燃烧监测系统的制作方法

燃烧监测系统


背景技术：

1.干涉测量技术可用于确定燃烧室(诸如气体涡轮的燃烧室)中火焰的燃烧特性。为了执行这些技术，光纤干涉测量传感器可被配置为将光传输到传感器中并且接收从传感器反射的光。联接到光纤干涉测量传感器的干涉仪可处理与反射光相关联的干涉图案，以确定从传感器内的不同反射边界反射的光学路径长度的差异。干涉图案差异可用于确定多个燃烧测量结果，诸如与在燃烧室中发生的燃烧反应相关联的动态压力、静态压力和温度。除了涡轮机械(诸如气体涡轮)之外，测量和监测燃烧特性对于确保往复式发动机(诸如内燃机)的最佳和安全操作可能是需要的。
2.光谱测定技术可用于确定作为波长或频率的函数的光强度，并且可测量由燃烧反应发射的紫外线、可见光和红外线辐射。这些光谱测量可用于表征火焰或燃烧反应，以及其中发生火焰或燃烧反应的设备的操作。光谱测定技术可使用光谱感测部件来执行，光谱感测部件可独立于测量相同燃烧反应的燃烧特性的干涉感测系统来配置。


技术实现要素：

3.可在针对其中存在燃烧反应的设备(诸如在油气生产环境中的气体涡轮)执行燃烧监测。燃烧反应可包括火焰、燃料源和供氧源，使得燃料源被点燃，从而产生在存在氧气的情况下持续存在的火焰。监测燃烧反应的状况、质量和存在可了解生成燃烧反应、燃料供应或氧气供应的设备的情况。
4.燃烧监测系统可包括光纤干涉测量传感器，该光纤干涉测量传感器相对于燃烧源定位并且经由光纤联接到干涉仪。通过测量与通过传感器头部反射的光相关联的干涉测量数据，可确定燃烧反应的特性，诸如动态压力、静态压力和温度。例如，传感器头部可接合到燃烧反应，并且可经由光纤将与燃烧反应的特性相关联的反射光的变化传输到配置有干涉仪的计算装置。
5.对于用于燃烧监测的传统光纤干涉测量传感器，其确定附加的基于光谱的燃烧特性的能力可能有限。在一个方面，干涉测量燃烧监测系统可能无法生成与光谱数据相关联的测量结果，诸如火焰质量和燃料污染。在另一方面，干涉测量传感器的使用在高温条件下可能受到限制，诸如具有等于或高于约1000摄氏度的操作条件的燃烧室。附加燃烧特性可使用其他传感器类型来确定，但可能需要进入到燃烧室的内部容积中的附加穿透点或观察位置以执行燃烧监测。在燃烧室中的多个位置处部署多种传感器类型需要穿过燃烧室衬里和壳体的多个穿透部，这可能弱化穿透部位处的壁、壳体和衬里。此外，与使用被配置用于在单个位置处穿透燃烧室衬里和壳体的传感器执行燃烧监测相比，用于不同传感器的多个穿透部位的配置制造、保持和配置更昂贵。
6.一般来讲，本文提供了用于使用光谱数据分析执行燃烧监测的改进的系统、装置和方法。光纤干涉测量传感器可被配置为包括光谱感测部件。光谱感测部件可包括光谱仪和附加光纤以将来自燃烧室的光传输到光谱仪，以用于确定不能单独使用干涉测量感测部件确定的附加燃烧特性。可使用光谱数据确定的附加燃烧特性可包括火焰温度、火焰监控、
点火器监控、火焰质量以及燃料源和燃烧反应中污染物的存在等。改进的燃烧监测系统的另外的益处在于可将干涉测量感测部件和光谱感测部件集成到单个传感器头部中，从而需要进入到燃烧室单个穿透点以监测和收集与燃烧反应相关联的干涉测量和光谱数据。
7.在一方面，提供了一种使用光谱数据执行燃烧监测的系统。该系统可包括计算装置，该计算装置包括数据处理器和传感器头部组件。传感器头部组件可包括附连到涡轮发动机燃烧室的传感器头部。传感器头部可包括隔膜和位于传感器头部内的第一位置的第一尺寸的真空腔。隔膜可包括与真空腔相对定位的第一表面和操作地接合到燃烧室的内部部分的第二表面。传感器头部可被配置为基于经由光纤传输的光来测量燃烧室中火焰的燃烧状况。该系统还可包括光学传感器询问器，该光学传感器询问器被配置在计算装置上并且经由多根光纤联接到传感器头部。光学传感器询问器可包括干涉仪，该干涉仪联接到传感器头部并且被配置为基于经由第一光纤传输到传感器头部并且从传感器头部反射的光来确定与火焰相关联的干涉数据。光学传感器询问器还可包括第一光谱仪，该第一光谱仪联接到传感器头部并且被配置为基于在经由第二光纤传输到光谱仪之前从火焰传输并且进入传感器头部的光来确定与火焰相关联的光谱数据。
