專利名稱：反應(yīng)分析裝置、記錄介質(zhì)、測(cè)量系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量和分析諸如燃燒反應(yīng)和等離子體反應(yīng)之類的反應(yīng)(以 下簡(jiǎn)稱為"反應(yīng)")的狀態(tài)的反應(yīng)分析裝置和測(cè)量系統(tǒng)，尤其涉及用于檢測(cè)和 通知煤煙、光焰、諸如燃料預(yù)混合失敗的非預(yù)混合焰以及擴(kuò)散焰的生成、由于 高能量向反應(yīng)區(qū)域的輸入等引起的擊穿且通過(guò)光學(xué)測(cè)量方法從反應(yīng)區(qū)域獲取 信息以便基于該信息分析反應(yīng)特征的反應(yīng)分析裝置、測(cè)量系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。 本發(fā)明還涉及其中記錄用于構(gòu)成反應(yīng)分析裝置的程序的記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
當(dāng)在發(fā)生反應(yīng)的區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱為"反應(yīng)區(qū)域")中發(fā)生異常反應(yīng)且未反 應(yīng)的粒子混合或反應(yīng)變得不完全時(shí)，對(duì)利用反應(yīng)操作的引擎的動(dòng)作有很大影 響。例如，在未進(jìn)行碳?xì)浠衔锶剂虾涂諝獾念A(yù)混合的情況下，在燃料富集的 區(qū)域中發(fā)生不完全燃燒從而形成煤煙并產(chǎn)生光焰。當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中發(fā)生 非預(yù)期燃燒時(shí)，發(fā)生所謂的爆震。通過(guò)測(cè)量和分析來(lái)檢測(cè)這種異常反應(yīng)的發(fā)生 以及了解該反應(yīng)具有何種特征是使利用反應(yīng)操作的引擎高效率且更加環(huán)境友 好所必需的。
通常，作為檢測(cè)反應(yīng)異常性和了解反應(yīng)特征的方法，有通過(guò)人類感知的實(shí) 驗(yàn)法、通過(guò)反應(yīng)區(qū)域的壓強(qiáng)測(cè)量和壓強(qiáng)分析的方法、通過(guò)反應(yīng)室的聲音或振動(dòng) 的測(cè)量和分析的方法、測(cè)量來(lái)自反應(yīng)區(qū)域的排氣等并分析其成分等的方法。然 而，因?yàn)檫@些方法是感知或間接的方法，所以檢測(cè)的可再現(xiàn)性不夠并且不能獲 得關(guān)于反應(yīng)的詳細(xì)信息。
因此，提出了各種技術(shù)，比如通過(guò)直接地和光學(xué)地測(cè)量反應(yīng)區(qū)域來(lái)檢測(cè)反 應(yīng)異常性的發(fā)生的技術(shù)，以及通過(guò)分析發(fā)生反應(yīng)的區(qū)域中的光來(lái)獲取關(guān)于反應(yīng) 狀態(tài)等的信息的技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)l公開(kāi)一種方法，包括在燃燒室中安 裝光學(xué)傳感器以與火焰的每一自發(fā)光相對(duì)應(yīng)，根據(jù)由光學(xué)傳感器檢測(cè)的發(fā)射強(qiáng) 度比計(jì)算空氣-燃料比，以及基于該空氣-燃料比診斷燃燒。或者，如非專利文 獻(xiàn)2中描述的燃燒診斷方法，有一種方法包括將光纖插入燃燒室，經(jīng)由光纖檢測(cè)燃燒室中的光，以及根據(jù)光的強(qiáng)度檢測(cè)諸如爆震之類的燃燒異常性。
本發(fā)明人提出一種在專利文獻(xiàn)2中描述的光學(xué)測(cè)量裝置。該光學(xué)測(cè)量裝置 用于通過(guò)使用具有構(gòu)成反射光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件的插塞來(lái)測(cè)量由燃燒室的局 部位置中的物理和化學(xué)反應(yīng)所生成的光，檢測(cè)并分析物理和化學(xué)反應(yīng)區(qū)域以及 局部物理和化學(xué)反應(yīng)特征。
專利文獻(xiàn)l:日本專利公開(kāi)No. 2005-226893 專利文獻(xiàn)2:日本專利公開(kāi)No. 2006-292524
非專利文獻(xiàn)1:AVL Visiolution Catalog( AVL Visiolution目錄，日本AVL 株式會(huì)社)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題
在專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中，根據(jù)發(fā)射強(qiáng)度比來(lái)計(jì)算空氣-燃料比并且根據(jù) 空氣-燃料比來(lái)診斷燃燒。然而，在由于不完全燃燒而在反應(yīng)區(qū)域中形成煤煙且 產(chǎn)生光焰的情況下，不可能準(zhǔn)確地測(cè)量自發(fā)光的強(qiáng)度。因此，不可能計(jì)算空氣 -燃料比。因此，利用專利文獻(xiàn)l所述的技術(shù)，不能檢測(cè)這種異常反應(yīng)。
在非專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中，根據(jù)燃燒室中的光的強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)燃燒異常 性。然而，在光纖的聚焦性能被反應(yīng)區(qū)域中熱量的影響、壓強(qiáng)、大氣中的化學(xué) 物質(zhì)等或者被粘附于光纖的煤煙惡化的情況下，不可能準(zhǔn)確地測(cè)量光的強(qiáng)度。 此外，根據(jù)不準(zhǔn)確的測(cè)量值正確地檢測(cè)燃燒異常性是不可能的。因此，利用非 專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)，既不可能正確地計(jì)算空氣-燃料比也不可能確保異常反 應(yīng)的檢測(cè)的可再現(xiàn)性。在以上文獻(xiàn)所述的技術(shù)中可能出現(xiàn)由這種光接收狀態(tài)所 導(dǎo)致的檢測(cè)可再現(xiàn)性的問(wèn)題。
在專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中，因?yàn)闄z測(cè)到射向光學(xué)傳感器 或光纖的來(lái)自所有方向的光，所以空間分辨率差。因此，即使在檢測(cè)到異常反 應(yīng)時(shí)，也非常難以標(biāo)識(shí)在反應(yīng)區(qū)域中的哪一位置發(fā)生異常反應(yīng)或者異常反應(yīng)采 用哪一空間分布。
在專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中，諸如燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室之類的持續(xù)進(jìn)行燃燒 的反應(yīng)區(qū)域被耙定。燃燒診斷裝置從由連接到燃燒室的光纖引導(dǎo)的光獲得作為 用作運(yùn)算結(jié)果的自發(fā)射強(qiáng)度比的一個(gè)值。然而，利用這種方法，難以準(zhǔn)確地和
精確地分析在反應(yīng)區(qū)域中發(fā)生的反應(yīng)。
例如，在反應(yīng)區(qū)域是諸如汽車的典型引擎之類的火花點(diǎn)火型的排量?jī)?nèi)燃機(jī)的情況下，或者在反應(yīng)區(qū)域是激光點(diǎn)火型的內(nèi)燃機(jī)的情況下，放電或激光引起 的等離子體大大影響稍后的點(diǎn)火和火焰?zhèn)鞑?。另外，為了獲得關(guān)于汽缸中的狀 態(tài)的信息，對(duì)分別來(lái)自點(diǎn)火或利用激光誘發(fā)的等離子體的放電等離子體的光進(jìn) 行光譜分析(例如火花誘發(fā)擊穿光譜分析(SIBS)或激光誘發(fā)擊穿光譜分析
(LIBS))。然而，從該等離子體發(fā)射的光的光譜與來(lái)自火焰的光的光譜大不
相同。在專利文獻(xiàn)l所述的技術(shù)中，不可能判斷光學(xué)傳感器所接收的光是來(lái)自 放電和激光還是來(lái)自火焰。
例如，在反應(yīng)區(qū)域是諸如汽車用典型引擎之類的火花點(diǎn)火型的排量?jī)?nèi)燃機(jī) 的情況下，火焰帶在點(diǎn)火之后形成并且該火焰帶在汽缸中生長(zhǎng)以便實(shí)現(xiàn)火焰?zhèn)?播。在這種情況下，光生成位置隨時(shí)間而改變。在專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中， 不可能標(biāo)識(shí)燃燒異常性等發(fā)生的位置。
此外，汽車用典型引擎設(shè)置有多個(gè)汽缸。在這些汽缸中產(chǎn)生的火焰決定內(nèi) 燃機(jī)的性能。為了通過(guò)專利文獻(xiàn)l所述的技術(shù)來(lái)獲得關(guān)于汽缸的信息，因?yàn)楸?須提供數(shù)量與汽缸的數(shù)量至少相同的用于光譜分析、光電變換、放大和運(yùn)算處 理的功能部分，所以該裝置被不可避免地大型化。
考慮到以上情形提出本發(fā)明以便提供能夠以高可再現(xiàn)性精確地檢測(cè)反應(yīng) 區(qū)域是否處于異常反應(yīng)狀態(tài)的反應(yīng)分析裝置、測(cè)量系統(tǒng)以及其中記錄用于形成 反應(yīng)分析裝置的程序的記錄介質(zhì)。
本發(fā)明用于提供能夠根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)執(zhí)行正確的分析處理且有效地 分析燃料區(qū)域的特征的反應(yīng)分析裝置、測(cè)量系統(tǒng)以及其中記錄用于形成反應(yīng)分 析裝置的程序的記錄介質(zhì)。
本發(fā)明用于提供能夠以高空間分辨率檢測(cè)反應(yīng)區(qū)域是否處于異常狀態(tài)的 反應(yīng)分析裝置、測(cè)量系統(tǒng)以及其中記錄用于形成反應(yīng)分析裝置的程序的記錄介 質(zhì)。
解決問(wèn)題的手段
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)分析裝置包括獲取裝置，用于根據(jù)光譜儀對(duì)從反應(yīng)區(qū)
域發(fā)射的光的測(cè)量結(jié)果獲得第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值；
相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置，用于根據(jù)由獲取裝置所獲得的第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第
二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算第一波長(zhǎng)分量相對(duì)于第二波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度；確定 裝置，用于確定由相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置所計(jì)算的相對(duì)強(qiáng)度是否是預(yù)定范圍內(nèi)的值；以及通知裝置，用于響應(yīng)于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定通知反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)是預(yù)定狀態(tài)。
根據(jù)以上配置，在預(yù)定的光譜儀對(duì)從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光的測(cè)量結(jié)果中，當(dāng)?shù)谝徊ㄩL(zhǎng)分量相對(duì)于第二波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度在預(yù)定值內(nèi)時(shí)，通知反應(yīng)區(qū)域處于預(yù)定狀態(tài)中。與第一波長(zhǎng)分量或第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值相比，該相對(duì)強(qiáng)度被在接收從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光并執(zhí)行光譜分析時(shí)取決于光學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)所導(dǎo)致的誤差的影響較少地改變。因此，基于光譜儀對(duì)反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知反應(yīng)區(qū)域處于預(yù)定狀態(tài)而不被測(cè)量情形較大地影響。
優(yōu)選地，獲取裝置從預(yù)定的光譜儀對(duì)從碳?xì)浠衔锏姆磻?yīng)區(qū)域發(fā)射的光的測(cè)量結(jié)果獲得實(shí)質(zhì)上與從C^發(fā)射的光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值作為第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值，以及實(shí)質(zhì)上與從選自由CH*、 0]^*和011*組成的組的至少一個(gè)原子團(tuán)發(fā)射的光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值作為第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值。
根據(jù)以上配置，基于光譜儀對(duì)碳?xì)浠衔锏姆磻?yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知碳?xì)浠衔锏姆磻?yīng)區(qū)域處于預(yù)定狀態(tài)中。
優(yōu)選地，通知裝置響應(yīng)于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知在反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生煙灰。
根據(jù)以上配置，基于光譜儀對(duì)反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知在反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生煙灰。
優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)分析裝置中，獲取裝置從光譜儀對(duì)從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光的測(cè)量結(jié)果獲得第三波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值，相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置根據(jù)由獲取裝置所獲得的第三波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算第三波長(zhǎng)分量相對(duì)于第四波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度，以及當(dāng)通知裝置響應(yīng)于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知在反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生煙灰時(shí)，計(jì)算裝置基于第三波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算反應(yīng)區(qū)域中所產(chǎn)生的煙灰的溫度。
根據(jù)以上配置，當(dāng)通知在反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生煙灰時(shí)根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算煙灰的溫度。因?yàn)榭筛鶕?jù)能夠計(jì)算煙灰溫度的測(cè)量結(jié)果計(jì)算煙灰的溫度，所以可能有效地生成關(guān)于煙灰溫度的信息。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)分析裝置可設(shè)置有濃度計(jì)算裝置，其用于在通知裝知在反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生煙灰時(shí)基于第三波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值、第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值以及煙灰的溫度來(lái)計(jì)算反應(yīng)區(qū)域中所產(chǎn)生煙灰的濃度。
根據(jù)以上配置，當(dāng)通知在反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生煙灰時(shí)根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算煙灰的濃度。因?yàn)榭筛鶕?jù)能夠計(jì)算煙灰濃度的測(cè)量結(jié)果計(jì)算煙灰的濃度，所以可能有效地生成關(guān)于煙灰濃度的信息。
此外優(yōu)選地，通知裝置響應(yīng)于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知具有連續(xù)光譜圖樣的發(fā)射光的反應(yīng)正在反應(yīng)區(qū)域中進(jìn)行。
根據(jù)以上配置，基于光譜儀對(duì)反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知具有連續(xù)光譜圖樣的發(fā)射光的反應(yīng)正在反應(yīng)區(qū)域中進(jìn)行。
通知裝置可響應(yīng)于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知在反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生光焰。
根據(jù)以上配置，基于光譜儀對(duì)反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知反應(yīng)區(qū)域處于產(chǎn)生光焰的狀態(tài)。
通知裝置可響應(yīng)于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知在反應(yīng)區(qū)域中發(fā)生不完全燃燒。
根據(jù)以上配置，基于光譜儀對(duì)反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知反應(yīng)區(qū)域處于不完全燃燒狀態(tài)中。
通知裝置可響應(yīng)于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知在反應(yīng)區(qū)域中發(fā)生燃料和氧化劑的預(yù)混合失敗。
