的示例測量；以及 圖6和7說明了用于根據(jù)本公開的濁點或冰點測量的示例方法。
具體實施例方式下文中所討論的圖1至7和所用來描述本專利文件中的本發(fā)明的原理的各種實施例是僅通過說明的方式而不應(yīng)該被以任何方式解釋成限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明的原理可以以任何類型的適當?shù)夭贾玫脑O(shè)備或系統(tǒng)來加以實現(xiàn)。圖1說明了根據(jù)本公開的示例燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)100。如圖1中所示出的，感測系統(tǒng)100包括感測單元102、輻射源104以及接收器/分析器106。通常，感測單元102接收燃料的樣本，諸如基于石油的燃料(例如柴油或噴氣燃料)或基于生物量的燃料(諸如生物柴油或生物噴氣燃料)。感測單元102冷卻并可選地加熱燃料樣本，以便測量燃料的濁點或冰點。如上所述，燃料的濁點表示隨燃料的溫度降低而在該燃料內(nèi)形成最初凝固的蠟狀顆粒的溫度。燃料的冰點表示在凝固的蠟狀顆粒已經(jīng)形成后，隨燃料的溫度增加而最后凝固的蠟狀顆粒融化的溫度。輻射源104提供光學輻射(諸如可見光)到感測單元102。接收器/分析器106接收并測量已經(jīng)與燃料樣本相互作用的輻射，并處理該測量以識別燃料樣本的濁點或冰點。在該示例實施例中，感測單元102包括有壁結(jié)構(gòu)108，其限定了內(nèi)部體積或空間110。燃料樣本經(jīng)由入口 112進入感測單元102并經(jīng)由出口 114離開感測單元102。在該特定示例中，有壁結(jié)構(gòu)108具有大致矩形的截面，并且入口 112和出口 114被定位在有壁結(jié)構(gòu)108的相對側(cè)。然而，有壁結(jié)構(gòu)108可以具有任意其他合適的尺寸和形狀，并且入口 112和出口 114可以具有進入到有壁結(jié)構(gòu)108中和從有壁結(jié)構(gòu)108出來的任何合適位置。在一些實施例中，結(jié)構(gòu)108的壁可以被隔離，以幫助冷卻和/或加熱有壁結(jié)構(gòu)108內(nèi)的燃料樣本。感測單元102還包括光學端口 116，其被耦合到一個或多個光纖118-120。光學端口 116允許輻射從輻射源104行進到有壁結(jié)構(gòu)108中，在那里將該輻射從反射鏡122反射。光學端口 116還允許從反射鏡122反射的輻射被提供到接收器/分析器106。光學端口 116包括任何合適的結(jié)構(gòu)，其可以被耦合到一個或多個光纖。在這個示例中，至少一個光纖118將輻射源104耦合到光端口 116，并且至少一個光纖120將接收器/分析器106耦合到光端口 116。光纖118-120可以具有任何合適的布置。例如，光纖118-120可以由部分的分叉纖維形成，其允許將來自輻射源104的輻射提供到感測單元102，并且可以將來自感測單元102的反射的輻射提供到接收器/分析器106。光纖118-120還可以表示具有緊密包裝在一起的多個纖維的纖維束。在特定實施方式中，光纖118可以處于纖維束的中間，并且多個光纖120可以被布置在光纖118的周圍。在另外其他實施例中，光纖118-120可以表示雙包層光纖。在任何合適的配置中的任何其他合適的一個或多個光纖可以被用在感測系統(tǒng)100中。反射鏡122反射來自光端口 116的輻射，該光端口使輻射穿越經(jīng)過感測單元102的多個路徑(一個路徑從光端口 116到反射鏡122，以及一個路徑從反射鏡122到光端口116)。注意到，這些路徑可以取決于采樣單元102的配置而部分或完全重疊。反射鏡122表示任何合適的結(jié)構(gòu)，其至少對由輻射源104提供的輻射基本上是反射性的。在該特定示例中，光端口 116位于感測單元102的頂部上，并且反射鏡122位于感測單元102的底部的至少一部分上。然而，光端口 116和反射鏡122可以位于任何其他合適位置中。感測單元102進一步包括一個或多個冷卻表面。在該示例中，感測單元102包括三個冷卻表面124-126。