8.可以任何可行的组合在系统内组合以下特征中的一个或多个特征。例如，光学传感器询问器可经由单根光纤联接到传感器头部，并且还可包括联接到干涉仪和第一光谱仪的光学开关。计算装置可被配置为执行使得数据处理器基于预先确定的开始时间、预先确定的事件或自先前执行指令以来的预先确定的时间间隔来确定干涉测量数据和/或光谱数据的指令。传感器头部可在单个穿透点处附连到燃烧室。传感器头部可由蓝宝石或氧化铝形成。用于多根光纤的至少一根光纤可包括单股光纤或多股光纤。光学传感器询问器可包括经由第三光纤联接到传感器头部的第二光谱仪。第一光纤可以相对于第二光纤以水平取向被配置在传感器头部内。第一光纤可以相对于第二光纤以竖直取向被配置在传感器头部内。第一光纤可居中配置在传感器头部内，并且多个第二光纤可相对于居中配置的第一光纤径向配置在传感器头部内。
9.在另一方面中，提供了一种方法。该方法可包括经由第一光纤将光传输到传感器头部。传感器头部可附连到燃烧室并且可被配置为基于传输的光测量燃烧室中火焰的燃烧状况。该方法还可包括经由第一光纤接收从传感器头部反射的光。该方法还可包括基于经由第一光纤接收的反射的光来确定干涉测量数据。该方法还可包括提供干涉测量数据。
10.可以任何可行的组合来组合以下特征中的一个或多个特征。例如，该方法还可包括基于所确定的干涉测量数据来确定在燃烧室内发生的燃烧反应的动态压力和/或静态压力。确定干涉测量数据还可包括基于所确定的干涉测量数据来确定传感器头部温度。该方法还可包括经由第二光纤接收从传感器头部传输的光。该方法还可包括基于从第二光纤传输的光来确定光谱数据。该方法还可包括提供光谱数据。传感器头部可在单个穿透点处附连到燃烧室。传感器头部可由蓝宝石或氧化铝形成。该方法还可包括基于所确定的光谱数据确定以下中的一者或多者：火焰温度、火焰质量、污染物的存在、污染物的不存在、火焰监控的测量结果、点火器监控的测量结果或它们的任何组合。污染物可包括氯、镍、钒、钾、钠、硫和/或它们的组合。可将火焰质量确定为两个波长范围的比率。
11.还描述了存储指令的非暂态计算机程序产品(即，物理体现的计算机程序产品)，当指令由一个或多个计算系统的一个或多个数据处理器执行时，使至少一个数据处理器执
行本文中的操作。类似地，还描述了计算机系统，该计算机系统可以包括一个或多个数据处理器和联接到该一个或多个数据处理器的存储器。存储器可以临时或永久地存储使至少一个处理器执行本文描述的操作中的一个或多个操作的指令。另外，方法可以由单个计算系统内的一个或多个数据处理器或分布在两个或多个计算系统之间的一个或多个数据处理器来实现。此类计算系统可经由一个或多个连接、包括网络(例如，互联网、无线广域网、局域网、广域网、有线网络等)上的连接、经由多个计算系统中的一个或多个计算系统之间的直接连接等来连接并且可交换数据和/或命令或其他指令等。
附图说明
12.根据以下结合附图的详细描述，将更容易理解这些和其他特征，其中：
13.图1是示出被配置为使用光谱分析执行燃烧监测的燃烧监测系统的示例性实施方案的示意图；
14.图2是示出操作以使用光谱分析执行燃烧监测的图1的燃烧监测系统的示意图；
15.图3是示出被配置为在操作中使用光谱分析来执行燃烧监测的燃烧监测系统的示例性实施方案的示意图；
16.图4是示出被配置为在操作中使用光谱分析来执行燃烧监测的燃烧监测系统的不同示例性实施方案的示意图；
17.图5a至图5b是示出图1的燃烧监测系统的传感器头部的示例性实施方案的示意图；
18.图6是示出如本文所述的用于使用由图1的燃烧监测系统采集的干涉测量数据来执行燃烧监测的方法的示例性实施方案的流程图；并且
19.图7是示出如本文所述的使用由图1的燃烧监测系统采集的光谱数据来执行燃烧监测的方法的示例性实施方案的流程图。
20.应注意，附图不一定按比例绘制。附图仅旨在描绘本文所公开的主题的典型方面，因此不应视为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解的是，本文中具体描述且在附图中示出的系统、装置和方法是非限制性的示例性实施方案，并且本发明的范围仅由权利要求限定。
具体实施方式