根據(jù)以上配置，基于光譜儀對(duì)反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)并通知燃料和氧化劑的預(yù)混合處于不充分狀態(tài)從而通知反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)處于預(yù)定狀態(tài)。
通知裝置可響應(yīng)于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)是等離子體反應(yīng)的預(yù)定狀態(tài)。
通知裝置可響應(yīng)于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知反應(yīng)區(qū)域處于激光誘發(fā)擊穿反應(yīng)的初始狀態(tài)。
根據(jù)以上配置，基于光譜儀對(duì)預(yù)定的激光誘發(fā)擊穿反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知反應(yīng)區(qū)域處于激光誘發(fā)擊穿反應(yīng)的初始狀態(tài)。
該反應(yīng)分析裝置可具有計(jì)算裝置，其用于在確定裝置確定相對(duì)強(qiáng)度不是預(yù)定范圍內(nèi)的值時(shí)基于光譜儀的測(cè)量結(jié)果計(jì)算反應(yīng)區(qū)域的空氣過(guò)量比。根據(jù)以上配置，當(dāng)發(fā)射具有連續(xù)光譜圖樣的光的反應(yīng)未被進(jìn)行時(shí)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算空氣-燃料比。因此，有可能避免根據(jù)對(duì)具有其峰值不能被正確地檢測(cè)的連續(xù)光譜圖樣的光的測(cè)量結(jié)果計(jì)算空氣過(guò)量比從而有效地計(jì)算空氣過(guò)量比。
優(yōu)選地，反應(yīng)分析裝置還具有選擇裝置，用于根據(jù)確定裝置的確定結(jié)果從第一波長(zhǎng)范圍和第二波長(zhǎng)范圍中選擇波長(zhǎng)范圍；以及峰值分析裝置，用于在確定裝置執(zhí)行確定之后基于測(cè)量結(jié)果之中的、出現(xiàn)在由選擇裝置所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的特征量生成關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的特征的預(yù)定信息。
根據(jù)以上配置，峰值分析裝置基于根據(jù)確定裝置的確定結(jié)果所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的特征量而生成關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的特征的預(yù)定信息。即，峰值分析裝置基于從根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)所選的波長(zhǎng)范圍中所獲得的信息生成關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的特征的預(yù)定信息。因此，有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)有效地提供關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的特征的信息。
優(yōu)選地，峰值分析裝置在確定裝置執(zhí)行確定之后基于測(cè)量結(jié)果之中的、在由選擇裝置所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第五波長(zhǎng)和第六波長(zhǎng)出現(xiàn)的峰值的出現(xiàn)計(jì)時(shí)來(lái)確定是否發(fā)生爆震，并且生成示出確定結(jié)果的信息。
根據(jù)以上配置，有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)通過(guò)有效地處理來(lái)確定是否發(fā)生爆震。因?yàn)楦鶕?jù)從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光確定是否發(fā)生爆震，所以與根據(jù)振動(dòng)或壓強(qiáng)確定爆震相比可更容易地獲得關(guān)于爆震發(fā)生位置的信息。關(guān)于峰值出現(xiàn)計(jì)時(shí)的信息被取決于光的測(cè)量系統(tǒng)狀態(tài)而非反應(yīng)區(qū)域中所發(fā)射光的強(qiáng)度和峰值的強(qiáng)度值所導(dǎo)致的誤差的影響較少地改變。因此，基于光譜儀的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地確定爆震的發(fā)生而不被測(cè)量情形較大地影響。
優(yōu)選地，峰值分析裝置在確定裝置執(zhí)行確定之后基于測(cè)量結(jié)果之中的、在由選擇裝置所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第五波長(zhǎng)和第六波長(zhǎng)出現(xiàn)的峰值上強(qiáng)度的時(shí)間變化來(lái)確定是否發(fā)生爆震，并且生成示出確定結(jié)果的信息。
根據(jù)以上配置，有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)通過(guò)有效處理來(lái)確定是否發(fā)生爆震。因?yàn)楦鶕?jù)從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光確定是否發(fā)生爆震，所以與根據(jù)振動(dòng)或壓強(qiáng)確定爆震相比可更容易地獲得關(guān)于爆震發(fā)生位置的信息。因?yàn)榉逯党霈F(xiàn)的時(shí)間段短，所以取決于光的測(cè)量系統(tǒng)狀態(tài)所導(dǎo)致的誤差的影響較少。因此，基于光譜儀的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地確定爆震的發(fā)生而不被測(cè)量情形較大地影響。優(yōu)選地，峰值分析裝置在確定裝置執(zhí)行確定之后基于測(cè)量結(jié)果之中的、出現(xiàn)在由選擇裝置所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的特征量計(jì)算反應(yīng)區(qū)域中反應(yīng)的傳播速度。
根據(jù)以上配置，有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)有效地提供關(guān)于反應(yīng)區(qū)域中反應(yīng)的傳播速度的信息。
優(yōu)選地，峰值分析裝置在確定裝置執(zhí)行確定之后基于測(cè)量結(jié)果之中的、出現(xiàn)在由選擇裝置所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的特征量計(jì)算反應(yīng)區(qū)域中反應(yīng)帶的厚度。
根據(jù)以上配置，有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)有效地提供關(guān)于反應(yīng)區(qū)域中反應(yīng)帶的厚度的信息。
優(yōu)選地，峰值分析裝置在確定裝置執(zhí)行確定之后基于測(cè)量結(jié)果之中的、出現(xiàn)在由選擇裝置所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的特征量計(jì)算反應(yīng)區(qū)域的溫度分析。
根據(jù)以上配置，有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)有效地提供關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的溫度的信息。
優(yōu)選地，峰值分析裝置在確定裝置執(zhí)行確定之后基于測(cè)量結(jié)果之中的、出現(xiàn)在由選擇裝置所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的特征量分析反應(yīng)區(qū)域的成分。
根據(jù)以上配置，有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)有效地提供關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的成分的信息。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)分析裝置是如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)分析裝置，其中對(duì)第一波長(zhǎng)分量和第二波長(zhǎng)分量之間的相對(duì)強(qiáng)度的確定是為了從預(yù)先固定的三個(gè)或更多個(gè)波長(zhǎng)分量中產(chǎn)生成對(duì)的兩個(gè)波長(zhǎng)分量，計(jì)算該對(duì)的相對(duì)強(qiáng)度，以及確定構(gòu)成由所計(jì)算相對(duì)強(qiáng)度組成的組的相對(duì)強(qiáng)度是否滿足預(yù)定的條件。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)分析裝置是如權(quán)利要求13所述的反應(yīng)分析裝置，其中基于在由選擇裝置所選的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)出現(xiàn)的峰值的寬度生成并輸出關(guān)于壓強(qiáng)的信息。
在該反應(yīng)分析裝置中，關(guān)于壓強(qiáng)的信息是關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的分壓的信息。
在根據(jù)本發(fā)明的記錄介質(zhì)中記錄有程序，并且該程序由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以使該計(jì)算機(jī)用作上述反應(yīng)分析裝置。
因?yàn)橛?jì)算機(jī)讀出并執(zhí)行在該記錄介質(zhì)上記錄的程序，所以計(jì)算機(jī)有可能實(shí)
現(xiàn)以上反應(yīng)分析裝置的作用。
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)具有根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)分析裝置、當(dāng)光從物點(diǎn)入射時(shí)使光聚焦在像點(diǎn)上的光學(xué)元件、以及對(duì)由光學(xué)元件聚焦在像點(diǎn)上的光進(jìn)行光譜測(cè)定且將光譜測(cè)定的結(jié)果作為信號(hào)輸出的光譜測(cè)定裝置中的任何一個(gè)，其中反應(yīng)分析裝置接收由光譜測(cè)定裝置輸出的信號(hào)。
根據(jù)以上配置，物點(diǎn)上產(chǎn)生的光被光學(xué)元件聚焦在像點(diǎn)上，光譜測(cè)定裝置對(duì)所聚焦的光進(jìn)行光譜測(cè)定，并且以上反應(yīng)分析裝置接收其結(jié)果。因此，基于在包括物點(diǎn)的局部位置中發(fā)生的反應(yīng)所生成的光，有可能以高可再現(xiàn)性正確地通知局部位置處于預(yù)定狀態(tài)而不被光學(xué)元件的狀態(tài)較大地影響。
優(yōu)選地，光學(xué)元件被整體地形成以便從物點(diǎn)側(cè)依次具有第一表面和第二表面，第一表面和第二表面各自具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一表面的第一區(qū)域是凹形可滲透表面，第二表面的第一區(qū)域是凹形反射表面，第一表面的第二區(qū)域是反射表面，并且從物點(diǎn)入射的光在第二表面的第一區(qū)域和第一表面的第二區(qū)域上反射以便將光聚焦在像點(diǎn)上。
在反射光學(xué)元件中，因?yàn)橛兄诔上竦谋砻媸欠瓷浔砻妫詻](méi)產(chǎn)生色差并且具有良好的成像性質(zhì)。因此，基于在包括物點(diǎn)的局部位置中發(fā)生的反應(yīng)所生成的光，有可能以高可再現(xiàn)性和高空間分辨率正確地通知局部位置處于預(yù)定狀態(tài)而不被光學(xué)元件的狀態(tài)較大地影響。
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)具有對(duì)測(cè)量結(jié)果的時(shí)分功能(重復(fù)的測(cè)量功能和多點(diǎn)測(cè)量統(tǒng)一功能)，光譜測(cè)定裝置(或設(shè)置在光譜測(cè)定裝置和反應(yīng)分析裝置之間的功能部分)基于光譜測(cè)定結(jié)果信號(hào)的周期性在時(shí)間方向上劃分該信號(hào)，并且反應(yīng)分析裝置具有對(duì)測(cè)量結(jié)果的時(shí)分功能以便對(duì)作為光譜測(cè)定結(jié)果的在時(shí)間方向上劃分的每段信號(hào)執(zhí)行分析。
在該測(cè)量系統(tǒng)中，可設(shè)置多個(gè)光學(xué)元件，并且由多個(gè)光學(xué)元件聚焦的光可被聚焦成單一光以便執(zhí)行光譜測(cè)定。
此外在該測(cè)量系統(tǒng)中，光譜測(cè)定裝置可基于預(yù)先固定的信息將在時(shí)間方向上劃分的每段信號(hào)劃分成各光學(xué)元件的光譜測(cè)定結(jié)果(按照接收光的順序)。
在執(zhí)行LIBS或SIBS的情況下，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)可設(shè)置有例外處理功能。g卩，在該測(cè)量系統(tǒng)中，光譜測(cè)定裝置可在執(zhí)行LIBS的情況下對(duì)自與激光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度高以來(lái)的預(yù)定期間內(nèi)的光譜測(cè)定結(jié)果以及在SIBS或火花放電的光被測(cè)量的情況下對(duì)自流向插塞的電流值高以來(lái)的預(yù)定期間內(nèi)的光譜測(cè)定結(jié)果不執(zhí)行反應(yīng)分析裝置的處理而是執(zhí)行轉(zhuǎn)移到其它處理的例外處理。艮口，該測(cè)量系統(tǒng)包括獲取裝置，用于從光譜儀對(duì)從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光的測(cè)量結(jié)果獲得第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值；相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置，用于根據(jù)由獲取裝置所獲得的第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算第一波長(zhǎng)分量相對(duì)于第二波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度；確定裝置，用于根據(jù)由相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置所計(jì)算的相對(duì)強(qiáng)度的范圍來(lái)確定熱激發(fā)發(fā)射、化學(xué)發(fā)光(包括火焰和等離子體)以及韌致輻射之間的區(qū)別；以及通知裝置，用于響應(yīng)
于確定裝置所作的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定通知反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)是預(yù)定狀態(tài)。
在該測(cè)量系統(tǒng)中，在確定裝置的確定結(jié)果是與測(cè)量結(jié)果的時(shí)間發(fā)展一致的韌致輻射的時(shí)間點(diǎn)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果依次在反應(yīng)區(qū)域中執(zhí)行對(duì)離子的分析、對(duì)原子的分析以及對(duì)分子的分析。
該測(cè)量系統(tǒng)包括多個(gè)分析裝置，用于對(duì)從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光的光譜測(cè)定的測(cè)量結(jié)果執(zhí)行彼此不同的處理以便分別生成關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的特征的與該處理相對(duì)應(yīng)的預(yù)定信息；波長(zhǎng)選擇裝置，用于根據(jù)測(cè)量結(jié)果選擇兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)；相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置，用于關(guān)于由兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)組合組成的每個(gè)組計(jì)算一個(gè)波長(zhǎng)分量相對(duì)于另一波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度；確定裝置，用于確定在由波長(zhǎng)、強(qiáng)度和時(shí)間的三維空間構(gòu)成的測(cè)量結(jié)果空間中產(chǎn)生熱激發(fā)發(fā)射、化學(xué)發(fā)光(包括火焰和等離子體)和韌致輻射的區(qū)域；以及范圍設(shè)置裝置，用于設(shè)置其中多個(gè)分析裝置根據(jù)確定裝置的確定結(jié)果執(zhí)行處理的范圍。
此外在該測(cè)量系統(tǒng)中，波長(zhǎng)選擇裝置從由于原子、分子或離子而引起的化學(xué)發(fā)光的光的波長(zhǎng)或者超過(guò)約431納米的波長(zhǎng)帶內(nèi)的任意波長(zhǎng)中選擇波長(zhǎng)，并且所選波長(zhǎng)包括從不超過(guò)約431納米的波長(zhǎng)帶中選擇的至少一個(gè)波長(zhǎng)，以及從超過(guò)約431納米的波長(zhǎng)帶中選擇的至少一個(gè)波長(zhǎng)。
此外在該測(cè)量系統(tǒng)中，多個(gè)分析裝置的處理是從雙色法處理、基于由自發(fā)光產(chǎn)生的峰值的特征量生成預(yù)定信息的處理、或基于通過(guò)由于高能量(LIBS、SIBS)的輸入而引起的擊穿產(chǎn)生的光的峰值的特征量生成預(yù)定信息的處理中選擇的處理。
此外在該測(cè)量系統(tǒng)中，在基于通過(guò)由于從產(chǎn)生韌致輻射的區(qū)域輸入高能量(LIBS、 SIBS)而引起的擊穿所產(chǎn)生的光的峰值的特征量生成預(yù)定信息的處理中，范圍設(shè)置裝置按生成針對(duì)離子的預(yù)定信息的處理、生成針對(duì)原子的預(yù)定信息的處理、以及生成針對(duì)分子的預(yù)定信息的處理的順序來(lái)執(zhí)行處理。在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)中，在反應(yīng)分析裝置中，相對(duì)強(qiáng)度是從與第一波 長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值相對(duì)應(yīng)的位置到與第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值相對(duì)應(yīng)的位置的直 線和將波長(zhǎng)與強(qiáng)度值作為軸的光譜平面上的波長(zhǎng)軸線之間的角度。