冷卻表面124位于有壁結(jié)構(gòu)108的底部反射鏡表面的至少一部分上。冷卻表面125位于有壁結(jié)構(gòu)108的前表面的至少一部分上。冷卻表面126位于有壁結(jié)構(gòu)108的后表面的至少一部分上。然而，每個冷卻表面可以包括感測單元102的任何表面的任何部分。此外，少于兩個或多于三個的冷卻表面可以被用在感測單元102中。圖1中的冷卻表面124-126被熱耦合到至少一個冷卻器128。冷卻器128可以冷卻表面124-126以便降低感測單元102內(nèi)的燃料樣本的溫度。任何合適的冷卻機構(gòu)可以被用來冷卻感測單元102中的燃料樣本，并且可以使用任何合適數(shù)量的冷卻器128。例如，多個雙級珀耳帖冷卻器可以與多個冷卻表面124-126 —起使用以冷卻燃料樣本。冷卻器128還可以表示低溫冷卻器，諸如純銀低溫冷卻器，其具有接觸單個冷卻表面124-126以冷卻燃料樣本的低溫指尖。一個或多個冷卻器128可以使用任何合適數(shù)量的冷卻表面進行操作?？蛇x地，加溫器129可以加溫有壁結(jié)構(gòu)102的一個或多個表面，以便增加感測單元102內(nèi)的燃料樣本的溫度。加溫器129包括用于加溫燃料樣本的任何合適的結(jié)構(gòu)。輻射源104包括用于以一個或多個期望波長或波長帶提供輻射的任何合適的結(jié)構(gòu)。輻射源104可以例如包括以適當?shù)囊粋€或多個波長或一個或多個波長帶發(fā)射光的一個或多個發(fā)光二極管(LED)。發(fā)接收器/分析器106包括用于接收和分析輻射的任何合適的結(jié)構(gòu)，該輻射已經(jīng)與感測單元102中的燃料樣本相互作用。例如，接收器/分析器106可以包括檢測器130，其測量已經(jīng)與燃料樣本相互作用的輻射的一個或多個特性。檢測器130可以表示光電探測器、光譜儀或其他檢測機構(gòu)。接收器/分析器106還可以包括處理單元132，其分析由檢測器130得到的測量以確定燃料樣本的濁點或冰點。處理單元132可以包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)或其他處理設(shè)備。接收器/分析器106可以進一步包括存儲器單元134，其存儲由處理單元132所使用、生成或收集的指令和數(shù)據(jù)。存儲器單元132可以包括任何合適的一個或多個易失性和/或非易失性存儲和取回裝置。此外，接收器/分析器106可以包括用于發(fā)送數(shù)據(jù)(諸如所確定的濁點或冰點)到外部設(shè)備或系統(tǒng)的接口 136。接口 136可以表示任何合適的有線或無線接口，諸如以太網(wǎng)接口。在操作的一個方面中，感測單元102接收燃料樣本，其可以以任何合適的方式被提供。例如，燃料樣本可以經(jīng)由入口 112被泵送到感測單元102中。感測單元102內(nèi)的燃料樣本可以在感測單元102內(nèi)被捕獲，諸如通過使用閥門來密封入口 112和出口 114。替代地，將燃料樣本供應(yīng)到感測單元102的泵或其他設(shè)備可以被關(guān)閉，使得感測單元102內(nèi)的燃料樣本通常停留在感測單元102內(nèi)。一旦燃料樣本處于感測單元102內(nèi)，感測單元102開始通過使用冷卻器128降低燃料樣本的溫度，來自輻射源104的輻射穿過燃料樣本，并且接收器/分析器106分析與燃料樣本相互作用的輻射。隨著燃料樣本的溫度下降，凝固的蠟狀顆粒在燃料中形成并可以由接收器/分析器106所檢測。接收器/分析器106可以因此識別燃料樣本的濁點。接收器/分析器106還可以通過關(guān)閉冷卻器128或使用加溫器129在蠟狀顆粒已經(jīng)形成之后對燃料樣本進行加溫。提高的溫度使凝固的蠟狀顆粒融化，這可以由接收器/分析器106所檢測。接收器/分析器106可以因此識別燃料樣本的冰點。根據(jù)該實施方式，接收器/分析器106可以確定燃料的濁點、燃料的冰點、或兩者。感測單元102中的燃料樣本的溫度可以由接收器/分析器106所確定，使得已經(jīng)與燃料樣本相互作用的輻射的測量可以與特定溫度相關(guān)聯(lián)。感測單元102中的燃料樣本的溫度可以以任何合適的方式被確定。