21.燃烧可指燃烧一种或多种材料的过程。可执行燃烧监测以确定燃烧过程的特性，诸如燃烧室中发生的燃烧反应的温度、压力等。例如，燃烧室可以是气体涡轮中的部件，在其中燃料和空气被混合并燃烧。准确测量燃烧室内的燃烧特性可有利于燃烧过程的状况监测，因为通过测量可了解气体涡轮设备的操作状态以及在燃烧反应期间消耗的燃料和空气的质量。当使用多个不同的传感器系统在多个位置进行测量时，可降低所测量的燃烧特性的准确性。与利用可在单个穿透部位处接合到燃烧室的传感器配置的燃烧监测系统相比，多个穿透部位可能增加燃烧监测系统的复杂性和成本，并且弱化燃烧室部件的结构方面(包括燃烧室壁、衬里和/或壳体)。因此，燃烧监测系统的操作者可试图使用微创技术收集尽可能多的关于燃烧反应的数据，该微创技术不需要在整个燃烧室的多个位置配置和部署大量传感器。例如，通过将光谱感测部件添加到光纤干涉测量传感器，在不需要燃烧室衬里
和用于光谱传感器的燃烧室壳体上的附加穿透点的情况下，可确定附加燃烧特性。
22.为了改善所测量的燃烧特性的质量和多样性，提供了改进的燃烧监测系统，并且该系统可包括光谱数据分析部件。通过采用光谱分析部件，结合光纤干涉测量传感器，在不需要附加单独定位的传感器的情况下，可确定附加燃烧特性，并且使得可相对于期望的操作条件准确地表征燃烧反应和/或设备、供应到燃烧室的燃料或氧气。
23.本文公开了用于使用在与气体涡轮相关联的燃烧室中发生的燃烧反应的光谱数据分析来执行燃烧监测的系统、装置和对应方法的实施方案。然而，本公开的实施方案可用于无限制地监测其他设备或燃烧环境中的燃烧反应。
24.图1示出了燃烧监测系统100的一个示例性实施方案，该燃烧监测系统被配置为使用光谱数据分析来执行燃烧监测。系统100包括计算装置105，该计算装置包括数据处理器110、存储器115、控制器120和光学传感器询问器125。光学传感器询问器125被配置为包括干涉仪130和光谱仪135，并且可产生输出140。输出140可经由联接到计算装置105的显示器145提供给用户。在一些实施方案中，输出可存储在存储器115中。燃烧监测系统100还包括传感器头部组件150，该传感器头部组件包括通过多根光纤(例如，光纤160和光纤165)联接到计算装置105的传感器头部155。燃烧室170包括产生燃烧反应的火焰175和可用于引发火焰175的点火器180。传感器头部155与燃烧室170接合，使得发生在燃烧室170中的火焰175或燃烧反应可由传感器头部155通过燃烧室衬里185上的开口感测。传感器头部155包括隔膜190和真空腔195。
25.如图1所示，传感器头部155通过燃烧室衬里185上的单个穿透部与火焰170或燃烧室170中的燃烧反应接合。传感器头部155可包括透明的并且适于传输和接收来自燃烧室170的紫外线、可见光和/或红外线辐射的材料。例如，传感器头部155可由诸如蓝宝石或氧化铝的材料形成。如图1所示，传感器头部155可定位在燃烧室的衬里185和燃烧室的壳体之间，使得壳体位于衬里185和计算装置105之间。冷却源可向位于燃烧室衬里185和燃烧室壳体之间的一定容积的空间供应冷却剂(诸如冷空气、冷藏气体、冷却流体等)。传感器头部155可经由燃烧室衬里185和壳体上的单个穿透部或开口相对于燃烧室170定位。因此，传感器头部155可被定位成便于测量燃烧反应的特性以及燃烧室170中的其他部件(诸如点火器180)的操作。
26.如图1中进一步所示，传感器头部155包括隔膜190和真空腔195。隔膜190的厚度、形状和位置可有变化。类似地，真空腔195的数目、形状和位置也可有变化。由于传感器头部155监测的燃烧反应的压力和温度波动，隔膜190和真空腔195可改变尺寸和/或形状。由于尺寸和/或形状的变化，传感器头部155可不同程度地传输反射光，从而导致干涉仪130接收不同的干涉图案。传感器头部155通过多根光纤(例如，光纤160和光纤165)联接到计算装置105。在一些实施方案中，光纤160、光纤165中的一者或两者可包括单股光纤或多股光纤。光纤160、光纤165的多种配置可联接到传感器头部155，如将在图5a至图5b中更详细所述。