此外在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)中，光學(xué)元件與從由放電電極、激光輸出設(shè) 備和微波輻射天線組成的能量輸入裝置組中選擇的至少一個(gè)能量輸入裝置整 體地形成。
發(fā)明的效果
如上所述，當(dāng)?shù)谝徊ㄩL(zhǎng)分量相對(duì)于第二波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度在預(yù)定值之內(nèi) 時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)分析裝置用于通知反應(yīng)區(qū)域處于預(yù)定狀態(tài)中。因此，基 于光譜儀對(duì)反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知反應(yīng) 區(qū)域處于預(yù)定狀態(tài)中而不被測(cè)量情形較大地影響。
基于光譜儀對(duì)反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地通知在反 應(yīng)區(qū)域產(chǎn)生煙灰，并且有效地提供關(guān)于煙灰的溫度或濃度的信息。
基于光譜儀對(duì)反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通 知發(fā)射具有連續(xù)光譜圖樣的光的反應(yīng)正在反應(yīng)區(qū)域中進(jìn)行，并且還有效地計(jì)算
空氣過(guò)量比。
還有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知光焰在反應(yīng)區(qū)域中的產(chǎn)生、燃料 和氧化劑的預(yù)混合不充分的不完全燃燒或狀態(tài)、或等離子體反應(yīng)的預(yù)定狀態(tài)、 或激光誘發(fā)擊穿反應(yīng)的初始狀態(tài)。
峰值分析裝置基于從根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)所選的波長(zhǎng)范圍獲得的信息生 成關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的特征的預(yù)定信息。因此，有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)有效地 提供關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的特征的信息。
還有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)確定爆震是否由有效處理產(chǎn)生。此外，基于 光譜儀的測(cè)量結(jié)果，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)爆震的產(chǎn)生而不被測(cè)量情 形較大地影響。
還有可能根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)有效地提供關(guān)于反應(yīng)在反應(yīng)區(qū)域中的傳播 速度、反應(yīng)帶的厚度、反應(yīng)區(qū)域的溫度以及反應(yīng)區(qū)域的成分的信息。
在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)分析裝置中，對(duì)于執(zhí)行LIBS、 SIBS等的情況存在例
外處理功能。因此，有可能基于由于激光或放電而從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光正確地 和有效率地執(zhí)行對(duì)反應(yīng)的分析。此外，在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)分析裝置中，從與第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值相對(duì) 應(yīng)的位置到與第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值相對(duì)應(yīng)的位置的直線和將波長(zhǎng)與強(qiáng)度值 作為軸的光譜平面上的波長(zhǎng)軸線之間的角度被用作相對(duì)強(qiáng)度。因此，可容易地 執(zhí)行其后的計(jì)算。
在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)中，在物點(diǎn)上產(chǎn)生的光被光學(xué)元件聚焦在像點(diǎn) 上，光譜測(cè)定裝置對(duì)所聚焦的光執(zhí)行光譜測(cè)定，并且以上反應(yīng)分析裝置接收其 結(jié)果并通知反應(yīng)區(qū)域處于預(yù)定狀態(tài)中。因此，基于在局部位置中發(fā)生的反應(yīng)所 產(chǎn)生的光，有可能以高可再現(xiàn)性正確地檢測(cè)和通知該局部位置處于預(yù)定狀態(tài)中 而不被光學(xué)元件的狀態(tài)較大地影響。
在反射光學(xué)元件中，因?yàn)橛兄诔上竦谋砻媸欠瓷浔砻?，所以沒(méi)產(chǎn)生色差 并且有良好的成像性質(zhì)。因此，基于在局部位置中發(fā)生的反應(yīng)所產(chǎn)生的光，有 可能以高可再現(xiàn)性和高空間分辨率正確地檢測(cè)和通知該局部位置處于預(yù)定狀 態(tài)中而不被光學(xué)元件的狀態(tài)較大地影響。
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)具有對(duì)測(cè)量結(jié)果的時(shí)分功能(對(duì)應(yīng)于重復(fù)的測(cè)量和 多點(diǎn)測(cè)量的統(tǒng)一)。因此，有可能執(zhí)行其中對(duì)于每個(gè)周期性反應(yīng)劃分其中反應(yīng) 被周期性地進(jìn)行的反應(yīng)區(qū)域中的光的分析。
在一個(gè)反應(yīng)區(qū)域上的多個(gè)位置執(zhí)行測(cè)量和分析的情況下，其中在該反應(yīng)區(qū) 域上伴有光發(fā)射的反應(yīng)的位置隨著時(shí)間而被移動(dòng)，或者在其中反應(yīng)在多個(gè)反應(yīng) 區(qū)域中有關(guān)聯(lián)地進(jìn)行的諸如多汽缸引擎之類的對(duì)象上執(zhí)行測(cè)量和分析的情況 下，有可能用單個(gè)硬件執(zhí)行光譜分析。
此外，當(dāng)用單個(gè)硬件執(zhí)行光譜分析時(shí)，有可能使測(cè)量位置即光譜分析元件 的安排與測(cè)量及分析的結(jié)果相關(guān)。因此，諸如使用多個(gè)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)汽缸之間的 變化進(jìn)行的分析之類的處理可利用一個(gè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。有可能通過(guò)光譜測(cè)定硬件 的一體化來(lái)使系統(tǒng)小型化。還有可能減少部件的數(shù)量并且減少由于執(zhí)行光譜測(cè) 定的硬件所引起的測(cè)量誤差。
根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)是用于控制以與給定輸入相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)反應(yīng)的反
應(yīng)區(qū)域的控制系統(tǒng)，并且該控制系統(tǒng)設(shè)置有如權(quán)利要求27到36中任一項(xiàng)所述
的測(cè)量系統(tǒng)、用于將測(cè)量系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換成與該輸出相對(duì)應(yīng)的輸入值的轉(zhuǎn)換裝 置以及用于將該輸入值賦予反應(yīng)區(qū)域的調(diào)節(jié)裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的該控制系統(tǒng)中，輸入值是從下組中選擇的一個(gè)或多個(gè)值 位置、路徑、高度、姿態(tài)、方向、大小、體積、角度、流速、密度、線性速度、角速度、加速度、機(jī)械力、應(yīng)力、流體壓力、扭矩、振幅、頻率、相位、數(shù)量、 物理化學(xué)變量、成分、混合比、濕度、溫度、粘性、光量、顏色、電荷、電壓、 電流、磁通量密度以及輻射劑量。
根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)是用于控制以與給定輸入相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)運(yùn)行的內(nèi) 燃機(jī)的控制系統(tǒng)，并且該控制系統(tǒng)設(shè)置有如權(quán)利要求27到36中任一項(xiàng)所述的 測(cè)量系統(tǒng)、用于將測(cè)量系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換成與該輸出相對(duì)應(yīng)的輸入值的轉(zhuǎn)換裝置 以及用于將該輸入值賦予反應(yīng)區(qū)域的調(diào)節(jié)裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)中，輸入值是從下組中選擇的一個(gè)或多個(gè)值輸 入流量、輸入濕度、氧化劑的供壓、氧化劑中成分的混合比、燃料供應(yīng)量、燃 料供應(yīng)速度、燃料供應(yīng)位置、燃料供應(yīng)方向、燃料供應(yīng)計(jì)時(shí)、燃料粒徑、燃料 滲透度、混合度、閥計(jì)時(shí)、閥之間開(kāi)和關(guān)的相對(duì)時(shí)差、點(diǎn)火計(jì)時(shí)、用于點(diǎn)火的 輸入能量、漩渦強(qiáng)度、翻滾強(qiáng)度、鄰近火花塞的工作流體的擾動(dòng)強(qiáng)度、要操作 的計(jì)量器的種類、要操作的計(jì)量器的數(shù)量、要操作的計(jì)量器的安排、廢氣再循 環(huán)量、要再循環(huán)的廢氣的溫度、排氣管的壓強(qiáng)、后燃、廢氣的定性成分、廢氣 的定量成分以及壓力波的振動(dòng)。


圖1:
示出兩種光譜用于說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的原理的曲線圖。 圖2:
示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)的整個(gè)配置的框圖。 圖3:
示出測(cè)量系統(tǒng)中的光學(xué)元件的配置的截面圖。 圖4:
示出測(cè)量系統(tǒng)中的光譜儀的配置的側(cè)面圖。 圖5:
示出用作測(cè)量系統(tǒng)中的反應(yīng)分析裝置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部配置的框圖。 圖6:
示出測(cè)量系統(tǒng)中的反應(yīng)分析裝置的功能性配置的框圖。 圖7:
示出測(cè)量系統(tǒng)中的反應(yīng)分析裝置的整個(gè)處理的控制結(jié)構(gòu)的流程圖。圖8:
示出測(cè)量系統(tǒng)中的光譜圖樣確定處理的控制結(jié)構(gòu)的流程圖。 圖9:
示出測(cè)量系統(tǒng)中的粒子的狀態(tài)分析的控制結(jié)構(gòu)的流程圖。 圖10:
示出測(cè)量系統(tǒng)中的峰值分析處理的控制結(jié)構(gòu)的流程圖。 圖11:
示出測(cè)量系統(tǒng)中的爆震確定處理的控制結(jié)構(gòu)的流程圖。 圖12:
示出測(cè)量系統(tǒng)中的僅提取特定波長(zhǎng)分量的光譜儀的配置的側(cè)視圖。 圖13:
示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的經(jīng)修改示例2中的整個(gè)配置的框圖。 圖14:
示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的經(jīng)修改示例2中的光譜儀的配置的局部透視圖。
圖15:
示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的經(jīng)修改示例2中的光譜儀的動(dòng)作的要點(diǎn)的示 意圖。
圖16:
示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的經(jīng)修改示例2中的整個(gè)配置的框圖。 圖17:
示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的經(jīng)修改示例3中的整個(gè)配置的框圖。
圖18:
示出在執(zhí)行LIBS(激光誘發(fā)擊穿光譜分析)的情況下產(chǎn)生的光譜圖樣的曲 線圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明 104:光學(xué)元件 106:光纜 108A到108N:光纖 110A到IION:光譜儀114:反應(yīng)分析裝置
140:第一表面
140A， 142:第一區(qū)域140B, 142B:第二區(qū)域142:第二表面
144, 146:反射膜148 保護(hù)膜
150雜散光孔
200計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
300信號(hào)轉(zhuǎn)換部分
302光譜分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
304光譜圖樣確定部分
306處理選擇部分
308連續(xù)圖樣分析部分
310峰值分析部分
312分析結(jié)果存儲(chǔ)器
314用戶接口
316輸出部分
330第一強(qiáng)度值獲取部分
332第二強(qiáng)度值獲取部分
334相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算部分
336參考值存儲(chǔ)器
338確定部分
350數(shù)據(jù)讀取部分
352溫度計(jì)算部分
354濃度計(jì)算部分
370峰值檢測(cè)部分
372峰值特征量提取部分
374統(tǒng)計(jì)處理部分
376校準(zhǔn)信息存儲(chǔ)器
378特征量分析部分
22104P到S:光學(xué)元件
106P到S:光纜
108nP到S:光纖
700, 800, 900:測(cè)量系統(tǒng)
702:光譜儀
708, 804:信號(hào)分配器
802:光纖束
902:處理選擇器
發(fā)明的最佳實(shí)施方式
在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的各實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，在以下描述所 用的附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。相同的部件具有相同的名稱和 功能。
本發(fā)明的原理
首先，以下將以火焰為例描述本發(fā)明的原理。當(dāng)燃料和氧化劑被適當(dāng)?shù)鼗?合時(shí)，燃料完全地燃燒。在這種狀態(tài)下，燃料被全部電離和激發(fā)以便成為原子 團(tuán)。此時(shí)，光從火焰中的原子團(tuán)發(fā)射出。同時(shí)，當(dāng)燃料和氧化劑的混合不適當(dāng) 時(shí)，在燃料富集的部分發(fā)生不完全燃燒。在這種狀態(tài)下，燃料并不完全變成等 離子體，而是其一部分變成微粒從而擴(kuò)散。這些微粒是煙灰和煙塵。煙灰煙塵 被火焰加熱從而發(fā)射由于黑體輻射而引起的強(qiáng)光。所謂的光焰就是由該光形成 的。
關(guān)于瓦斯在空氣中完全燃燒的情況下的火焰和光焰，圖l示出從彼此大不 相同的這些火焰中發(fā)射的光的、鄰近300納米到550納米的波長(zhǎng)帶的光譜。參 考圖l，具有與原子團(tuán)的種類相對(duì)應(yīng)的特殊波長(zhǎng)分量的光從原子團(tuán)發(fā)射出。因 此，在從完全燃燒的火焰中發(fā)射的光譜中，具有若干尖峰的光譜圖樣被識(shí)別。 同時(shí)，在光焰中，除從原子團(tuán)發(fā)射的光的分量之外，通過(guò)黑體輻射發(fā)射的光的 分量也被檢測(cè)到。在黑體輻射中，與從原子團(tuán)發(fā)射的光不同，具有寬波長(zhǎng)帶分 量的光被發(fā)射。因此，在從光焰發(fā)射的光的光譜中，連續(xù)光譜圖樣尤其在長(zhǎng)波 長(zhǎng)帶中被識(shí)別。
在這種光譜圖樣中，不能確定從c^發(fā)射的光的強(qiáng)度。因此，根據(jù)與從<:2*發(fā)射的光相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為約473納米或約516納米的分量的強(qiáng)度和與從CIP發(fā) 射的光相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為約431納米的分量的強(qiáng)度之間的比，空氣過(guò)量比、當(dāng)量 比和空氣-燃料比都不能被計(jì)算出。然而，在從完全燃燒的火焰發(fā)射的光的光譜 和從光焰發(fā)射的光的光譜之間，波長(zhǎng)為約473納米或約516納米的分量的強(qiáng)度 和波長(zhǎng)為約431納米的分量的強(qiáng)度之間的比是有很大不同的值。即使在這種光 譜圖樣中，在與從CIP發(fā)射的光相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為約431納米或更小的波長(zhǎng)帶中， 在與從原子團(tuán)發(fā)射的光相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)中可識(shí)別峰值。
在本實(shí)施例中，根據(jù)關(guān)于火焰的光譜的信息基于同時(shí)測(cè)量的兩個(gè)波長(zhǎng)分量 的強(qiáng)度之間的相對(duì)值(在下文中稱為"相對(duì)強(qiáng)度")確定光譜圖樣中的這種不 同。因此，光焰或煙灰的產(chǎn)生、燃料預(yù)混合失敗的狀態(tài)等被檢測(cè)到。在本實(shí)施 例中，在由于從原子團(tuán)發(fā)射的光而引起的光譜上的強(qiáng)度峰值可被檢測(cè)到的波長(zhǎng) 帶中，包括基于諸如峰值的計(jì)時(shí)、波長(zhǎng)、強(qiáng)度、光譜線寬和線形之類的特征執(zhí) 行對(duì)爆震發(fā)生的檢測(cè)的分析處理被執(zhí)行，并且關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的信息被獲得。
整體配置