例如，感測單元102中的燃料樣本的溫度可以基于冷卻器128的溫度設(shè)置來確定。接收器/分析器106也可以從位于感測單元102內(nèi)或安裝在冷卻表面124-126之一上的溫度傳感器接收溫度測量。任何其他合適技術(shù)可以被用來確定感測單元102內(nèi)的燃料樣本的溫度。一旦已經(jīng)確定了燃料樣本的濁點或冰點，可以沖洗感測單元102中的燃料樣本，諸如通過經(jīng)由入口 112泵送或以其他方式提供新燃料。在沖洗期間所提供的新燃料可以對感測單元102進行加溫，并且確定濁點或冰點的過程可以通過使用新燃料樣本而被重復(fù)。這種類型的感測系統(tǒng)100可以根據(jù)實施方式提供各種優(yōu)點。例如，傳統(tǒng)傳感器的一個缺點是它們的測量單元的大尺寸。它們的尺寸通常需要使用更大的傳感器外殼和冷卻器，導(dǎo)致更高的成本。而且，在這些傳統(tǒng)傳感器中對高熱量負載進行消散通常需要使用冷卻水或強制通風。相比之下，感測單元1000可以使用一個光學端口 116和反射鏡122來產(chǎn)生雙程單元，意味著輻射遵循經(jīng)過燃料的兩個路徑(從端口 116到反射鏡122以及返回到端口116)。使用這種類型的折疊單元意味著單元102可以是用于給定交互長度的尺寸的一半，需要更少的冷卻功率和降低的測量時間。實際上，感測單元102可以允許冷卻器128僅通過無源元件(諸如輻射散熱器或自然對流)消散熱量，而不是通過冷卻水或強制通風。而且，僅在感測單元102的一側(cè)(在此示例中是頂部)處需要光學訪問，這可以進一步減少感測單元102的尺寸。剩余的側(cè)可以被用于樣本運輸和用于冷卻/隔離，并且更少的光學端口可以幫助改善單元隔離，因為存在用于熱量進入或逃逸的更少的開口。此外，由于光纖118-120是共線的，它們的幾何形狀對光機械效應(yīng)和體積(bulk)折射率改變基本上不敏感。此外，這種配置能夠使用光纖來遠離感測單元102定位輻射源104和接收器/分析器106，允許感測單元102被放置在更有需要、惡劣的位置中。這可能是十分有用的，例如，當由于低溫、燃料蒸汽和來自低溫冷卻器的振動而使感測單元102暴露給濕氣凝結(jié)時。感測系統(tǒng)100可以被用于任何合適的環(huán)境中。例如，感測系統(tǒng)100可以被用于正生產(chǎn)燃料的制造環(huán)境中，諸如煉油廠或生物燃料生產(chǎn)系統(tǒng)。在特定實施例中，正被生產(chǎn)的燃料的濁點或冰點可以由接收器/分析器輸出到處理控制器，其可以使用濁點或冰點來調(diào)整制造過程。感測系統(tǒng)100還可以被用在正處理、運輸或使用燃料的環(huán)境中，諸如當感測系統(tǒng)被用來驗證燃料具有適當?shù)臐狳c或冰點時。感測系統(tǒng)100可以被用于任何其他合適的環(huán)境中。圖2說明了根據(jù)本公開的圖1的示例燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)100的側(cè)視圖。如圖2中所示的，來自輻射源104的輻射可以遵循光端口 116和反射鏡122之間的光路202。光路202在這里被示為基本上是直線的。S卩，來自光端口 116的輻射基本直線的路徑行進到反射鏡122，并然后在相同的基本直線的路徑上返回到光端口 116。這可以表示大多數(shù)輻射當在燃料樣本中存在很少或沒有蠟狀顆粒時行進的路徑。然而，在燃料樣本中形成蠟狀顆粒可能使輻射遵循更發(fā)散的路徑204。沿路徑202對輻射的測量可以被稱為鏡面信號測量。這些測量可以通過測量在光端口 116處接收的輻射來獲得。而且，沿路徑204對輻射的測量可以被稱為擴散信號測量。那些測量可以通過測量在光端口 206處接收的輻射來獲得，并且通過至少一個可選的光纖208來提供。通常，當在燃料樣本中形成蠟狀顆粒時，鏡面信號測量水平降低且擴散信號測量水平提高。在一些實施例中，接收器/分析器106使用這些測量中的任一測量來確定正被測試的燃料樣本的濁點和冰點。在特定實施例中，接收器/分析器106可以使用在鏡面和擴散信號測量之一中的改變來識別濁點或冰點。在其他特定實施例中，接收器/分析器106可以使用鏡面和擴散信號測量兩者來識別濁點或冰點，諸如通過計算兩個測量的比值或其他組合。