27.如图1所示，传感器头部155经由光纤160、光纤165联接到计算装置105。计算装置105可包括数据处理器110、输入装置、存储器115、控制器120、显示器145以及联网接口或通信接口。数据处理器110可执行存储在存储器115中的计算机可读指令，该计算机可读指令被配置为使用频谱和干涉测量数据分析来执行燃烧监测。在一些实施方案中，计算装置105可被配置在气候控制的控制室中。计算装置105可配置有光学传感器询问器125，该光学传
感器询问器可包括多个光学元件，诸如干涉仪130、光谱仪135。光学传感器询问器125还可包括数据处理器和计算机可读指令，该计算机可读指令在被执行时使得光学传感器询问器125生成传输到传感器头部155的光并且接收来自传感器头部155的反射光。干涉仪130可为fabry
‑
perot干涉仪，并且可被配置为使得与多个波长的光相关联的干涉图案用于进行精确的测量。例如，在燃烧监测应用中，干涉仪130可经由第一光纤160将光传输到传感器头部155内的一个或多个反射界面，诸如真空腔195或隔膜190的接口。干涉仪130可测量与由界面反射的光相关联的干涉模式，并且可基于反射光的干涉模式进一步确定燃烧室170中的燃烧反应或火焰175的动态压力、静态压力或温度。在一些实施方案中，干涉仪130可包括fizeau楔，该fizeau楔用于将与反射光相关联的干涉图案投影到电荷耦合器件上，以便基于干涉仪130处理的干涉数据来确定一个或多个燃烧特性。fizeau楔是可用于分配反射光的波长分配器，使得电荷耦合器件的每个元件与反射光的特定波长相关联。将结合图2描述关于干涉仪130的操作的附加细节。
28.如图1中进一步所示，光学传感器询问器125包括光谱仪135。光谱仪135可在光已穿过透明传感器头部155并且进一步经由第二光纤165传递到光谱仪135之后，接收从燃烧反应或火焰175传输的光。光谱仪135是可用于记录和测量光数据或光谱的仪器。光谱仪135可以是能够分离和测量光的光谱分量的光谱仪，并且其可示出作为波长或频率的函数的光强度。光谱仪135可被配置为测量紫外光、可见光和红外光，以用于确定燃烧特性，诸如火焰温度、火焰质量和/或燃料污染物(诸如镍、钒、钾、钠、硫以及它们的组合)的存在和类型，这些污染物可存在于燃烧反应或燃料源中。将结合图3描述关于光谱仪135的操作的附加细节。
29.图2示出操作以使用光谱分析执行燃烧监测的图1的燃烧监测系统的示例性实施方案的示意图200。图2所示的燃烧监测系统将用于更详细地描述如何测量干涉测量数据并且用于确定燃烧特性。
30.如图2所示，光学传感器询问器125包括经由光纤160联接到传感器头部155的干涉仪130。干涉仪130可被配置为生成光并将光传输205到传感器头部155，其中光可在传感器头部155内的反射点(诸如反射点a(参考rp
‑
a)、反射点b(参考rp
‑
b)和反射点c(参考rp
‑
c))处被反射210回到干涉仪130。干涉仪130可经由光纤160将多频率光或白光传输205到传感器头部155，并且从反射点a、b、和/或c中的每个反射点反射210的光的干涉图案可用于经由干涉测量技术确定燃烧特性，诸如在燃烧室170中发生的燃烧反应的动态压力、静态压力和/温度。例如，隔膜190可暴露于来自燃烧室170的气体和辐射。因此，隔膜190可以对应于传感器头部155外部的压力的方式偏转或改变形状。当隔膜190被移位时，隔膜190和真空腔195的rp
‑
b之间的距离可改变。距离变化可导致在干涉仪130处接收的反射光的干涉模式发生变化，使得可基于干涉模式的变化来确定燃烧反应的动态压力和静态压力。动态压力可被认为是在一段时间内确定的离散压力值的变化范围或幅度。静态压力可被认为是与特定时间点相关联的压力测量结果，并且可用于确定火焰监控。
31.传感器头部155可随着燃烧反应的温度变化而发生尺寸变化。例如，在高热条件下，传感器头部155的厚度可变化，从而导致rp
‑
a和rp
‑
b之间的距离发生变化。距离的变化还可导致干涉仪130所接收的干涉图案发生变化。用这种方式，干涉仪130可确定燃烧反应的温度。