圖2示出根據(jù)本實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)的示意性配置。參考圖2，測(cè)量系統(tǒng)100 具有光學(xué)元件104，用于聚焦從反應(yīng)區(qū)域或從附近的測(cè)量區(qū)域102發(fā)射的光； 光纜106，設(shè)置有多條光纖108A到108N，其一端被安排在光學(xué)元件104的對(duì) 從測(cè)量區(qū)域102發(fā)射的光的聚焦位置，用于從另一端發(fā)射入射到這一端的光； 光譜儀IIOA到IION，分別連接到光纖108A到108N的另一端，用于對(duì)從另 一端發(fā)射的光進(jìn)行光譜分析，并且在光譜分析之后輸出與分量的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的 用作電信號(hào)的測(cè)量信號(hào)112A到112N;以及反應(yīng)分析裝置114，用于接收測(cè)量 信號(hào)112A到112N，對(duì)測(cè)量信號(hào)112A到112N執(zhí)行信號(hào)處理以檢測(cè)光焰在測(cè) 量區(qū)域102中的產(chǎn)生，基于其檢測(cè)結(jié)果和測(cè)量信號(hào)112A到112N對(duì)測(cè)量區(qū)域 102中的要測(cè)量的對(duì)象、其物理和化學(xué)狀態(tài)等進(jìn)行分析，并且輸出其分析結(jié)果 108。
光學(xué)元件
圖3示出根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)元件104的截面圖。參考圖3，光學(xué)元件104 是具有第一表面140和第二表面142的整體光學(xué)元件。在第一表面140和第二 表面142之間存在半透明和均勻介質(zhì)。具體地，介質(zhì)是所謂的光學(xué)玻璃或石英等。
第一表面140和第二表面142分別在外周邊一側(cè)具有第一區(qū)域140A和 142A并且在中心部分具有第二區(qū)域140B和142B。第一表面140的第一區(qū)域 140A是以預(yù)定點(diǎn)O為曲率中心的球形可滲透表面。由諸如金屬材料(例如鋁) 之類的反射材料制成的第一反射膜144被形成并粘附在第一表面140的第二區(qū) 域140B。因此，第一表面140的第二區(qū)域140B是來(lái)自介質(zhì)一側(cè)的入射光的反 射表面。此外，用于保護(hù)反射膜144使之免遭要測(cè)量的對(duì)象破壞的保護(hù)膜148 被形成在反射膜144的測(cè)量位置102的一側(cè)。由與第一反射膜144相同的反射 材料制成的第二反射膜146被形成并粘附在第二表面142的第一區(qū)域142A。即， 第二表面142的第一區(qū)域142A是來(lái)自介質(zhì)一側(cè)的光的凹形反射表面。第二表 面142的第二區(qū)域142B是以點(diǎn)I為曲率中心的球形可滲透表面。在下文中， 點(diǎn)O被稱為"物點(diǎn)"而點(diǎn)I被稱為"像點(diǎn)"。
來(lái)自物點(diǎn)O的光入射在第一表面140的第一區(qū)域140A上，穿過(guò)第一表面 140和第二表面142之間的介質(zhì)，并且在第二表面142的第一區(qū)域142A上被反 射。在第二表面142的第一區(qū)域142A上反射的光在第一表面140的第二區(qū)域 140B上被反射，被發(fā)射穿過(guò)第二表面142的第二區(qū)域142B，并且經(jīng)由雜散光 孔150被聚焦在像點(diǎn)I上。來(lái)自物點(diǎn)O —側(cè)上的點(diǎn)02、 03、 04、 05到On的光 也被光學(xué)元件104聚焦在像點(diǎn)I 一側(cè)上的成像表面上。因此，在該光學(xué)元件104 中，因?yàn)橹挥蟹瓷浔砻媸怯兄趤?lái)自物點(diǎn)O,、 02、 03、 04、 05和0。的光的光程的 表面，所以沒(méi)有產(chǎn)生色差。
光纜106的入射側(cè)上的端面被安排為使得光纖108A到108N的入射端面被 安排在包括像點(diǎn)I的光學(xué)元件104的成像表面上朝向第一表面140的第二區(qū)域 140B。因此，物點(diǎn)0！、02、 03、 04、05到0。中產(chǎn)生的光通過(guò)被安排在與物點(diǎn)相對(duì) 應(yīng)的成像表面上的位置的光纖108A到108N被光學(xué)元件104聚焦。所聚焦的光 入射在光纖108A到108N上并且經(jīng)由光纖108A到108N從光譜儀110A到110N 一側(cè)上的端面發(fā)射。
光譜儀
圖1所示的光譜儀110A到110N除要連接的光纖不同之外具有彼此相同的 配置。圖4示出作為代表的光譜儀110A的側(cè)視圖。參考圖4，光譜儀110A具 有準(zhǔn)直儀170，其被安排在從光纖108A發(fā)射的光的光軸上，用于將從光纖108A發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成平行光；第一鏡172，其被安排在由準(zhǔn)直儀170所轉(zhuǎn)換的 平行光的光軸上；第二鏡174，其被安排在經(jīng)由準(zhǔn)直儀170發(fā)射并由第一鏡172 反射的平行光的反射光的光軸上；光譜分析元件176，其被安排在經(jīng)由準(zhǔn)直儀 170發(fā)射并由第二鏡174反射的平行光的反射光的光軸上，用于對(duì)由第二鏡174 反射的光進(jìn)行光譜分析并將其發(fā)射；第三鏡178，其被安排在由光譜分析元件 176進(jìn)行光譜分析之后的光譜光的光程上；以及光檢測(cè)器180，其被安排在由 第三鏡178反射的光譜光的光程上，用于對(duì)入射光譜光順序地進(jìn)行光電變換并 且輸出作為其結(jié)果而獲得的時(shí)間序列電信號(hào)作為測(cè)量信號(hào)112A。
具體地，光譜分析元件176是衍射光柵、棱鏡等。具體地，光檢測(cè)器180 是其中多個(gè)電荷耦合器件(CCD)等排列成矩陣的CCD圖像傳感器等。鏡172、 174和178被安排為相對(duì)于入射光有預(yù)定角度，使得光在從等離子體所產(chǎn)生光 的入射、光譜分析元件176的光譜分析直至由光檢測(cè)器180接收的過(guò)程中不密 集。
由光譜分析元件176對(duì)到達(dá)光譜分析元件176的光進(jìn)行光譜分析以形成光 譜光，并且該光經(jīng)由鏡178到達(dá)光檢測(cè)器180。因此，光檢測(cè)器180上對(duì)光譜 光的每個(gè)分量的光接收位置根據(jù)其波長(zhǎng)而不同。同時(shí)，光檢測(cè)部分180接著對(duì) 各光接收位置所接收的光執(zhí)行光電變換，并且輸出包括關(guān)于在該時(shí)間點(diǎn)上的光 接收位置以及該光接收位置處光的強(qiáng)度的信息的測(cè)量信號(hào)112A。因此，由光檢 測(cè)器180輸出的測(cè)量信號(hào)112A包括關(guān)于包含在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)從物點(diǎn)0,發(fā)射的光 中的每個(gè)波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度的信息。
通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行的信息處理部分的實(shí)現(xiàn)和動(dòng)作
本實(shí)施例的反應(yīng)分析裝置114的功能可通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件、由計(jì)算機(jī)硬件執(zhí) 行的程序和存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)硬件中的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖5示出用于實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)分析 裝置114的功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)200的配置。
參考圖5，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)200具有計(jì)算機(jī)204，其具有用于輸入測(cè)量信 號(hào)112A到112N并且輸出分析結(jié)果116的接口 202;輸入設(shè)備218，其被連接 到計(jì)算機(jī)204，例如鍵盤(pán)；以及輸出設(shè)備220，其被連接到計(jì)算機(jī)204，例如顯 示設(shè)備。
計(jì)算機(jī)204具有連接到接口 202的總線206;以及除接口 202之外的中 央處理單元(CPU) 208。計(jì)算機(jī)204還具有用于存儲(chǔ)啟動(dòng)程序等的只讀存儲(chǔ)器(ROM) 210;用于存儲(chǔ)程序指令、系統(tǒng)程序、工作數(shù)據(jù)等的隨機(jī)存取存儲(chǔ)
器(RAM) 212;硬盤(pán)214;以及可移動(dòng)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器216。 CPU 208、 ROM 210、 RAM 212、硬盤(pán)214和可移動(dòng)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器216都被連接到總線186。盡管在此 并未示出，計(jì)算機(jī)204還可設(shè)置有用于連接到局域網(wǎng)(LAN)的網(wǎng)絡(luò)適配器板。
用于將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)200用作反應(yīng)分析裝置114的程序被存儲(chǔ)在插入可移動(dòng) 介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器216中的可移動(dòng)介質(zhì)中。其存儲(chǔ)內(nèi)容被轉(zhuǎn)移到硬盤(pán)214。該程序可 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(未示出)被發(fā)送到計(jì)算機(jī)204并被存儲(chǔ)在硬盤(pán)214中。在執(zhí)行該程 序時(shí)該程序被加載到RAM212上。應(yīng)當(dāng)注意，可不經(jīng)由硬盤(pán)214而是直接從 可移動(dòng)介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)將該程序加載到RAM 212上。
該程序包括多個(gè)指令，通過(guò)這些指令計(jì)算機(jī)204作為反應(yīng)分析裝置114執(zhí) 行動(dòng)作。指令執(zhí)行動(dòng)作所需的若干基本功能由安裝在計(jì)算機(jī)204中且在計(jì)算機(jī) 204上運(yùn)行的操作系統(tǒng)(OS)、第三方程序或各種工具包模塊提供。因此，該 程序并不一定包括實(shí)現(xiàn)反應(yīng)分析裝置114的動(dòng)作所需的全部功能。該程序只需 包括用于通過(guò)受控以便獲得期望結(jié)果的方法調(diào)用適當(dāng)功能、工具等來(lái)執(zhí)行反應(yīng) 分析裝置114的功能的指令。因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)204自身的動(dòng)作是已知的，所以 將不再重復(fù)對(duì)其的描述。
功能性配置
圖6將反應(yīng)分析裝置114的功能性配置示為框圖。參考圖6，反應(yīng)分析裝 置114具有信號(hào)轉(zhuǎn)換部分300，用于接收測(cè)量信號(hào)112A到112N并將其轉(zhuǎn)換 成時(shí)間序列數(shù)據(jù)(在下文中稱為"光譜分析數(shù)據(jù)")，該時(shí)間序列數(shù)據(jù)示出在 每個(gè)時(shí)間點(diǎn)從測(cè)量區(qū)域102中的每個(gè)位置發(fā)射的光的每個(gè)波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度；以 及光譜分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器302，用于保存由信號(hào)轉(zhuǎn)換部分300生成的光譜分析數(shù) 據(jù)。
反應(yīng)分析裝置114還具有光譜圖樣確定部分304，用于基于光譜分析數(shù) 據(jù)來(lái)確定在某時(shí)間點(diǎn)及在某位置處的每個(gè)光譜是否具有整個(gè)帶上有多個(gè)峰值 的光譜圖樣或具有連續(xù)部分的光譜圖樣；處理選擇部分306，用于基于光譜圖 樣確定部分304的確定結(jié)果來(lái)選擇要執(zhí)行的分析處理，并且輸出與選擇的結(jié)果 相對(duì)應(yīng)的指令；連續(xù)圖樣分析部分308，用于在遵照來(lái)自處理選擇部分306的 指令時(shí)執(zhí)行對(duì)具有連續(xù)圖樣的光譜的光譜分析數(shù)據(jù)的分析，并且輸出其結(jié)果； 以及峰值分析部分310，用于在遵照來(lái)自處理選擇部分306的指令時(shí)在光譜分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上基于光譜上的峰值對(duì)反應(yīng)區(qū)域的爆震和分析執(zhí)行確定，并且輸 出其結(jié)果。
具體地，處理選擇部分306的處理選擇如下。即，關(guān)于在關(guān)于光譜分析數(shù) 據(jù)的時(shí)間點(diǎn)中被確定為具有連續(xù)光譜圖樣的時(shí)間點(diǎn)上的光譜分析數(shù)據(jù)，處理選
擇部分306選擇由連續(xù)圖樣分析部分308和峰值分析部分310兩者作出的分析。 此外，未被連續(xù)光譜圖樣嚴(yán)重影響的第一波長(zhǎng)范圍被選為要由峰值分析部分 310分析的峰值的波長(zhǎng)范圍。第一波長(zhǎng)范圍被指定為要分析峰值的波長(zhǎng)范圍。 關(guān)于其它時(shí)間點(diǎn)，選擇僅由峰值分析部分310作出的分析，此外用作關(guān)于光譜 分析數(shù)據(jù)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍的第二波長(zhǎng)范圍被指定為要由峰值分析部分310分析 的峰值的波長(zhǎng)范圍。
當(dāng)產(chǎn)生連續(xù)光譜圖樣的原因已知時(shí)，可根據(jù)該原因預(yù)測(cè)未被連續(xù)光譜圖樣 嚴(yán)重影響的波長(zhǎng)范圍。例如，關(guān)于如圖l所示的光焰，在與從CIP發(fā)射的光相 對(duì)應(yīng)的約431納米或更少的波長(zhǎng)帶中，由于煙灰引起的光焰的影響較小。因此， 在本實(shí)施例中，關(guān)于受限情況下的波長(zhǎng)范圍的信息被預(yù)先準(zhǔn)備，并且處理選擇 部分306將其保存并在選擇時(shí)使用該信息。
反應(yīng)分析裝置114還具有分析結(jié)果存儲(chǔ)器312，用于保存由連續(xù)圖樣分 析部分308和峰值分析部分310所輸出的分析結(jié)果；用戶接口316，用于接收 用戶指示輸出分析結(jié)果等的操作；以及輸出部分314，用于將光譜圖樣確定部 分304的確定結(jié)果和峰值分析部分310對(duì)爆震的確定結(jié)果轉(zhuǎn)換成關(guān)于測(cè)量區(qū)域 102的狀態(tài)的信息并將其輸出，并且基于由用戶接口 316所接收的操作讀出并 輸出保存在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中的所測(cè)量對(duì)象的信息。具體地，輸出部分314 基于光譜圖樣確定部分304的確定結(jié)果所輸出的信息通知煙灰產(chǎn)生，通知燃料 預(yù)混合失敗、光焰產(chǎn)生等。
光譜圖樣確定部分304具有第一強(qiáng)度值獲取部分330，用于獲得第一波 長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值(在下文中稱為"第一強(qiáng)度值")，該第一強(qiáng)度值用于根據(jù)所 保存的光譜分析數(shù)據(jù)確定光譜圖樣；第二強(qiáng)度值獲取部分332，用于獲得第二 波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值(在下文中稱為"第二強(qiáng)度值")；相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算部分334， 用于計(jì)算第一強(qiáng)度值相對(duì)于第二強(qiáng)度值的相對(duì)強(qiáng)度；參考值存儲(chǔ)器336，用于 保存關(guān)于相對(duì)強(qiáng)度和光譜圖樣的類型之間的關(guān)系的參考值信息；以及確定部分 338，用于通過(guò)比較相對(duì)強(qiáng)度和參考值信息來(lái)確定光譜圖樣是否連續(xù)。
其強(qiáng)度被連續(xù)光譜圖樣中的差別較大地改變的波長(zhǎng)分量被期望地選為第一波長(zhǎng)分量。其強(qiáng)度被連續(xù)光譜圖樣中的差別相對(duì)輕微地改變的波長(zhǎng)分量被期 望地選為第二波長(zhǎng)分量。例如，在碳?xì)浠衔锶剂系娜紵磻?yīng)在測(cè)量區(qū)域102 中進(jìn)行的情況下(參考圖2)，可選擇與從C發(fā)射的光相對(duì)應(yīng)的鄰近約473 納米或約516納米的波長(zhǎng)分量。例如，在碳?xì)浠衔锶剂系娜紵磻?yīng)在測(cè)量區(qū) 域102中進(jìn)行的情況下(參考圖2)，可選擇與從CPP、 CT^或OI^發(fā)射的光 相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分量作為第二波長(zhǎng)分量。
連續(xù)圖樣分析部分308具有數(shù)據(jù)讀取部分350，用于在遵照與來(lái)自處理 選擇部分306的連續(xù)光譜圖樣的分析處理相對(duì)應(yīng)的指令時(shí)從來(lái)自光譜分析數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器302的連續(xù)光譜圖樣讀出為分析所需的第三波長(zhǎng)分量和第四波長(zhǎng)分量的 強(qiáng)度值；溫度計(jì)算部分352，用于基于由數(shù)據(jù)讀取部分350讀出的第三和第四 波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算產(chǎn)生黑體輻射的粒子的溫度；以及濃度計(jì)算部分354， 用于基于由溫度計(jì)算部分352所計(jì)算的溫度和第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算粒子 的濃度。第三波長(zhǎng)分量和第四波長(zhǎng)分量?jī)烧咂谕堑诙ㄩL(zhǎng)范圍外的波長(zhǎng)分 量。例如，約680納米的波長(zhǎng)分量可被選為第三波長(zhǎng)分量，并且約800納米的 波長(zhǎng)分量可被選為第四波長(zhǎng)分量。