然而，注意的是，燃料樣本的濁點或冰點可以按照任何其他合適的方式來計算。盡管圖1說明了燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)100的一個示例并且圖2說明了示例燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)100的側(cè)視圖，但可以對圖1和2做出各種改變。例如，感測單元102的尺寸、形狀和配置僅是為了說明?？梢詫Ω袦y單元102做出各種改變，包括以上提到的那些。而且，輻射源104和接收器/分析器106可以被組合成單個功能單元，或者接收器/分析器106可以被再分成單獨的部件。圖3說明了根據(jù)本公開的圖1的燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)100中的示例替代共線光學幾何形狀。尤其是，圖3說明了光纖118-120可以被耦合到感測單元102的光端口 116的另一種方式。在這個示例中，光纖118-120沒有直接耦合到感測單元102的光端口 116。而是，光纖118-120被耦合到連接器302，其由單個光纖304耦合到光端口 116。在這個示例中，通過使用分叉光纖結(jié)構(gòu)將輻射源104和接收器/分析器106耦合到光端口 116。光纖118-120將部件104-106耦合到連接器302。連接器302允許來自光纖118的輻射進入光纖304以便輸送到光端口 116。連接器302還允許從反射鏡122反射并通過光纖304行進的輻射被提供到接收器/分析器106。連接器302包括用于將輻射從源提供到光纖并將輻射從光纖提供到目的地的任何合適的結(jié)構(gòu)。光纖304包括任何合適的光纖。盡管圖3說明了燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)100中的替代共線光學幾何形狀的一個示例，但可以對圖3做出各種改變。例如，任何其他合適的共線光學幾何形狀可以被用在燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)100中。圖4和5說明了使用根據(jù)本公開的圖1的燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)100的示例測量。在圖4中，圖表400與正被冷卻的燃料樣本的示例鏡面測量相關(guān)聯(lián)。線402繪制了燃料樣本的溫度相對于接收的輻射的強度。在這個示例中，將接收的輻射轉(zhuǎn)換成電壓信號。
如這里所示的，線402在燃料樣本的溫度從_8°C左右降到_14°C左右時保持相對穩(wěn)定。在對應(yīng)于大約_15°C的點404附近，線402開始迅速下降。如以上所提到的，當在燃料樣本中形成蠟狀顆粒時，鏡面測量降低。蠟狀顆粒顯著減少不中斷穿過燃料樣本沿圖2中的光路202從光端口 116到反射鏡并返回到光端口的輻射量。接收器/分析器106可以在燃料樣本正冷卻時處理信號測量，并將濁點識別為在點404處或附近。例如，接收器/分析器106可以識別點404，在該處信號測量從基線值下降20%-30%。在圖5中，圖表500與正被冷卻并然后被加溫的燃料樣本的示例擴散測量相關(guān)聯(lián)。線502-504繪制了燃料樣本的溫度相對于接收的擴散輻射的強度。更具體地，線502繪制了在燃料樣本正被冷卻時燃料樣本的溫度相對于接收的擴散輻射的強度，并且線504繪制了在燃料樣本正被加溫時燃料樣本的溫度相對于接收的擴散輻射的強度。在這個示例中，將接收的輻射轉(zhuǎn)換成電壓信號。在許多情況下，當冰點正被確定時，濁點自身不被測量。而是，燃料被冷卻到遠低于其濁點的點，并然后被加溫以識別冰點(盡管濁點和冰點兩者可以被識別)。在隨后的討論中，假定的是，當測量冰點時，感測系統(tǒng)沒有正嘗試確定濁點。如這里所示的，線502在燃料樣本的溫度從(TC左右降到_13°C左右時保持相對穩(wěn)定。在對應(yīng)于大約_13°C的點506附近，線502開始迅速增加。如以上所提到的，當在燃料樣本中形成蠟狀顆粒時，擴散測量增加。