32.图3是示出操作以使用光谱分析执行燃烧监测的图1的燃烧监测系统的示例性实施方案的示意图300。图3所示的燃烧监测系统将用于更详细地描述如何可以测量光谱数据并用于确定燃烧特性。
33.如图3所示，光学传感器询问器125包括光谱仪135a，该光谱仪经由光纤165a联接到传感器头部155。光谱仪135a可被配置为接收从燃烧室170发射并且传输通过传感器头部155的光305。光谱仪135a可处理由燃烧反应或点火器180火焰产生的所接收的紫外光、可见光和红外光305，并且使用光谱分析技术将光的光谱数字化，以便确定燃烧特性，诸如火焰温度、火焰和点火器监控、火焰质量以及燃料源或燃烧室170中污染物的存在。
34.如图3中进一步所示，光学传感器询问器125可包括经由第二光纤165b联接到传感器头部155的附加光谱仪135b。光谱仪135b可被类似地配置为光谱仪135a，并且可接收从燃烧室170发射并且传输通过传感器头部155的光310。光谱仪135b可处理由燃烧反应或点火器180火焰产生的所接收的紫外光、可见光和红外光310，并且使用光谱分析技术将光的光谱数字化，以便确定燃烧特性，诸如火焰温度、火焰和点火器监控、火焰质量以及燃料源或燃烧室170中污染物的存在。在一些实施方案中，光谱仪135a和光谱仪135b中的每一者可被独立地配置为将从传感器头部155传输的光的光谱的不同部分数字化，以便确定不同的燃烧特性。
35.图4是示出操作以使用光谱分析执行燃烧监测的燃烧监测系统的不同示例性实施方案的示意图400。图4所示的系统包括与图3的系统300类似的部件，不同的是光学传感器询问器125包括联接到单根光纤(例如光纤160)的光学开关405。光学开关405还联接到干涉仪130和光谱仪135，该干涉仪和光谱仪可分别如关于图2和图3所述的那样操作。
36.如图4所示，光学开关405从传感器头部155接收传输光410以用于执行燃烧室反应的光谱分析。在此类实施方案中，光学传感器询问器125可联接到控制器120，诸如fpga或微控制器，该控制器可联接到开关405。控制器120可包括或接收可执行指令，该可执行指令在被执行时使得控制器120控制光学开关405以适当地将来自传感器头部155的传输光410分配到干涉仪130或光谱仪135。类似地，控制器120可接收由干涉仪130生成的光415并将该光415传输到传感器头部155，其中该光将在反射点处被反射以产生干涉图案，如关于图2所描述的，然后由光学开关405接收并传输到干涉仪130，用于干涉测量分析。
37.图4所示的燃烧监测系统400的配置的益处在于，燃烧室衬里185和壳体上的单个穿透点可用于执行干涉测量和光谱分析技术，从而优化被监测的设备内的空间限制。此外，可利用传感器头部组件150和可被配置用于干涉测量和光谱分析的燃烧监测系统来改善或重新配置先前已用于光谱分析的单个穿透部位和穿透部位中所包括的硬件。
38.图5a至图5b是在被配置为使用光谱分析来执行燃烧监测的系统(诸如关于图1至图4所描述和示出的系统100)中所包括的传感器头部155的示例性实施方案的示意图。图5a至图5b示出了传感器头部155的两个示例性配置。每种配置示出了从燃烧室170内部的角度观察的传感器头部155的面，观察传感器头部155面的原因在于其将在其单个穿透点处与燃烧室170接合。
39.如5a至图5b中的各图所示，传感器头部155包括隔膜190和多根光纤，诸如光纤160和光纤165。在本公开中设想了多个隔膜190和真空腔195形状。示出了隔膜190和对应的真空腔(未明确示出，但其可被解释为定位成紧邻隔膜190)，显示了隔膜190作为覆盖真空腔
的表面。在操作中，因为燃烧室170内发生压力波动，所以隔膜190的表面可偏转到真空腔中(例如，沿着z轴或在与进入或离开显示图5a至图5b的页面对应的方向上)。一般来讲，隔膜190的形状可对应于真空腔195的形状，反之亦然。另外，如将结合图5b所述，在一些实施方案中，传感器头部155可被配置为具有多个第二光纤165a
‑
d。例如，传感器头部155可包括多根光纤165，每根光纤将传感器头部155联接到一个或多个光谱仪130。