峰值分析部分310具有峰值檢測(cè)部分370，用于掃描保存在光譜分析數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器302中的光譜分析數(shù)據(jù)并檢測(cè)從測(cè)量區(qū)域102發(fā)射的光的峰值；以及 峰值特征量提取部分372，用于基于光譜分析數(shù)據(jù)提取由峰值檢測(cè)部分370檢 測(cè)的峰值的特征量。具體地，峰值的特征量是峰值的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)、波長(zhǎng)、作為 峰值頂部處的波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度的峰值高度(在下文中稱為"峰值強(qiáng)度")、光 譜線寬、偏移量和線形。
峰值分析部分310還具有爆震檢測(cè)部分373，其用于基于在第五波長(zhǎng)分量 中出現(xiàn)的峰值的特征量來(lái)確定爆震是否發(fā)生，其中第五波長(zhǎng)分量與從當(dāng)發(fā)生爆 震時(shí)由壓力波的影響所產(chǎn)生的副產(chǎn)物發(fā)射的光或者從在由于反應(yīng)而從產(chǎn)物發(fā) 射的光中產(chǎn)生時(shí)間變化的分量發(fā)射的光相對(duì)應(yīng)，并且在發(fā)生爆震的情況下，輸 出信號(hào)以便通知發(fā)生爆震。例如，第五波長(zhǎng)分量是與從OIP發(fā)射的光相對(duì)應(yīng)的 波長(zhǎng)分量。當(dāng)壓力波由爆震產(chǎn)生時(shí)，由于其影響而具有高溫和高壓的區(qū)域中產(chǎn) 生OH、并且從011*發(fā)射的光有時(shí)在未發(fā)生燃燒反應(yīng)的區(qū)域中被檢測(cè)到。在這 種情況下，與從例如由燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的C^、 CN^^和/或CIP發(fā)射的光相對(duì)應(yīng)的
波長(zhǎng)分量中的峰值的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)和與從orp發(fā)射的光相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分量中的
峰值的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)之間存在差別。通過(guò)壓力波的影響，從OI^發(fā)射的光的強(qiáng)度有時(shí)像波一樣隨著時(shí)間逐漸變化。爆震檢測(cè)部分373基于當(dāng)發(fā)生爆震時(shí)所產(chǎn)生 的光的這種時(shí)間變化來(lái)確定爆震是否發(fā)生。
峰值分析部分310還具有統(tǒng)計(jì)處理部分374，其用于對(duì)由峰值特征量提取 部分372所提取的峰值特征量執(zhí)行統(tǒng)計(jì)處理并且生成關(guān)于從測(cè)量位置發(fā)射的光 的特征的信息(在下文中稱為"所測(cè)量光的特征信息")作為其結(jié)果。具體地， 所測(cè)量光的特征信息是峰值的特征量、峰值的特征量之間的比、平均值、均方 值、方差、時(shí)間變率等。
峰值分析部分310還具有校準(zhǔn)信息存儲(chǔ)器376，用于保存關(guān)于從反應(yīng)區(qū) 域發(fā)射的光的特征和反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)及特征之間的關(guān)系的校準(zhǔn)信息；以及特征 量分析部分232，用于基于校準(zhǔn)信息來(lái)分析所測(cè)量光的特征信息并將其轉(zhuǎn)換成 關(guān)于要測(cè)量的對(duì)象的特征的信息，并且將該信息存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中 作為基于峰值的分析的結(jié)果。例如，要測(cè)量對(duì)象的特征是要測(cè)量對(duì)象的質(zhì)量、 流速、濃度、壓強(qiáng)、溫度、等離子體特征評(píng)估值等或者其時(shí)間變化、反應(yīng)帶的 厚度、反應(yīng)的擴(kuò)散速度等。校準(zhǔn)信息是示出從等離子體發(fā)射的光的特征和要測(cè) 量對(duì)象的特征之間的關(guān)系的函數(shù)、相關(guān)曲線、表格等。
整個(gè)處理的流程
圖7是示出由反應(yīng)分析裝置114執(zhí)行的整個(gè)處理的控制結(jié)構(gòu)的流程圖。參 考圖7，針對(duì)測(cè)量信號(hào)112A到112N執(zhí)行處理400。當(dāng)處理400開(kāi)始時(shí)，在步 驟402將要處理對(duì)象的時(shí)間點(diǎn)初始化為零。在步驟404，將時(shí)間點(diǎn)t的測(cè)量信 號(hào)放大和數(shù)字化以便轉(zhuǎn)換成光譜分析數(shù)據(jù)。在步驟406，步驟404中轉(zhuǎn)換的光 譜分析數(shù)據(jù)被累積。在步驟408，使用在步驟406中累積的光譜分析數(shù)據(jù)執(zhí)行 確定光譜圖樣的處理。稍后將參考圖8描述該處理。
在隨后的步驟410中，確定光譜是否在步驟408中被確定為具有連續(xù)光譜 圖樣。如果是，則處理移到步驟412。否則，處理移到步驟416。
在步驟412，時(shí)間點(diǎn)t被設(shè)置為基于連續(xù)光譜圖樣進(jìn)行粒子的狀態(tài)分析的 目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)。在隨后的步驟414中，為將波長(zhǎng)帶排除在來(lái)自在稍后描述的步驟 418中要處理的對(duì)象的黑體輻射的影響之外，選擇第一波長(zhǎng)范圍以限制峰值的 檢測(cè)范圍，并且隨后處理移到步驟418。在處理移到步驟416的情況下，在步 驟416選擇第二波長(zhǎng)范圍并且將整個(gè)波長(zhǎng)帶設(shè)置為峰值的檢測(cè)范圍，隨后處理 移到步驟418。在步驟418，確定與在時(shí)間點(diǎn)t之后的時(shí)間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)是否被給
出。當(dāng)測(cè)量信號(hào)被給出時(shí)，處理移到步驟420，將時(shí)間點(diǎn)t加l，并且處理返回 步驟404。否則，處理移到步驟422。
在步驟422，使用光譜分析數(shù)據(jù)來(lái)分析發(fā)射黑體輻射的粒子的狀態(tài)。稍后 將參考圖9描述該處理。在步驟424，對(duì)光譜分析數(shù)據(jù)分析峰值。稍后將參考 圖10描述該處理。在步驟426，將作為步驟422和424的處理結(jié)果所獲得的信 息作為分析結(jié)果輸出，從而完成該處理。
光譜圖樣分析處理
圖8是示出在上述步驟408 (參考圖7)中執(zhí)行的光譜圖樣分析處理的控 制結(jié)構(gòu)的流程圖。參考圖8，當(dāng)處理408開(kāi)始時(shí)，在步驟440從在步驟406 (參 考圖7)中累積的光譜分析數(shù)據(jù)讀出第一和第二選定波長(zhǎng)的強(qiáng)度值。在步驟442， 將第一強(qiáng)度值除以第二強(qiáng)度值以計(jì)算相對(duì)強(qiáng)度。
在步驟444，確定在步驟442計(jì)算的相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定參考范圍內(nèi)的值還是 該參考范圍外的值。當(dāng)相對(duì)強(qiáng)度是參考范圍內(nèi)的值時(shí)，光譜圖樣確定處理408 完成。當(dāng)相對(duì)強(qiáng)度是參考范圍之外的值時(shí)，處理移到步驟446。在步驟446， 輸出與在要確定的光譜中檢測(cè)到連續(xù)光譜圖樣的事實(shí)相對(duì)應(yīng)的值。在隨后的步 驟448中，發(fā)出與連續(xù)光譜圖樣相對(duì)應(yīng)的通知，從而完成光譜圖樣確定處理408。
粒子狀態(tài)分析處理
圖9是示出在上述步驟422 (參考圖7)中執(zhí)行的粒子狀態(tài)分析處理的控 制結(jié)構(gòu)的流程圖。參考圖9，當(dāng)處理412開(kāi)始時(shí)，在步驟460將該處理的目標(biāo) 時(shí)間點(diǎn)t初始化為零。在步驟462，確定時(shí)間點(diǎn)t是否被圖7所示處理的步驟 412設(shè)置為分析的目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)。如果是，則處理移到步驟466。否則，處理移 到步驟464，在步驟478將時(shí)間點(diǎn)t加1，并且處理返回步驟462。
在步驟466，從在步驟404 (參考圖7)累積的光譜分析數(shù)據(jù)讀出時(shí)間點(diǎn)t 的第三和第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值。在步驟468，使用雙色法根據(jù)在步驟466讀 出的第三和第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算發(fā)射黑體輻射的光的粒子的溫度。
在步驟470，基于普朗克輻射定律根據(jù)在步驟468計(jì)算的溫度和第三波長(zhǎng) 分量的強(qiáng)度值計(jì)算與第三波長(zhǎng)分量相對(duì)應(yīng)的亮度溫度。在隨后的步驟472,根 據(jù)在步驟468計(jì)算的溫度和在步驟470計(jì)算的亮度溫度來(lái)計(jì)算所謂的KL值，即反應(yīng)場(chǎng)的發(fā)射率和厚度的乘積。在步驟474,將在步驟472所計(jì)算的KL值 轉(zhuǎn)換成粒子的濃度。在步驟476，確定在時(shí)間點(diǎn)t之后的時(shí)間點(diǎn)的光譜分析數(shù) 據(jù)是否被累積。如果是，則處理移到步驟464。否則，處理移到步驟480。
在步驟480，關(guān)于在步驟460到476的一系列處理所計(jì)算的粒子的溫度和 濃度執(zhí)行時(shí)間方向上的統(tǒng)計(jì)處理，并且確定這些值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差值、時(shí) 間變化值等。在步驟482，在步驟460到476的一系列處理中所計(jì)算的粒子的 溫度和濃度以及在步驟480所確定的其統(tǒng)計(jì)量被輸出并存儲(chǔ)為分析結(jié)果，從而 粒子狀態(tài)分析處理422完成。
峰值分析處理
圖10是示出在上述步驟424 (參考圖7)執(zhí)行的峰值分析處理的控制結(jié)構(gòu) 的流程圖。參考圖IO,當(dāng)峰值分析處理424開(kāi)始時(shí)，在步驟500將該處理的目 標(biāo)時(shí)間點(diǎn)t初始化為零。在步驟502，確定關(guān)于時(shí)間點(diǎn)t在步驟414或416 (對(duì) 于這兩個(gè)步驟參考圖7)設(shè)置的波長(zhǎng)范圍是否是受限范圍。如果是，則處理移 到步驟504。否則，處理移到步驟506。
在步驟504，在受限波長(zhǎng)帶中掃描光譜分析數(shù)據(jù)，檢測(cè)以上范圍中的全部 峰值，并且處理移到步驟508。在步驟506，掃描整個(gè)波長(zhǎng)帶的光譜分析數(shù)據(jù)， 檢測(cè)以上范圍中的全部峰值，并且處理移到步驟508。
在步驟508，基于光譜分析數(shù)據(jù)，關(guān)于在步驟504或506中檢測(cè)的峰值， 峰值的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)、波長(zhǎng)、峰值強(qiáng)度、光譜線寬、偏移量和線形被標(biāo)識(shí)并被存 儲(chǔ)為峰值的特征量。
在步驟510，在步驟474，將步驟472中所計(jì)算的KL值轉(zhuǎn)換成粒子的濃度。 在步驟476，確定在時(shí)間點(diǎn)t之后的時(shí)間點(diǎn)的光譜分析數(shù)據(jù)是否被累積。如果 是，則處理移到步驟464，將該處理的目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)t加1，并且處理返回步驟 502。否則，處理移到步驟513。
在步驟513，執(zhí)行用于基于峰值的特征量確定是否發(fā)生爆震的爆震確定處 理。稍后將參考圖11描述該處理。在隨后的步驟514，基于由步驟500到512 的一系列處理所標(biāo)識(shí)的峰值的特征量，執(zhí)行關(guān)于峰值的特征量的統(tǒng)計(jì)處理并且 生成所測(cè)量光的特征信息。存儲(chǔ)生成的所測(cè)量光的特征信息。
在步驟516，像步驟502 —樣確定波長(zhǎng)范圍是否受限。如果否，則處理移 到步驟518。通過(guò)將所測(cè)量光的特征信息之中的峰值強(qiáng)度與其統(tǒng)計(jì)值的比和準(zhǔn)備好的校準(zhǔn)曲線相對(duì)照，執(zhí)行對(duì)空氣過(guò)量比的分析并且輸出其結(jié)果。此時(shí)，對(duì)
空氣過(guò)量比的分析結(jié)果可在轉(zhuǎn)換成關(guān)于局部當(dāng)量比或局部空氣-燃料比的信息
之后而被輸出。
當(dāng)步驟516或518的處理完成時(shí)，步驟520和522、步驟524、步驟526、 步驟528和530以及步驟532的分析處理被并行地執(zhí)行。
在步驟520，基于關(guān)于反應(yīng)在反應(yīng)區(qū)域的起始點(diǎn)的準(zhǔn)備位置以及反應(yīng)的起 始時(shí)間點(diǎn)的信息，分析關(guān)于所測(cè)量光的特征信息之中的峰值的測(cè)量位置和出現(xiàn) 時(shí)間點(diǎn)、反應(yīng)在反應(yīng)區(qū)域中的傳播速度以及其統(tǒng)計(jì)量的信息并且輸出和存儲(chǔ)其 分析結(jié)果。
在步驟522，將步驟520中所分析的傳播速度乘以時(shí)軸方向上的峰值寬度 以計(jì)算反應(yīng)帶的厚度。此外，基于傳播速度的統(tǒng)計(jì)量和時(shí)軸方向上的峰值寬度 的統(tǒng)計(jì)量，分析反應(yīng)帶的厚度的統(tǒng)計(jì)量。將反應(yīng)帶的厚度及其統(tǒng)計(jì)量作為分析 結(jié)果輸出并存儲(chǔ)。
在步驟524，關(guān)于與包含在從單個(gè)原子團(tuán)或等離子體發(fā)射的光中的多個(gè)波 長(zhǎng)分量相對(duì)應(yīng)的峰值，基于峰值的峰值強(qiáng)度比及其統(tǒng)計(jì)量，分析原子團(tuán)或等離 子體的旋轉(zhuǎn)溫度并且將旋轉(zhuǎn)溫度及其統(tǒng)計(jì)量作為分析結(jié)果輸出和存儲(chǔ)。
在步驟526，將峰值的光譜線寬轉(zhuǎn)換成測(cè)量位置處的壓強(qiáng)，并且基于光譜 線寬的統(tǒng)計(jì)量分析該壓強(qiáng)。對(duì)測(cè)量位置處的壓強(qiáng)和基于統(tǒng)計(jì)量的壓強(qiáng)的分析的 結(jié)果被作為分析結(jié)果輸出和存儲(chǔ)。
在步驟528，根據(jù)峰值的波長(zhǎng)和偏移量標(biāo)識(shí)測(cè)量位置處原子團(tuán)或等離子體 的特征，并且計(jì)算具有根據(jù)峰值強(qiáng)度及其統(tǒng)計(jì)量所標(biāo)識(shí)的特征的原子團(tuán)或等離 子體的質(zhì)量、流速和數(shù)量及其統(tǒng)計(jì)量。將原子團(tuán)或等離子體的特征性評(píng)估值、 質(zhì)量、流速和數(shù)量及其統(tǒng)計(jì)量作為分析結(jié)果存儲(chǔ)。在隨后的步驟530中，基于 步驟528的分析結(jié)果，執(zhí)行諸如分子分析和元素分析之類的成分分析并將其結(jié) 果作為分析結(jié)果輸出和存儲(chǔ)。
爆震確定處理
圖11是示出在上述步驟513 (參考圖10)執(zhí)行的爆震確定處理的控制結(jié) 構(gòu)的流程圖。參考圖ll，當(dāng)爆震確定處理513開(kāi)始時(shí)，在步驟552確定第五波 長(zhǎng)分量的強(qiáng)度與第六波長(zhǎng)分量相比是否快速增大。具體地，確定在峰值在第五 波長(zhǎng)分量中出現(xiàn)的時(shí)間范圍中是否有峰值在第六波長(zhǎng)分量中出現(xiàn)。如果為否，則確定第五波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度快速增大從而處理移到步驟560。如果為是，則確
定該強(qiáng)度沒(méi)有快速增大從而處理移到步驟554。
在步驟554，確定第五波長(zhǎng)分量中峰值的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)與第六波長(zhǎng)分量中峰 值的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)之間是否存在間隙。如果為是，則處理移到步驟560。否則， 處理移到步驟558。
在步驟558，確定在峰值在第五波長(zhǎng)分量中出現(xiàn)的時(shí)間范圍內(nèi)第五波長(zhǎng)分 量的強(qiáng)度是否逐步變化。如果為是，則處理移到步驟560。否則，該處理結(jié)束。
在步驟560，發(fā)出指示發(fā)生爆震的通知，從而該處理結(jié)束。
動(dòng)作
在下文中，將例示根據(jù)本實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)作。參考圖2，測(cè)量系統(tǒng) 100的光學(xué)元件104被安排為使來(lái)自期望測(cè)量位置的光入射在光學(xué)元件104上，
并且在該狀態(tài)下開(kāi)始測(cè)量。參考圖3，當(dāng)從反應(yīng)區(qū)域中的物點(diǎn)Ob02、03、04、
05到On發(fā)射的光入射在光學(xué)元件104上時(shí)，光通過(guò)光學(xué)元件104的第一表面 140的第一區(qū)域140A，穿過(guò)第一表面140和第二表面142之間的介質(zhì)，并且在 第二表面142的第一區(qū)域142A上反射。在第二表面142的第一區(qū)域142A上反 射的光在第一表面140的第二區(qū)域140B上被反射，被發(fā)射穿過(guò)第二表面142 的第二區(qū)域142B，并且經(jīng)由雜散光孔150被分別聚焦在光纖108A到108N的 入射端面上。所聚焦的光分別入射在光纖108A到108N上并且經(jīng)由光纖108A 到108N從光譜儀IIOA到110N (參考圖2)的一側(cè)上的端面發(fā)射。
參考圖4，入射在光譜儀IIOA上的光被準(zhǔn)直儀170轉(zhuǎn)換成平行光，由第一 鏡172和第二鏡174反射，并且隨后到達(dá)光譜分析元件176。由光譜分析元件 176對(duì)到達(dá)光譜分析元件176的光進(jìn)行光譜分析以形成光譜光，并且該光經(jīng)由 第三鏡178到達(dá)光檢測(cè)器180。光檢測(cè)器180接著對(duì)到達(dá)光接收位置的光執(zhí)行 光電變換，并且輸出測(cè)量信號(hào)112A，該測(cè)量信號(hào)112A示出在該時(shí)間點(diǎn)光的到 達(dá)位置以及該位置處光的強(qiáng)度。圖2所示的光譜儀IIOA到110N執(zhí)行與以上 動(dòng)作相同的動(dòng)作并且分別輸出與入射光相對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)112A到112N。所輸 出的測(cè)量信號(hào)112A到112N被給予反應(yīng)分析裝置114。