蠟狀顆粒使來自光端口 116的輻射在燃料樣本內(nèi)擴散，諸如沿著圖2中的路徑204。在某點處(默認或當由測量系統(tǒng)100檢測時)，燃料樣本低于其濁點，并且感測系統(tǒng)100開始對燃料樣本加溫，如由線504所示的。可以通過停止燃料樣本的冷卻或?qū)嶋H上對燃料樣本進行加溫來加溫燃料樣本。在此時間期間，擴散輻射測量的強度隨著燃料樣本中的蠟狀顆粒融化而降低。在點508附近，擴散測量接近于近似零，指示現(xiàn)在發(fā)生很少的擴散。接收器/分析器106可以在燃料樣本正加溫時處理信號測量，并將冰點識別為在點508處或附近，在該處擴散測量近似為零。例如，接收器/分析器106可以識別點508，在該處信號測量在基線值的20%-30%內(nèi)。盡管圖4和5說明了使用燃料濁點或冰點感測系統(tǒng)100的測量的示例，但可以對圖4和圖5做出各種改變。例如，圖4和5說明了可以由感測系統(tǒng)100所使用以確定燃料樣本的濁點或冰點的兩種示例技術(shù)。任何其他的一種或多種合適的技術(shù)可以被用來確定燃料樣本的濁點或冰點。作為特定示例，圖4中所示的鏡面測量還可以在對燃料樣本加溫期間被使用以識別其冰點。作為另一特定示例，鏡面測量和擴散測量的比值或其他組合可以被用來識別燃料以確定燃料樣本的濁點或冰點。圖6和7說明了用于根據(jù)本公開的濁點和冰點測量的示例方法600和700。如圖6中所示的，在步驟602處，在感測單元處接收燃料的樣本。例如，這可以包括操作泵或打開閥門來允許正被制造或處理的燃料的樣本進入感測單元102。在步驟604處，冷卻燃料樣本。例如，這可包括操作冷卻器128來開始通過一個或多個冷卻表面124-126降低在感測單元102中的燃料樣本的溫度。在步驟606處，提供輻射到感測單元，并且在步驟608處，測量來自感測單元的輻射。例如，這可包括輻射源104通過光纖118將可視或其他輻射提供到感測單元102的光端口 116。例如，這可包括接收器/分析器106測量通過光纖120從感測單元102的光端口 116接收可視或其他輻射。根據(jù)燃料樣本中的蠟狀顆?；蚱渌w粒的量，輻射可通?？梢宰裱瓘墓舛丝?116到反射鏡122并返回的直的路徑(諸如路徑202)，或輻射可以通常遵循光端口 116和反射鏡122之間的分叉的路徑(諸如路徑204)。在步驟610處，分析測量以識別燃料樣本的濁點。例如，這可包括接收器/分析器106使用在鏡面測量中的迅速減少或在擴散測量中的迅速增加來識別濁點。這還可以包括接收器/分析器106使用鏡面測量和擴散測量的比值或其他組合或使用任何其他信號處理技術(shù)來識別測量單元中的燃料樣本的濁點。在這一點上，感測單元102中的燃料樣本可以被釋放，并且可以接收和測試新的燃料樣本。在測試之間可以過去一時間段，以便允許燃料流過感測單元102并對其加溫。如圖7中所示的，在步驟702處，在感測單元處接收燃料的樣本，并且在步驟704處，將燃料樣本冷卻過其濁點。任何合適的技術(shù)可以被用來將燃料樣本冷卻過其濁點。例如，感測系統(tǒng)100可以將燃料樣本冷卻到假定低于其濁點的溫度。感測系統(tǒng)100還可以冷卻燃料樣本并使用從光端口 116接收的輻射的測量來確定燃料樣本是否以及何時已經(jīng)變得渾濁。在步驟706處，對感測單元中的燃料樣本加溫。例如，這可以包括使用加溫器129來加熱燃料樣本或關(guān)閉冷卻器128并允許燃料樣本加溫。在步驟708處，提供輻射到感測單元，并且在步驟710處，測量來自感測單元的輻射。在步驟712處，分析測量以識別燃料樣本的冰點。例如，這可包括接收器/分析器106使用在鏡面測量中的迅速增加或在擴散測量中的迅速減少來識別冰點。這還可以包括接收器/分析器106使用鏡面測量和擴散測量的比值或其他組合或使用任何其他信號處理技術(shù)來識別測量單元中的燃料樣本的冰點。在這一點上，感測單元102中的燃料樣本可以被釋放，并且可以接收和測試新的燃料樣本。以這種方式，感測單元100提供了在燃料制造或處理系統(tǒng)中的在線傳感器能力。也就是說，制造或處理系統(tǒng)中的燃料可以在系統(tǒng)自身內(nèi)以更實時的方式來被測試，而不是捕獲燃料的樣本并稍后某時在實驗室中分析該樣本。