40.如图5a所示，示出了圆形传感器头部155并且该圆形传感器头部包括圆形隔膜190。第一光纤160相对于隔膜190定位，并且第二光纤165独立于隔膜190(和真空腔)的位置定位。在传感器头部155设计中，可设想隔膜190(以及真空腔195)和光纤160、光纤165的各种配置。如图5a所示，光纤160、光纤165相对于彼此以竖直取向布置。在一些实施方案中，隔膜190(和真空腔195)和光纤160、光纤165可相对于彼此以水平取向布置。在一些实施方案中，圆形传感器头部155的尺寸可被设定成包括0.5”的外径。在其他实施方案中，传感器头部155的外径可选自约0.10”至约1”范围(例如，约0.10”、0.3”、0.5”、0.75”或1.0”)。
41.如图5b所示，示出了圆形传感器头部155并且该圆形传感器头部包括居中定位的圆形隔膜190，其中多个第二光纤165a
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d围绕隔膜190和第一光纤160周向地布置。例如，光纤165a、光纤165b、光纤165c和光纤165d布置在光纤160周围彼此成90度的位置处。可以实现多种第二光纤165位置，并且不受图5b所示位置的限制。在一些实施方案中，传感器头部155可被配置为具有一个或多个第二光纤165(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个第二光纤165)。
42.图6示出了描述如本文所述的由图1的烧监测系统100使用干涉测量数据执行燃烧监测的方法600的一个示例性实施方案的流程图。
43.在操作610中，干涉仪130经由第一光纤160将光传输到传感器头部155。干涉仪130通过第一光纤160将多频率或白光传输到传感器头部155。
44.在操作620中，干涉仪130经由第一光纤160接收从传感器头部155反射的光。传输光穿过透明传感器头部155并且从传感器头部155内的任何数量的界面或边界反射，诸如第一光纤160与传感器头部155接合的位置(例如，图2的反射点a)、第一真空腔195界面(例如，图2的反射点b)和相对于隔膜190界面设置的第二真空腔195界面(例如，图2的反射点c)。
45.在操作630中，干涉仪130基于经由第一光纤160接收的反射光来确定干涉测量数据。燃烧反应可生成压力动力学或变化，导致隔膜190偏转，使得在反射点处反射的传输光产生干涉图案，干涉仪130可使用该干涉图案来确定与偏转相关联的距离。距离可由干涉仪130进一步处理以确定燃烧反应的动态压力和静态压力。类似地，干涉仪130可通过测量由传感器头部155吸收的热量引起的反射点之间的距离的变化来确定传感器头部155的温度。距离的变化将产生干涉图案，该干涉图案可使用干涉测量技术分析以确定传感器头部温度。因此，可使用热膨胀系数从距离的变化推导出传感器头部温度。可提供干涉测量数据。例如，可将干涉测量数据提供给计算装置105，存储在计算装置的存储器115中，以及/或者经由联接到计算装置105的输出装置145(诸如显示器)来提供。
46.图7示出了描述如本文所述的图1燃烧监测系统100使用光谱数据执行燃烧监测的方法700的一个示例性实施方案的流程图。
47.在操作710中，光谱仪135经由第二光纤165从传感器头部155接收光。当燃烧室170中发生燃烧反应时，光被辐射到第二光纤165中并传输到光谱仪135，在该光谱仪中光被接
收用于光谱分析。所接收的光包括由燃烧反应产生的紫外光、可见光和红外光。
48.在操作720中，光谱仪130基于从第二光纤165传输的光确定光谱数据。在操作710中接收的光由光谱仪135数字化，并且所接收的光的光谱特征用于确定燃烧反应的特性。光谱数据可用于确定燃烧特性，诸如火焰监控、点火器监控、火焰温度、可能存在于燃料或燃烧室中的污染物以及火焰质量。
49.确定火焰监控可包括处理所接收的紫外光以确定火焰的存在或不存在(例如，“开/关”指示)，以及确定火焰的强度。在一些实施方案中，阈值可用于确定火焰的存在或不存在或火焰强度的水平。
50.确定点火器监控可以包括：处理所接收的紫外光和/或可见光，以确定来自燃烧室170的点火器180的火花的存在和/或不存在(例如，“开/关”指示)，以及确定点火器180上的火花的强度。在一些实施方案中，阈值可用于确定点火器火花的存在或不存在或点火器火花强度的水平。