當(dāng)反應(yīng)分析裝置114接收到測(cè)量信號(hào)112A到112N時(shí)，反應(yīng)分析裝置114 執(zhí)行關(guān)于測(cè)量信號(hào)112A到112N的以下動(dòng)作。
參考圖6，輸入到反應(yīng)分析裝置114的測(cè)量信號(hào)被給予信號(hào)轉(zhuǎn)換部分300。信號(hào)轉(zhuǎn)換部分300響應(yīng)于被給予測(cè)量信號(hào)的事實(shí)，接著將測(cè)量信號(hào)放大和數(shù)字 化以將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成光譜分析數(shù)據(jù)，并將光譜分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在光譜分析數(shù)據(jù)存
儲(chǔ)器302中。
當(dāng)光譜分析數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在光譜分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器302中時(shí)，光譜圖樣確定部 分304的第一強(qiáng)度值獲取部分330和第二強(qiáng)度值獲取部分332接著便從光譜分 析數(shù)據(jù)讀出第一和第二選定波長(zhǎng)的強(qiáng)度值并將其給予相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算部分334。 相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算部分334接著將所給的第一強(qiáng)度值除以第二強(qiáng)度值以計(jì)算相對(duì)強(qiáng) 度。所計(jì)算的相對(duì)強(qiáng)度接著被給予確定部分338。確定部分338將所給的相對(duì) 強(qiáng)度與保存在參考值存儲(chǔ)器336中的參考值相比較并且確定相對(duì)強(qiáng)度是否在預(yù) 定參考范圍內(nèi)。當(dāng)相對(duì)強(qiáng)度不在參考范圍內(nèi)時(shí)，確定部分338確定所確定的目 標(biāo)時(shí)間點(diǎn)的光譜是連續(xù)光譜圖樣，并且將信號(hào)輸出到輸出部分316和處理選擇 部分306，該信號(hào)示出被確定的時(shí)間點(diǎn)和該時(shí)間點(diǎn)是連續(xù)光譜圖樣的事實(shí)。當(dāng) 接收到該信號(hào)的輸入時(shí)，輸出部分316發(fā)出并輸出的煙灰產(chǎn)生的通知、燃料預(yù) 混合失敗的通知、光焰的產(chǎn)生等作為分析結(jié)果116。
處理選擇部分306基于來(lái)自確定部分338的信號(hào)選擇對(duì)該時(shí)間點(diǎn)的光譜分 析數(shù)據(jù)的分析處理。即，對(duì)于被確定為連續(xù)光譜圖樣的時(shí)間點(diǎn)，選擇由連續(xù)圖 樣分析部分308和峰值分析部分310兩者作出的分析，并進(jìn)一步將要由峰值分 析部分310分析的峰值的波長(zhǎng)范圍限制到未被連續(xù)光譜圖樣嚴(yán)重影響的范圍。 對(duì)于其它時(shí)間點(diǎn)，選擇僅由峰值分析部分310作出的分析，并進(jìn)一步將關(guān)于光 譜分析數(shù)據(jù)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍指定為要由峰值分析部分310分析的峰值的波長(zhǎng)范 圍。處理選擇部分306生成由連續(xù)圖樣分析部分308和峰值分析部分310基于 該選擇結(jié)果執(zhí)行的分析的指令并將其給予連續(xù)圖樣分析部分308和峰值分析部 分310。
當(dāng)來(lái)自處理選擇部分306的指令被給予連續(xù)圖樣分析部分308時(shí)，在遵照 該指令時(shí)數(shù)據(jù)讀取部分350讀出從光譜分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器302選擇連續(xù)圖樣分析 部分308的處理的時(shí)間點(diǎn)的第三波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度和第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度，并且 接著將這些強(qiáng)度給予溫度計(jì)算部分352和濃度計(jì)算部分354。溫度計(jì)算部分352 使用雙色法根據(jù)第三和第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算發(fā)射黑體輻射的光的粒子 的溫度。溫度計(jì)算部分352將所計(jì)算的溫度值存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中并 且進(jìn)一步將該值給予濃度計(jì)算部分354。在時(shí)間方向上執(zhí)行關(guān)于該溫度的統(tǒng)計(jì) 處理并且將其結(jié)果存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中。濃度計(jì)算部分354根據(jù)第三波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算與第三波長(zhǎng)分量相對(duì)應(yīng)的亮度溫度。根據(jù)亮度溫度和從
溫度計(jì)算部分352給予的溫度計(jì)算KL值。此外，將KL值轉(zhuǎn)換成粒子的濃度。 濃度計(jì)算部分354將所計(jì)算的粒子的濃度值存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中。濃 度計(jì)算部分354在時(shí)間方向上執(zhí)行關(guān)于濃度的統(tǒng)計(jì)處理，并且將其結(jié)果存儲(chǔ)在 分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中。
當(dāng)來(lái)自處理選擇部分306的指令被給予峰值分析部分310時(shí)，峰值檢測(cè)部 分370在波長(zhǎng)方向和時(shí)間方向上掃描存儲(chǔ)在光譜分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器302中的光譜 分析數(shù)據(jù)，并且確定峰值是否在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)存在。然而，對(duì)于要處理的波長(zhǎng)范 圍被來(lái)自處理選擇部分306的指令所限制的時(shí)間點(diǎn)，僅在受限波長(zhǎng)范圍內(nèi)執(zhí)行 掃描。峰值檢測(cè)部分370將此確定的結(jié)果增加到光譜分析數(shù)據(jù)并將該結(jié)果給予 峰值特征量提取部分372。
當(dāng)從峰值檢測(cè)部分370給出具有峰值檢測(cè)結(jié)果的光譜分析數(shù)據(jù)時(shí)，峰值特 征量提取部分372基于該數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)所檢測(cè)峰值的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)、波長(zhǎng)和峰值強(qiáng)度。 峰值特征量提取部分372進(jìn)一步掃描峰值頂部附近的數(shù)據(jù)并且針對(duì)每個(gè)峰值標(biāo) 識(shí)峰值的光譜線寬、偏移量和線形。所標(biāo)識(shí)的信息被給予爆震檢測(cè)部分373和 統(tǒng)計(jì)處理部分374作為每個(gè)峰值的特征量。
爆震檢測(cè)部分373對(duì)峰值的所給特征量之中的第五波長(zhǎng)分量加以注意，并 且如下確定是否發(fā)生爆震。即，在峰值在第五波長(zhǎng)分量中出現(xiàn)的時(shí)間范圍內(nèi)峰 值不在第六波長(zhǎng)分量中出現(xiàn)的情況下，或者在該時(shí)間范圍內(nèi)峰值在第六波長(zhǎng)分 量中出現(xiàn)但是就峰值的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)而言存在間隙的情況下，或者在第五波長(zhǎng)分 量的強(qiáng)度在該時(shí)間范圍內(nèi)逐漸變化的情況下，確定爆震發(fā)生。在確定爆震發(fā)生 的情況下，爆震檢測(cè)部分373將示出爆震發(fā)生的信號(hào)輸出到輸出部分316。當(dāng) 接收到該信號(hào)的輸入時(shí)，輸出部分316發(fā)出并輸出爆震發(fā)生的通知作為分析結(jié) 果116。
統(tǒng)計(jì)處理部分374根據(jù)峰值的特征量來(lái)計(jì)算峰值的特征量之間的比等。統(tǒng) 計(jì)處理部分374還對(duì)特征量及其比執(zhí)行統(tǒng)計(jì)處理，并且計(jì)算其平均值、均方值、 方差和時(shí)間變率。統(tǒng)計(jì)處理部分374將峰值的特征量、特征量的比以及對(duì)特征 量和比的統(tǒng)計(jì)處理的結(jié)果給予特征量分析部分378作為所測(cè)量光的特征信息。
特征量分析部分378響應(yīng)于從統(tǒng)計(jì)處理部分374給予所測(cè)量光的特征信息 的事實(shí)，基于保存在校準(zhǔn)信息存儲(chǔ)器376中的校準(zhǔn)信息執(zhí)行以下分析并將該信 息轉(zhuǎn)換成所測(cè)量對(duì)象的信息。然而，使用可能出現(xiàn)在峰值檢測(cè)的目標(biāo)范圍之外的峰值的特征量進(jìn)行的分析處理并未被執(zhí)行。
艮P，特征量分析部分378將所測(cè)量光的特征信息之中的峰值強(qiáng)度與其統(tǒng)計(jì) 值的比和配置信息相對(duì)照，從而對(duì)空氣過(guò)量比執(zhí)行分析并將其結(jié)果存儲(chǔ)在分析
結(jié)果存儲(chǔ)器312中。此時(shí)，對(duì)空氣過(guò)量比的分析結(jié)果可在轉(zhuǎn)換成關(guān)于局部當(dāng)量 比或局部空氣-燃料比的信息之后而被存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中。然而， 在反應(yīng)區(qū)域中的燃燒是如圖l所示的碳?xì)浠衔锶剂系娜紵那闆r下，從CV5 發(fā)射的光的波長(zhǎng)分量和光焰的波長(zhǎng)分量彼此重疊。因此，當(dāng)產(chǎn)生光焰時(shí)，難以 獲得關(guān)于與從C發(fā)射的光相對(duì)應(yīng)的峰值的信息。g卩，特征量分析部分378不 對(duì)產(chǎn)生光焰的時(shí)間點(diǎn)的空氣過(guò)量比執(zhí)行分析。
特征量分析部分378基于反應(yīng)在反應(yīng)區(qū)域中的起始點(diǎn)的位置以及反應(yīng)的起 始時(shí)間點(diǎn)、測(cè)量位置和峰值的出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)對(duì)反應(yīng)在反應(yīng)區(qū)域中的傳播速度及其 統(tǒng)計(jì)量執(zhí)行分析，并且將其分析結(jié)果存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中。
特征量分析部分378將傳播速度乘以時(shí)軸方向上的峰值寬度以計(jì)算反應(yīng)帶 的厚度。此外，基于傳播速度的統(tǒng)計(jì)量和時(shí)軸方向上的峰值寬度的統(tǒng)計(jì)量，執(zhí) 行對(duì)反應(yīng)帶的厚度的統(tǒng)計(jì)量的分析。將反應(yīng)帶的厚度及其統(tǒng)計(jì)量存儲(chǔ)在分析結(jié) 果存儲(chǔ)器312中。
關(guān)于與包含在從單個(gè)原子團(tuán)或等離子體發(fā)射的光中的多個(gè)波長(zhǎng)分量相對(duì) 應(yīng)的峰值，特征量分析部分378基于峰值的峰值強(qiáng)度比及其統(tǒng)計(jì)量對(duì)原子團(tuán)或 等離子體的旋轉(zhuǎn)溫度執(zhí)行分析，并且將該溫度及其統(tǒng)計(jì)量存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ) 器312中。
特征量分析部分378將每個(gè)峰值的光譜線寬轉(zhuǎn)換成測(cè)量位置處的壓強(qiáng)，基 于光譜線寬的統(tǒng)計(jì)量對(duì)該壓強(qiáng)執(zhí)行分析，并且將基于測(cè)量位置處的壓強(qiáng)和統(tǒng)計(jì) 量對(duì)該壓強(qiáng)分析的結(jié)果存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中。
特征量分析部分378根據(jù)峰值的波長(zhǎng)和偏移量標(biāo)識(shí)測(cè)量位置處的原子團(tuán)或 等離子體的特征，計(jì)算具有根據(jù)峰值強(qiáng)度及其統(tǒng)計(jì)量標(biāo)識(shí)的特征的原子團(tuán)或等 離子體的質(zhì)量、流速和數(shù)量及其統(tǒng)計(jì)量，并且將原子團(tuán)或等離子體的特征性評(píng) 估值、質(zhì)量、流速和數(shù)量及其統(tǒng)計(jì)量作為分析結(jié)果存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312 中。此外，基于該分析結(jié)果，執(zhí)行諸如分子分析和元素分析之類的成分分析并 將其結(jié)果存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中。
特征量分析部分378執(zhí)行檢查測(cè)量位置處是否存在諸如爆震之類的反應(yīng)異 常性的處理。將其檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中。將連續(xù)圖樣分析部分308和峰值分析部分310的分析結(jié)果存儲(chǔ)在分析結(jié)果 存儲(chǔ)器312中。當(dāng)用戶接口 314接收到用戶需要輸出期望的所測(cè)量對(duì)象的信息 的操作時(shí)，用戶接口 314將與該操作相對(duì)應(yīng)的指令給予輸出部分316。在遵照 所給指令時(shí)，輸出部分316從分析結(jié)果存儲(chǔ)器312讀出與用戶需要相對(duì)應(yīng)的信 息，并且輸出該信息作為分析結(jié)果116。
如上所述，在根據(jù)本實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)100中，光學(xué)元件104聚焦從測(cè)量 區(qū)域102發(fā)射的光。在該光學(xué)元件104中，因?yàn)榕c聚焦相關(guān)的表面僅是反射表 面，所以沒(méi)有產(chǎn)生色差。因此，有可能執(zhí)行高空間分辨率的光譜測(cè)定，光焰、 煙灰等產(chǎn)生的檢測(cè)，爆震的檢測(cè)以及對(duì)反應(yīng)區(qū)域的各種分析。在本實(shí)施例中， 生成時(shí)間序列信號(hào)作為測(cè)量信號(hào)并且使用該時(shí)間序列信號(hào)按時(shí)間序列執(zhí)行信 號(hào)處理。因此，有可能獲得關(guān)于測(cè)量區(qū)域102中的反應(yīng)的時(shí)間序列變化的信息。
在本實(shí)施例中，基于通過(guò)光譜測(cè)定在同一時(shí)間點(diǎn)獲得的第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng) 度相對(duì)于第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度的相對(duì)強(qiáng)度，確定連續(xù)光譜圖樣的光產(chǎn)生。利用 該確定結(jié)果檢測(cè)煙灰或光焰的產(chǎn)生、燃料預(yù)混合失敗等。因此，有可能檢測(cè)煙 灰或光焰的產(chǎn)生、燃料預(yù)混合失敗等而不受接收光的光學(xué)元件的由于煙灰等的 粘附而引起的性能退化的影響。
在本實(shí)施例中，因?yàn)榛谝陨洗_定結(jié)果選擇對(duì)光譜測(cè)定的結(jié)果的分析方 法，所以有可能避免執(zhí)行多余處理并且根據(jù)在測(cè)量位置處發(fā)射的光執(zhí)行有效的 分析處理。此外，通過(guò)有效地利用光譜測(cè)定的結(jié)果而不浪費(fèi)，有可能從測(cè)量結(jié) 果獲得更多信息。
在本實(shí)施例中，基于因伴隨爆震的壓力波的影響從011*發(fā)射的光和從由該 反應(yīng)以及從08*發(fā)射的光的時(shí)間變化所產(chǎn)生的其它原子團(tuán)發(fā)射的光之間的相 對(duì)關(guān)系檢測(cè)爆震的發(fā)生。因此，與根據(jù)壓強(qiáng)、振動(dòng)等檢測(cè)爆震相比，有可能更 直接地檢測(cè)爆震，并且改善對(duì)爆震發(fā)生的檢測(cè)的可再現(xiàn)性。還有可能檢測(cè)爆震 的發(fā)生而不受接收光的光學(xué)元件的由于煙灰等的粘附而引起的性能退化的影 響。
經(jīng)修改的示例1
在以上實(shí)施例中，光學(xué)元件104是通過(guò)反射聚焦光的光學(xué)系統(tǒng)。然而，可 使用諸如凸透鏡之類的光學(xué)系統(tǒng)代替該光學(xué)元件104。但是，在這種情況下， 期望通過(guò)各種方法來(lái)減小由于光的波長(zhǎng)而引起的相差。在以上實(shí)施例中，光學(xué)元件104 —側(cè)上的光纖108A到108N的端面被兩維 地安排在光學(xué)元件104的成像表面上。然而，本發(fā)明并不限于這種實(shí)施例。光 纖108A到108N的入射端面可以是三維安排的。籍此有可能三維地測(cè)量和分析 從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光。
在以上實(shí)施例中，光譜儀112A到112N對(duì)入射光執(zhí)行光譜測(cè)定并且將由光 檢測(cè)器180獲得的光譜光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并作為結(jié)果輸出。然而，本發(fā)明并不限 于這種實(shí)施例。當(dāng)在反應(yīng)區(qū)域的測(cè)量位置處執(zhí)行的反應(yīng)已知時(shí)，或者當(dāng)測(cè)量的 目的是獲得僅僅關(guān)于具有預(yù)定的等離子體特征的對(duì)象的反應(yīng)的信息時(shí)，光譜儀 可僅僅從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光之中提取特定波長(zhǎng)分量并將該波長(zhǎng)分量轉(zhuǎn)換成電 信號(hào)。
例如，光檢測(cè)器180可被安排在其中在光譜分析后光譜光中只有特定的波 長(zhǎng)分量通過(guò)的位置。當(dāng)有多個(gè)期望波長(zhǎng)分量時(shí)，多個(gè)光檢測(cè)器可被分別安排在 與期望波長(zhǎng)分量相對(duì)應(yīng)的位置。