盡管圖6和7說明了用于濁點和冰點測量的示例方法600和700，但可以對圖6和圖7做出各種改變。例如，盡管每幅圖示出了一系列步驟，但在每幅圖中的各種步驟可以重疊、并行發(fā)生、以不同次序發(fā)生、或發(fā)生多次。在一些實施例中，以上描述的各種功能由計算機程序所實現(xiàn)或支持，該計算機程序由計算機刻度程序代碼組成并在計算機可讀介質(zhì)中體現(xiàn)。用語“計算機可讀程序代碼”包括任何類型的計算機代碼，包括源代碼、目標代碼和可執(zhí)行代碼。用語“計算機可讀介質(zhì)”包括能夠被計算機訪問的任何類型的介質(zhì)，諸如只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、硬盤驅(qū)動器、光盤(⑶)、數(shù)字視頻盤(DVD)、或任何其他類型的存儲器。闡述遍及本專利文檔所使用某些詞語和用語的定義可能是有利的。術(shù)語“耦合”以及衍生形式指的是兩個或更多個元件之間的直接或間接通信，無論那些元件是否與彼此物理接觸。術(shù)語“應(yīng)用”和“程序”指的是適于以合適的計算機代碼(包括源代碼、目標代碼、或可執(zhí)行代碼)實現(xiàn)的一個或多個計算機程序、軟件組件、指令集、過程、功能、對象、類、實例、相關(guān)數(shù)據(jù)、或其一部分。術(shù)語“發(fā)送”、“接收”和“傳送”以及其衍生形式涵蓋直接和間接通信兩者。術(shù)語“包括”和“包含”以及其衍生形式意思是包括而非限制。術(shù)語“或者”是包括
性的，意思是和/或。用語“與......關(guān)聯(lián)”和“與其關(guān)聯(lián)”以及其衍生形式，可以的意思
是包括、被包括在內(nèi)、與其互連、包含、被包含在內(nèi)、連接到或與其連接、耦合到或與其耦合、與其可通信、與其協(xié)作、交錯、并置、與其接近、接合到或與其接合、具有、具有其性質(zhì)、具有對其或與其的關(guān)系，等等。盡管本公開已經(jīng)描述了某些實施例和通常關(guān)聯(lián)的方法，但這些實施例和方法的更改和置換將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因此，示例實施例的以上描述不限定或約束本公開。在不背離如由以下權(quán)利要求所限定的本公開的精神和范圍的情況下，其他改變、替代和變更也是可能的。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括: 有壁結(jié)構(gòu)(108)，其被配置成容納所述有壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間(110)內(nèi)的燃料樣本； 至少一個冷卻表面(124-126)，其被定位在所述有壁結(jié)構(gòu)的至少一部分上，并且被配置成冷卻所述燃料樣本； 光學端口( 116)，其被配置成耦合到一個或多個光纖(118-120，304)并提供第一輻射給所述燃料樣本；以及 反射鏡(122)，其被配置成反射所述第一輻射以便提供第二輻射給所述光學端口 ；其中所述光學端口限定共線光學幾何形狀，以用于提供所述第一輻射給所述燃料樣本并通過所述燃料樣本接收所述第二輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中: 所述光端口位于所述有壁結(jié)構(gòu)的第一壁上；以及 所述反射鏡位于所述有壁結(jié)構(gòu)的與所述第一壁相對的第二壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中: 所述光端口被配置成接收用于鏡面測量的第二輻射；以及 進一步包括第二光端口(206)，其被配置成接收用于擴散測量的第三輻射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括: 入口(112)，其被配置成將所述燃料樣本接收到所述有壁結(jié)構(gòu)中；以及 出口( 114)，其被配置成提供來自所述有壁結(jié)構(gòu)的所述燃料。