51.确定火焰温度可包括分析随时间所接收的光的波长范围，以及确定与波长数据的时间序列相关联的温度的对应趋势。
52.确定燃料中或燃烧室170内污染物的存在可包括分析可见光和红外光的光谱特征中可对应于特定污染物的峰。例如，当硫、氯、镍、钠、钒或其他元素污染物在燃烧反应中燃烧时，它们可在可见光和红外光中生成特有的光谱特征。
53.确定火焰质量可包括分析所接收的紫外光和红外光以确定火焰或燃烧反应是高效率的还是低效率的。可将火焰质量确定为两个波长范围的比率。
54.在一些实施方案中，可将频谱数据提供给计算装置105，存储在计算装置105的存储器115中，和/或经由联接到计算装置105的输出装置145(诸如显示器)提供。
55.在一些实施方案中，可使用上述那些的附加或另选的光谱分析技术来确定附加的光谱测量结果。
56.作为非限制性示例，本文所述的系统、装置和方法的示例性技术效果包括使用单个穿透部位提高燃烧室中的燃烧反应的燃烧监测。在一个方面，使用设置在单个穿透部位内的传感器头部来执行燃烧监测，使得多根光纤可与传感器头部集成以测量由燃烧反应生成的干涉测量和光谱数据。在另一方面，传感器头部联接到询问器，该询问器被配置为用于在单个计算装置中处理干涉测量和光谱数据。以这种方式，可经由定位在燃烧室内的单个穿透点中的传感器头部实现宽范围的燃烧特性，以提供更稳固的燃烧监测系统。
57.本文所述的主题可在模拟电子电路、数字电子电路和/或计算机软件、固件或硬件(包括本说明书中公开的结构装置和其结构等同物)或它们的组合中实现。本文所述的主题可被实现为一个或多个计算机程序产品，诸如有形地体现在信息载体中(例如，体现在机器可读存储装置中)、或体现在传播的信号中，以用于由数据处理设备(例如，可编程处理器、计算机或多台计算机)执行或控制该数据处理设备的操作的一个或多个计算机程序。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序或代码)可以任何形式的编程语言(包括编译语言或解释语言)编写，并且它可以任何形式部署，包括作为独立程序或者作为模块、部件、子例程或适用于计算环境中的其他单元部署。计算机程序不一定对应于文件。程序可存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中，存储在专用于所考虑的程序的单个文件中，或者存储在多个协同文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。计算机程
序可被部署成在一台计算机上或在多台计算机上执行，该多台计算机位于一个站点处或跨多个站点分布并且由通信网络互连。
58.本说明书中所述的过程和逻辑流程，包括本文所述主题的方法步骤，可由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行本文所述主题的功能。该过程和逻辑流程还可由专用逻辑电路(例如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路))来执行，并且本文所述主题的设备可被实现为专用逻辑电路(例如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路))。
59.以举例的方式，适于执行计算机程序的处理器包括通用微处理器和专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来说，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器以及一个或多个用于存储指令和数据的存储器装置。一般来说，计算机还将包括一个或多个用于存储数据的大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，或操作地联接以从一个或多个用于存储数据的大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)接收数据或者/并且将数据传送至一个或多个用于存储数据的大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)。