例如，只有特定的波長(zhǎng)分量可被相對(duì)于光的波長(zhǎng)具有滲透性、反射或吸收 的選擇性特征的光學(xué)元件或者由以上光學(xué)元件組成的光學(xué)系統(tǒng)的組合提取。圖 12示出具有這種功能的配置的光譜儀的一個(gè)示例。參考圖12，光譜儀600被 連接到光纖108A。該光譜儀600具有用于測(cè)量具有根據(jù)要測(cè)量對(duì)象預(yù)先選擇的 波長(zhǎng)(在下文簡(jiǎn)稱為"選定波長(zhǎng)")的光的強(qiáng)度的多個(gè)光譜測(cè)定單元610A、610B、 610C到610N。例如，當(dāng)反應(yīng)區(qū)域中的反應(yīng)是碳?xì)浠衔锶剂虾涂諝獾幕旌衔?的燃燒反應(yīng)時(shí)，對(duì)于選定波長(zhǎng)分別選擇從011*產(chǎn)生的光、從CIP產(chǎn)生的光、從 C1SP產(chǎn)生的光、從C產(chǎn)生的光等的波長(zhǎng)以及用于計(jì)算煙灰的溫度和濃度的兩 個(gè)波長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)注意，在應(yīng)用該光譜儀600的情況下，對(duì)于激光通量的波長(zhǎng)選擇 除選定波長(zhǎng)之外的波長(zhǎng)。
光譜測(cè)定單元610A具有分色鏡612A，其被安排在從光纖108A發(fā)射的 光的光軸上以相對(duì)于該光軸形成預(yù)定角度，其具有相對(duì)于包括光譜測(cè)定單元 610A的選定波長(zhǎng)的預(yù)定帶中的光學(xué)分量的反射特征以及相對(duì)于包括激光通量 的波長(zhǎng)和除光譜測(cè)定單元610A外的選定波長(zhǎng)的其它波長(zhǎng)帶中的光學(xué)分量的滲 透性特征；濾波器614A，其被安排在由分色鏡612A反射的光的光軸上，其具 有相對(duì)于光譜測(cè)定單元610A的選定波長(zhǎng)的光學(xué)分量的滲透性特征；以及光檢 測(cè)器616A，其被安排在由分色鏡612A反射的光的光軸上濾波器614A的相關(guān) 于分色鏡612A的相對(duì)側(cè)。光譜測(cè)定單元610B、 610C到610N的配置與光譜測(cè)定單元610A的配置相 同。然而，其分色鏡和濾波器的波長(zhǎng)特征是根據(jù)其選定波長(zhǎng)來(lái)選擇的。
該光譜儀600的操作如下。即，當(dāng)光從光纖108A入射時(shí)，由分色鏡612A、 612B、 612C到612N對(duì)光執(zhí)行光譜測(cè)定。光譜測(cè)定之后光學(xué)分量中的、選定波 長(zhǎng)附近的波長(zhǎng)帶中的分量分別通過(guò)濾波器614A、 614B、 614C到614N并且到 達(dá)光檢測(cè)器616A、 616B、 616C到616N。光檢測(cè)器616A、 616B、 616C到616N 分別地并且順序地將到達(dá)的光學(xué)分量轉(zhuǎn)換成測(cè)量信號(hào)112A并將其輸出。
當(dāng)信號(hào)處理設(shè)備114基于如上輸出的測(cè)量信號(hào)112A執(zhí)行確定和分析時(shí)， 不需要關(guān)于選定波長(zhǎng)附近之外的波長(zhǎng)帶執(zhí)行峰值的檢測(cè)和其它處理。因?yàn)橐?理的信息量減少，所以信號(hào)處理變得更有效以便執(zhí)行高速處理。
應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)不需要基于波長(zhǎng)方向上的光譜線寬、偏移量和線形的分析結(jié) 果作為所測(cè)量對(duì)象的信息時(shí)，光檢測(cè)器616A、 616B、 616C到616N的輸出信 號(hào)不一定包含關(guān)于光接收位置的信息。在這種情況下，光電子倍增管等可用作 光檢測(cè)器616A、 616B、 616C到616N。因?yàn)楣怆娮颖对龉艿臅r(shí)間響應(yīng)性比諸 如CCD之類的圖像傳感器高，所以有可能以高時(shí)間分辨率執(zhí)行測(cè)量。
在這種光譜儀600中，光檢測(cè)器616A、 616B、 616C到616N的輸出信號(hào) 可被分別放大并且經(jīng)放大的信號(hào)可作為測(cè)量信號(hào)112A輸出。然而，在這種情 況下，需要將存儲(chǔ)在圖6所示的參考值存儲(chǔ)器336中的參考值設(shè)置為與該信號(hào) 的放大系數(shù)一致的值。
在以上實(shí)施例中，在全部光譜分析數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在圖6所示的光譜分析數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器302中之后的階段執(zhí)行基于連續(xù)光譜圖樣的溫度和濃度的分析處理以及 基于峰值的分析處理。然而，關(guān)于以上分析處理中的、不需要時(shí)間方向上的統(tǒng) 計(jì)處理的處理，每當(dāng)產(chǎn)生與時(shí)間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的光譜分析數(shù)據(jù)時(shí)，便可執(zhí)行基于該 時(shí)間點(diǎn)的光譜分析數(shù)據(jù)的分析。此外，可實(shí)時(shí)執(zhí)行以上分析處理。此外，可實(shí) 時(shí)輸出通過(guò)這種實(shí)時(shí)處理所獲得的分析結(jié)果。
在以上實(shí)施例中，主要描述了針對(duì)由于燃燒反應(yīng)的光焰而引起的連續(xù)光譜 圖樣的處理。然而，在本發(fā)明中，有可能在其它各種反應(yīng)中確定連續(xù)光譜圖樣 并且基于該確定選擇分析處理。例如，在將激光束等輻射到反應(yīng)區(qū)域并使該區(qū) 域中的物質(zhì)等成為等離子體的反應(yīng)中，有時(shí)產(chǎn)生具有連續(xù)光譜圖樣的光，在反 應(yīng)的最初始階段在短波長(zhǎng)帶中尤其如此。在這種情況下，當(dāng)?shù)谝徊ㄩL(zhǎng)分量、第 二波長(zhǎng)分量和確定用參考值被正確地選擇時(shí)，有可能正確地檢測(cè)反應(yīng)的初始階段。關(guān)于以這種方式檢測(cè)的初始階段，可省略峰值分析處理。
在以上實(shí)施例中，參考圖6，輸出部分316將光譜圖樣確定部分304的確 定結(jié)果和峰值分析部分310對(duì)爆震的確定結(jié)果轉(zhuǎn)換成關(guān)于測(cè)量區(qū)域102的狀態(tài) 的信息并將其輸出，并且讀出保存在分析結(jié)果存儲(chǔ)器312中的所測(cè)量對(duì)象的信 息并將其輸出。然而，信號(hào)處理部分114還可使要由輸出部分316輸出的信息 一體化以便生成和輸出新的信息。例如，當(dāng)反應(yīng)區(qū)域是諸如汽車引擎的燃燒室 之類的其中反應(yīng)以固定周期反復(fù)發(fā)生的區(qū)域時(shí)，分析結(jié)果可基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器 312中的信息針對(duì)所測(cè)量對(duì)象的信息被一體化以便生成和輸出關(guān)于分析結(jié)果和 反應(yīng)周期之間關(guān)系的信息。具體地，當(dāng)生成和輸出關(guān)于分析結(jié)果的周期變化等 的信息時(shí)，有可能提供關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的更可理解信息。通過(guò)相互比較分析結(jié)果 或分析相關(guān)性來(lái)生成和輸出關(guān)于分析結(jié)果之間的關(guān)系的信息。
所公開(kāi)的實(shí)施例僅僅是示例，并且本發(fā)明并不限于以上實(shí)施例?？紤]到本 發(fā)明的詳細(xì)描述在權(quán)利要求書(shū)中示出本發(fā)明的范圍，并且該范圍包括詳細(xì)描述 的等同含義的用語(yǔ)，并且該范圍包括全部變型。
經(jīng)修改的示例2-對(duì)測(cè)量結(jié)果的時(shí)分功能(對(duì)應(yīng)于反復(fù)測(cè)量、多點(diǎn)測(cè)量統(tǒng)一
等)
圖13示出根據(jù)本實(shí)施例的測(cè)量系統(tǒng)的示意性配置。
該系統(tǒng)設(shè)置有像圖1 一樣的光學(xué)元件104、光纜106和反應(yīng)分析裝置114， 并且還設(shè)置有直接連接到光纜106的光譜儀702以及連接到光譜儀702和反應(yīng) 分析裝置114的信號(hào)分配器708。
圖14示出光譜儀702的內(nèi)部配置。
光譜儀702具有與圖4所示的光譜儀IIOA相同的配置。然而，光纜106 直接連接到光譜儀702而不是連接到要連接到光譜儀110A的光纖108A。光纖 108A到N在光纜106中被集束成一行。光纖108A到N被連接到光譜儀702 以便與該光柵176的狹縫的延伸方向平行地排列成行。從而，關(guān)于從光纖108A 到N中的任何一條入射到光譜儀702上的光，相同的波長(zhǎng)分量到達(dá)光檢測(cè)器180 的相同位置。因此，從光譜儀702輸出的信號(hào)704是來(lái)自反應(yīng)區(qū)域102中的多 個(gè)物點(diǎn)(圖3的01到0n)的光的重疊光譜分析結(jié)果。
圖13所示的信號(hào)分配器706基于預(yù)定的外部信號(hào)706和來(lái)自光譜儀702 的信號(hào)704的周期性通過(guò)在時(shí)間方向上劃分信號(hào)704來(lái)生成與物點(diǎn)01到On 相對(duì)應(yīng)的信號(hào)112A到112N。應(yīng)當(dāng)注意，此處的外部信號(hào)是例如示出光纜106中的集束光纖的數(shù)量、順序等的信號(hào)。
圖15通過(guò)時(shí)間方向上的信號(hào)劃分示意性地示出信號(hào)112A到112N的生成 的原理。參考圖15，帶形反應(yīng)區(qū)域(在下文中稱為"反應(yīng)帶")720被移動(dòng)以 便相繼跨越物點(diǎn)01到On。引入到與被跨越物點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的光纖108A到N的光 的強(qiáng)度722在反應(yīng)帶720分別跨越物點(diǎn)01到On的時(shí)間點(diǎn)被增強(qiáng)。因此，在從 光纖A到N引入到光譜儀702的光之間存在時(shí)差。光譜儀的測(cè)量結(jié)果704是其 重疊的結(jié)果，該結(jié)果是極大周期(Al到An)和極小周期(Tl到Tn)重復(fù)與 光纖數(shù)量相同的次數(shù)的信號(hào)。信號(hào)分配器708在信號(hào)704的強(qiáng)度極小時(shí)(Tl 到Tn)的計(jì)時(shí)在時(shí)間方向上劃分信號(hào)704?；谕獠啃盘?hào)706，所劃分的信號(hào) 被輸出為與光纖108A到N相對(duì)應(yīng)的信號(hào)114A到N。
圖16示出根據(jù)本實(shí)施例的經(jīng)修改示例的測(cè)量系統(tǒng)800的示意性配置。
該測(cè)量系統(tǒng)800具有四個(gè)光學(xué)元件104P到S;以及分別連接到光學(xué)元件 的光纜106P到S。集束在光纜106P到S中的光纖之中的預(yù)定光纖(光纖108nP 到108nS)由光纖束802集束。光纖束802被連接到與圖13相同的光譜儀702。 光譜儀702經(jīng)由信號(hào)分配器804連接到反應(yīng)分析裝置114。
例如，輸入到信號(hào)分配器804的外部信號(hào)806是示出光學(xué)元件的數(shù)量、順 序等的信號(hào)?；蛘撸谝韵聹y(cè)量多汽缸引擎的情況下，關(guān)于曲柄角的信息可以 是外部信號(hào)806。在下文中，將示出使用該測(cè)量系統(tǒng)800對(duì)定位于四汽缸引擎 的汽缸執(zhí)行反應(yīng)分析的動(dòng)作示例。
在該動(dòng)作示例中，將光學(xué)元件104P到S安裝在引擎的汽缸中。在這種情 況下，信號(hào)分配器804接收曲柄角的信號(hào)作為外部信號(hào)806。在四汽缸引擎中， 當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)約180度時(shí)在任何一個(gè)汽缸中執(zhí)行點(diǎn)火。由點(diǎn)火引起的燃燒在從點(diǎn) 火時(shí)間點(diǎn)到曲柄的180度旋轉(zhuǎn)結(jié)束的周期內(nèi)結(jié)束。當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)約720度時(shí)，燃 燒在每個(gè)汽缸中被執(zhí)行一次。其中點(diǎn)火被執(zhí)行的汽缸的順序被預(yù)先固定。因此， 在其中執(zhí)行燃燒的汽缸是四個(gè)汽缸之一。
從光學(xué)元件104P到S發(fā)射的光被疊加，并且由光譜儀702對(duì)光進(jìn)行光譜 分析。信號(hào)704包括由四個(gè)汽缸的燃燒所產(chǎn)生的光的光譜測(cè)定結(jié)果。然而，因 為如上所述在其中執(zhí)行燃燒的汽缸是四個(gè)汽缸之一，所以信號(hào)不重疊。假設(shè)當(dāng) 在四個(gè)汽缸之一中執(zhí)行點(diǎn)火時(shí)的曲柄角是零，則信號(hào)分配器804將信號(hào)劃分成 曲柄角為從O到180度的一段、從180到360度的一段、從360到540度的一 段以及從540到720度的一段。段中執(zhí)行燃燒的汽缸的編號(hào)被給予經(jīng)劃分的信號(hào)以產(chǎn)生信號(hào)112P到S。這些信號(hào)112P到S被給予反應(yīng)分析裝置114。因此， 反應(yīng)分析裝置114針對(duì)每個(gè)汽缸執(zhí)行反應(yīng)分析。
如上所述，測(cè)量系統(tǒng)800利用一個(gè)光譜儀實(shí)現(xiàn)對(duì)多汽缸引擎的汽缸的光譜 測(cè)定和反應(yīng)分析。這有助于使測(cè)量系統(tǒng)小型化和降低成本。因?yàn)橐资芤话阏駝?dòng) 影響的光譜儀的數(shù)量及其組成部分的數(shù)量減少，所以有可能減少由于光譜儀的 個(gè)體差異等而引起的振動(dòng)。利用該測(cè)量系統(tǒng)800，有可能共同地測(cè)量和分析關(guān) 于汽缸的燃燒反應(yīng)的各種信息。通過(guò)比較對(duì)汽缸的反應(yīng)分析的結(jié)果，有可能獲 得關(guān)于該變化和汽缸之間的改變的信息。
應(yīng)當(dāng)注意，可使用(基本應(yīng)用的)圖12所示的光譜儀600代替光譜儀700。 在這種情況下，不需要將光纖排列成行。
應(yīng)當(dāng)注意，信號(hào)分配器708可被安裝在反應(yīng)分析裝置中。例如，當(dāng)從圖6 所示的光譜分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器302中讀出數(shù)據(jù)時(shí)，信號(hào)分配器708可對(duì)信號(hào)執(zhí)行 時(shí)分。
經(jīng)修改的示例3-執(zhí)行LIBS、 SIBS等的情況下的例外處理功能 圖17示出該實(shí)施例中的測(cè)量系統(tǒng)900的示意性配置。
在該測(cè)量系統(tǒng)900中，諸如燃燒之類的反應(yīng)和激光的等離子體誘發(fā)(擊穿) 兩者在反應(yīng)區(qū)域102中執(zhí)行。在該測(cè)量系統(tǒng)900中，處理選擇器卯2被安排在 圖13所示的光譜儀700的光譜儀702和信號(hào)分配器708之間的信號(hào)通道上， 其根據(jù)由信號(hào)704示出的特定波長(zhǎng)分量的發(fā)射強(qiáng)度來(lái)選擇所接收的信號(hào)的輸出 方向。
處理選擇器902輸出具有從檢測(cè)到特定波長(zhǎng)分量(具體地，激光束的波長(zhǎng) 分量)的光發(fā)射的時(shí)間點(diǎn)起的預(yù)定周期(執(zhí)行激光擊穿的周期)的信號(hào)作為信 號(hào)904，并且將其它信號(hào)輸出到信號(hào)分配器708。
通過(guò)使用該信號(hào)卯4進(jìn)行分析，有可能在激光點(diǎn)火或LIBS分析時(shí)對(duì)反應(yīng) 執(zhí)行分析。
在圖17中，處理選擇器902基于來(lái)自光譜儀的信號(hào)選擇信號(hào)的輸出方向。 然而，處理選擇器902可輸出具有從接收到外部信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)起的預(yù)定周期的 信號(hào)作為信號(hào)904。例如，可接收激光輻射的觸發(fā)信號(hào)。在火花點(diǎn)火型的內(nèi)燃 機(jī)或由放電電極上的放電所引起的反應(yīng)所在的反應(yīng)區(qū)域中，當(dāng)光學(xué)元件104被 安排為朝向執(zhí)行放電的位置并且流向火花塞或放電電極的電流的測(cè)量值被給予處理選擇器時(shí)，有可能輸出由放電引起的光發(fā)射的光譜分析結(jié)果作為信號(hào) 904。從而，對(duì)由放電引起的火焰中心形成的初始狀態(tài)的光發(fā)射的分析和對(duì)燃
燒反應(yīng)的反應(yīng)分析均可被執(zhí)行。有可能執(zhí)行通過(guò)放電形成等離子體的SIBS分
析和對(duì)其周邊的反應(yīng)的分析兩者。
在執(zhí)行LIBS的情況下，如圖18所示，在其初始階段產(chǎn)生韌致輻射(由于 電子的快速加速和減速而產(chǎn)生的輻射光)并且根據(jù)波長(zhǎng)的縮短產(chǎn)生具有高發(fā)射 強(qiáng)度的光譜圖樣。當(dāng)在這種情況下計(jì)算相對(duì)強(qiáng)度時(shí)(假設(shè)短波長(zhǎng)一側(cè)的強(qiáng)度是 分母)，認(rèn)為相對(duì)強(qiáng)度在LIBS的初始階段減小，并且隨后當(dāng)移到由于反應(yīng)區(qū) 域中的成分的擊穿而引起的光的光譜圖樣時(shí)，該值增大。在此，當(dāng)在擊穿和點(diǎn) 火之后產(chǎn)生煙灰時(shí)，相對(duì)強(qiáng)度變成更高的值。
當(dāng)相對(duì)強(qiáng)度在預(yù)定范圍內(nèi)或更小時(shí)，確定光發(fā)射是由韌致輻射產(chǎn)生的，并 且可在其后的預(yù)定周期內(nèi)對(duì)測(cè)量結(jié)果執(zhí)行LIBS分析。
在激光點(diǎn)火的情況下，在從韌致輻射之后的初始火焰中心形成到點(diǎn)火的周 期中執(zhí)行LIBS測(cè)量，并且在此之后，可執(zhí)行諸如爆震的確定和火焰帶的測(cè)量 之類的處理。
應(yīng)當(dāng)注意，在LIBS中，離子的光發(fā)射的光譜圖樣、原子的光發(fā)射的光譜 圖樣和分子的光發(fā)射的光譜圖樣可在韌致輻射發(fā)生之后隨著時(shí)間按此順序產(chǎn) 生(尤其是在針對(duì)氣體的LIBS的情況下)。在這種情況下，當(dāng)要分析對(duì)象從 離子、原子、分子以及隨后由韌致輻射引起的火焰變化時(shí)，有可能對(duì)反應(yīng)區(qū)域 有效地執(zhí)行分析。
應(yīng)當(dāng)注意，在本經(jīng)修改的示例中，作為示例在燃燒室中執(zhí)行LIBS或SIBS。 然而，LIBS和SIBS作為分析方法并不限于對(duì)在其中執(zhí)行燃燒的反應(yīng)區(qū)域的分 析。例如，通過(guò)激光束、放電等對(duì)固態(tài)或液體的表面輸入高能量，有可能執(zhí)行 諸如對(duì)固定或液體的成分分析和對(duì)分子或晶體的結(jié)構(gòu)的分析之類的各種分析。 通過(guò)向諸如弱電離等離子體之類的具有低能量密度的等離子體輸入更高的能 量，有可能執(zhí)行以等離子體為目標(biāo)的SIBS或LIBS。各種已知方法可用于LIBS 或SIBS中的光譜處理。其處理功能可由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。 因此，有可能在反應(yīng)分析裝置中安裝用于執(zhí)行該處理的功能性部分。