5.一種系統(tǒng),包括: 感測單元(102),包括: 有壁結(jié)構(gòu)(108)，其被配置成容納所述有壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間(110)內(nèi)的燃料樣本； 至少一個冷卻表面(124-126)，其被定位在所述有壁結(jié)構(gòu)的至少一部分上，并且被配置成冷卻所述燃料樣本； 光學端口( 116)，其被配置成耦合到一個或多個光纖(118-120，304)并提供第一輻射給所述燃料樣本；以及 反射鏡(122)，其被配置成反射所述第一輻射以便提供第二輻射給所述光學端Π ； 其中所述光學端口限定共線光學幾何形狀，以用于提供所述第一輻射給所述燃料樣本并通過所述燃料樣本接收所述第二輻射；以及 至少一個冷卻器(128)，其被配置成通過冷卻所述至少一個冷卻表面來冷卻所述感測單元中的所述燃料樣本。
6.根據(jù)權(quán)利要 求5所述的系統(tǒng)，其中所述冷卻器包括以下之一:一個或多個珀耳帖冷卻器以及低溫冷卻器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進一步包括: 分析器(106)，其被配置成分析所述第二輻射以識別以下至少一個:所述燃料樣本的濁點和所述燃料樣本的冰點。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中: 所述感測單元進一步包括第二光端口(206)，其被配置成接收第三輻射；以及所述分析器被配置成通過使用以下中的一個或多個來識別所述燃料樣本的濁點和所述燃料樣本的冰點:第二輻射的鏡面測量和第三輻射的擴散測量。
9.一種方法，包括: 在感測單元(102)中接收(602，702)燃料樣本； 提供(606，708)第一輻射給在感測單元中的所述燃料樣本； 從所述感測單元的反射鏡(122)反射(606，708)所述第一輻射，所述第一輻射已經(jīng)與所述燃料樣本相互作用； 接收(608，710)已經(jīng)與所述燃料樣本再次相互作用的反射的第一輻射作為第二輻射，其中使用共線光學幾何結(jié)構(gòu)來提供所述第一輻射和接收所述第二輻射；以及 使用所述第二輻射的測量來確定(610，712)所述燃料樣本的濁點和冰點中的至少一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所 述的方法，其中: 確定所述燃料樣本的濁點包括冷卻(604)所述燃料樣本，使得蠟狀顆粒形成在所述燃料樣本中，所述濁點與所述蠟狀顆粒最初形成在所述燃料樣本中的溫度相關(guān)聯(lián)；以及確定所述燃料樣本的冰點包括: 將所述燃料樣本冷卻(704)過其濁點，使得蠟狀顆粒形成在所述燃料樣本中；以及 對所述燃料樣本加溫(706)，使得所述燃料樣本中的蠟狀顆粒融化，所述冰點與所述燃料樣本中的最后蠟狀顆粒融化的時間相關(guān)聯(lián)。
全文摘要
一種系統(tǒng)包括具有有壁結(jié)構(gòu)(108)的感測單元(102)，所述有壁結(jié)構(gòu)被配置成容納所述有壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間(110)內(nèi)的燃料樣本。所述感測單元還具有至少一個冷卻表面(124-126)，其被定位在所述有壁結(jié)構(gòu)的至少一部分上，并且被配置成冷卻所述燃料樣本。所述感測單元進一步具有光學端口(116)，其被配置成耦合到一個或多個光纖(118-120,304)并提供第一輻射給所述燃料樣本。此外，所述感測單元具有反射鏡(122)，其被配置成反射所述第一輻射以便提供第二輻射給所述光學端口。所述光學端口限定共線光學幾何結(jié)構(gòu)，以用于提供所述第一輻射給所述燃料樣本并通過所述燃料樣本接收所述第二輻射。所述系統(tǒng)還包括至少一個冷卻器(128)，其被配置成通過冷卻所述至少一個冷卻表面來冷卻所述感測單元中的所述燃料樣本。
文檔編號G01N21/49GK103154705SQ201180050110
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者F·M·哈蘭, S·蒂克西爾, S·J·希爾思 申請人:霍尼韋爾阿斯卡公司