适于体现计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，包括例如半导体存储器装置(例如，eprom、eeprom和闪存存储器装置)；磁盘(例如，内部硬盘或可移动磁盘)；磁光盘；以及光盘(例如，cd和dvd盘)。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路中。
60.为了提供与用户的交互，本文所述的主题可在具有用于向用户显示信息的显示装置(诸如显示器150，例如，crt(阴极射线管)或lcd(液晶显示器)监视器)以及键盘和指向装置(例如，鼠标或跟踪球)的计算机上实现，用户可通过该键盘和指向装置向计算机提供输入。还可使用其他种类的装置来提供与用户的交互。例如，提供给用户的反馈可为任何形式的感官反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)，并且可以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。
61.本文所述的技术可使用一个或多个模块来实现。如本文所用，术语“模块”是指计算软件、固件、硬件和/或它们的各种组合。然而，在最低程度上，模块不应被解释为未在硬件、固件上实现或记录在非暂态处理器可读存储介质上的软件(即，模块本身不为软件)。实际上，“模块”将被解释为始终包括至少一些物理的非暂态硬件，诸如处理器或计算机的一部分。两个不同的模块可共享相同的物理硬件(例如，两个不同的模块可使用相同的处理器和网络接口)。本文所述的模块可被组合、集成、分开和/或复制以支持各种应用。另外，代替在特定模块处执行的功能或除在特定模块处执行的功能之外，本文描述为在特定模块处执行的功能可在一个或多个其他模块处和/或由一个或多个其他装置执行。此外，模块可相对于彼此本地或远程地跨越多个装置和/或其他部件来实现。另外，模块可从一个装置移动并添加至另一个装置，以及/或者可包括在两个装置中。
62.本文所述的主题可在计算系统中实现，该计算系统包括后端部件(例如，数据服务器)、中间件部件(例如，应用程序服务器)或前端部件(例如，具有图形用户界面或网络浏览器的客户端计算机，用户可通过该图形用户界面或网络浏览器与本文所述主题的实施方式进行交互)，或此类后端部件、中间件部件和前端部件的任何组合。系统的部件可通过数字数据通信的任何形式或介质(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“lan”)和
广域网(“wan”)，例如互联网。
63.如本文在整个说明书和权利要求书中所用的，近似语言可用于修饰任何定量表示，该定量表示可有所不同但不导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语诸如“约”、“大约”和“基本上”修饰的值不应限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或语言另外指明，否则此类范围被识别并包括其中所包含的所有子范围。
64.描述了某些示例性实施方案，以提供对本文所公开的系统、装置和方法的结构、功能、制造和使用的原理的概述。这些实施方案的一个或多个示例在附图中示出。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征可与其他实施方案的特征组合。此类修改和变型旨在包括在本发明的范围内。此外，在本公开中，实施方案的相似命名的部件通常具有类似的特征，因此在具体实施方案内，不一定完全阐述每个相似命名的部件的每个特征。
65.基于上述实施方案，本领域技术人员将了解本发明的其他特征和优点。因此，除所附权利要求书所指示的以外，本技术不受已具体示出和描述的内容的限制。本文所引用的所有出版物和参考文献均明确地全文以引用方式并入。