經(jīng)修改的示例4-相對(duì)強(qiáng)度
在以上實(shí)施例中，作為示例，第一波長(zhǎng)分量和第二波長(zhǎng)分量之間的強(qiáng)度比被示為相對(duì)強(qiáng)度。然而，本發(fā)明不限于此。連接與第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值相對(duì) 應(yīng)的位置和與第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值相對(duì)應(yīng)的位置的直線與將波長(zhǎng)與強(qiáng)度值 作為軸的光譜平面上的波長(zhǎng)軸線(強(qiáng)度變化的傾角)之間的角度可用于代替相 對(duì)強(qiáng)度。
經(jīng)修改的示例5-控制系統(tǒng)
在以上實(shí)施例中，由具有反應(yīng)分析裝置的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)區(qū)域執(zhí)行測(cè)量和 分析。然而，關(guān)于反應(yīng)區(qū)域的來(lái)自測(cè)量系統(tǒng)的輸出可用作對(duì)反應(yīng)區(qū)域的控制。 例如，具有轉(zhuǎn)換部分并且還具有調(diào)節(jié)部分的控制設(shè)備可與測(cè)量系統(tǒng)一起使
用，其中轉(zhuǎn)換部分將測(cè)量系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換成輸入值，該輸入值與輸出相對(duì)應(yīng)并 且用作由功能或通過(guò)使用預(yù)定映射機(jī)械地控制的值，調(diào)節(jié)部分調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)域以 便形成與該輸入值相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。輸入值可以是位置、路徑、高度、姿態(tài)、方 向、大小、體積、角度、流速、密度、線性速度、角速度、加速度、機(jī)械力、 應(yīng)力、流體壓力、扭矩、振幅、頻率、相位、數(shù)量、物理化學(xué)變量、成分、混 合比、濕度、溫度、粘性、光量、顏色、電荷、電壓、電流、磁通量密度、輻 射劑量等。例如，當(dāng)反應(yīng)區(qū)域是內(nèi)燃機(jī)時(shí)，輸入值可以是輸入流、輸入濕度、 氧化劑的供壓、氧化劑中的成分的混合比、燃料供應(yīng)量、燃料供應(yīng)速度、燃料 供應(yīng)位置、燃料供應(yīng)方向、燃料供應(yīng)計(jì)時(shí)、燃料顆粒直徑、燃料滲透度、混合 度、閥計(jì)時(shí)、閥之間開(kāi)和關(guān)的相對(duì)時(shí)差、點(diǎn)火計(jì)時(shí)、用于點(diǎn)火的輸入能量、漩 渦強(qiáng)度、翻滾強(qiáng)度、鄰近火花塞的工作流體的擾動(dòng)強(qiáng)度、要操作的計(jì)量器的種 類、要操作的計(jì)量器的數(shù)量、要操作的計(jì)量器的安排、廢氣再循環(huán)體積、要再 循環(huán)的廢氣的溫度、排氣管的壓強(qiáng)、后燃、廢氣的定性成分、廢氣的定量成分、 壓力波的振動(dòng)等。從控制系統(tǒng)的輸出到以上輸入值的轉(zhuǎn)換和基于輸入值對(duì)反應(yīng) 區(qū)域的狀態(tài)的調(diào)節(jié)可通過(guò)通常例如使用引擎控制單元(ECU)、汽化機(jī)等執(zhí)行 的控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明可在利用燃燒、等離子體反應(yīng)等的普通技術(shù)中用于反應(yīng)、誤差檢測(cè)、 反應(yīng)分析和診斷等的測(cè)量和分析。
權(quán)利要求
1. 一種反應(yīng)分析裝置，包括獲取裝置，其用于從光譜儀對(duì)從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光的測(cè)量結(jié)果獲得第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值；相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置，其用于根據(jù)由所述獲取裝置獲得的所述第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和所述第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算所述第一波長(zhǎng)分量相對(duì)于所述第二波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度；確定裝置，其用于確定由所述相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置計(jì)算的所述相對(duì)強(qiáng)度是否是預(yù)定范圍內(nèi)的值；以及通知裝置，其響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知所述反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)處于預(yù)定狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求l所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于，所述獲取裝置從所述光譜儀對(duì)從碳?xì)浠衔锏姆磻?yīng)區(qū)域發(fā)射的光的測(cè)量 結(jié)果獲得實(shí)質(zhì)上與從C^發(fā)射的光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值作為所述 第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值，以及實(shí)質(zhì)上與從選自由CH*、 CN+和OIP組成的組的 至少一個(gè)原子團(tuán)發(fā)射的光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值作為所述第二波 長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述通知裝置響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定范圍內(nèi)的值的確定而通知在所述反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生煙灰。
4. 如權(quán)利要求3所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于，所述獲取裝置從所述光譜儀對(duì)從所述反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光的所述測(cè)量結(jié)果 獲得第三波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值，所述相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置根據(jù)由所述獲取裝置獲得的所述第三波長(zhǎng)分量的 強(qiáng)度值和所述第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算所述第三波長(zhǎng)分量相對(duì)于所述第四 波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度，以及當(dāng)所述通知裝置響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定 范圍內(nèi)的值的確定而通知在所述反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生煙灰時(shí)，計(jì)算裝置基于所述第 三波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和所述第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算在所述反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生的所述煙灰的溫度。
5. 如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于，包括 濃度計(jì)算裝置，當(dāng)所述通知裝置通知在所述反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生所述煙灰時(shí)其基于所述第三波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值、所述第四波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和所述煙灰的溫 度來(lái)計(jì)算所述反應(yīng)區(qū)域中所產(chǎn)生的所述煙灰的濃度。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于，所述通知裝置響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定范 圍內(nèi)的值的所述確定而通知發(fā)射具有連續(xù)光譜圖樣的光的反應(yīng)正在所述反應(yīng) 區(qū)域中進(jìn)行。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于，所述通知裝置響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定范 圍內(nèi)的值的所述確定而通知在所述反應(yīng)區(qū)域中產(chǎn)生光焰。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述通知裝置響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定范圍內(nèi)的值的所述確定而通知在所述反應(yīng)區(qū)域中發(fā)生不完全燃燒。
9. 如權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述通知裝置響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定范圍內(nèi)的值的所述確定而通知在所述反應(yīng)區(qū)域中發(fā)生燃料和氧化劑的預(yù)混合失 敗。
10. 如權(quán)利要求l或2所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述通知裝置響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定范圍內(nèi)的值的所述確定而通知所述反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)是等離子體反應(yīng)的預(yù)定狀態(tài)。
11. 如權(quán)利要求l或2所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述通知裝置響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定范圍內(nèi)的值的所述確定而通知所述反應(yīng)區(qū)域處于激光誘發(fā)擊穿反應(yīng)的初始狀態(tài)。
12. 如權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于，包括 計(jì)算裝置，當(dāng)所述確定裝置確定所述相對(duì)強(qiáng)度不是所述預(yù)定范圍內(nèi)的值時(shí)其基于所述光譜儀的測(cè)量結(jié)果計(jì)算所述反應(yīng)區(qū)域的空氣過(guò)量比。
13. 如權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于，包括 選擇裝置，其根據(jù)所述確定裝置的所述確定的結(jié)果從第一波長(zhǎng)范圍和第二波長(zhǎng)范圍選擇波長(zhǎng)范圍；以及峰值分析裝置，在所述確定裝置執(zhí)行所述確定之后其基于所述測(cè)量結(jié)果之 中的、出現(xiàn)在由所述選擇裝置所選的所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的特征量生成關(guān)于 所述反應(yīng)區(qū)域的特征的預(yù)定信息。
14. 如權(quán)利要求13所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于，所述峰值分析裝置在所述確定裝置執(zhí)行所述確定之后基于所述測(cè)量結(jié)果 之中的、在由所述選擇裝置所選的所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第五波長(zhǎng)和第六波長(zhǎng)出現(xiàn) 的峰值的出現(xiàn)計(jì)時(shí)來(lái)確定是否發(fā)生爆震，并且生成示出所述確定的結(jié)果的信 息。
15. 如權(quán)利要求13所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述峰值分析裝置在所述確定裝置執(zhí)行所述確定之后基于所述測(cè)量結(jié)果之中的、在由所述選擇裝置所選的所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第五波長(zhǎng)和第六波長(zhǎng)出現(xiàn) 的峰值的強(qiáng)度的時(shí)間變化來(lái)確定是否發(fā)生爆震，并且生成示出所述確定的結(jié)果 的信息。
16. 如權(quán)利要求13所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述峰值分析裝置在所述確定裝置執(zhí)行所述確定之后基于所述測(cè)量結(jié)果之中的、出現(xiàn)在由所述選擇裝置所選的所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的所述特征量來(lái) 計(jì)算所述反應(yīng)在所述反應(yīng)區(qū)域中的傳播速度，并且生成示出其結(jié)果的信息。
17. 如權(quán)利要求13所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述峰值分析裝置在所述確定裝置執(zhí)行所述確定之后基于所述測(cè)量結(jié)果之中的、出現(xiàn)在由所述選擇裝置所選的所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的所述特征量來(lái) 計(jì)算所述反應(yīng)區(qū)域中的反應(yīng)帶的厚度，并且生成示出其結(jié)果的信息。
18. 如權(quán)利要求13所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述峰值分析裝置在所述確定裝置執(zhí)行所述確定之后基于所述測(cè)量結(jié)果之中的、出現(xiàn)在由所述選擇裝置所選的所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的所述特征量來(lái) 計(jì)算所述反應(yīng)區(qū)域的溫度分析，并且生成示出其結(jié)果的信息。
19. 如權(quán)利要求13所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述峰值分析裝置在所述確定裝置執(zhí)行所述確定之后基于所述測(cè)量結(jié)果之中的、出現(xiàn)在由所述選擇裝置所選的所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的峰值的所述特征量來(lái) 分析所述反應(yīng)區(qū)域的成分，并且生成示出其結(jié)果的信息。
20. 如權(quán)利要求1到19中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 光譜測(cè)定裝置基于信號(hào)的周期性在時(shí)間方向上劃分光譜測(cè)定結(jié)果的所述信號(hào)，以及所述反應(yīng)分析裝置具有對(duì)所述測(cè)量結(jié)果的時(shí)分功能以便對(duì)作為光譜測(cè)定 結(jié)果的在時(shí)間方向上劃分的每段信號(hào)執(zhí)行分析。
21. 如權(quán)利要求20所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述光譜測(cè)定裝置基于預(yù)先固定的信息將在時(shí)間方向上劃分的每段信號(hào)劃分成各光學(xué)元件的光譜測(cè)定結(jié)果。
22. 如權(quán)利要求1到21中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 設(shè)置多個(gè)光學(xué)元件，以及由多個(gè)所述光學(xué)元件聚焦的光被聚焦成單一光以執(zhí)行光譜測(cè)定。
23. 如權(quán)利要求1到22中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 對(duì)所述第一波長(zhǎng)分量和所述第二波長(zhǎng)分量之間的所述相對(duì)強(qiáng)度的確定是為了從預(yù)先固定的三個(gè)或更多個(gè)波長(zhǎng)分量中產(chǎn)生成對(duì)的兩個(gè)波長(zhǎng)分量，計(jì)算所 述對(duì)的相對(duì)強(qiáng)度，并且確定構(gòu)成由所計(jì)算的相對(duì)強(qiáng)度組成的組的相對(duì)強(qiáng)度是否 滿足預(yù)定的條件。
24. 如權(quán)利要求13所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 關(guān)于壓強(qiáng)的信息基于在由所述選擇裝置所選的所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)的兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)處出現(xiàn)的峰值的寬度生成并輸出。
25. 如權(quán)利要求24所述的反應(yīng)分析裝置，其特征在于， 所述關(guān)于壓強(qiáng)的信息是關(guān)于所述反應(yīng)區(qū)域的分壓的信息。
26. —種在其中記錄程序的記錄介質(zhì)，所述程序由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以使所述計(jì) 算機(jī)用作如權(quán)利要求1到19中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)分析裝置。
27. —種測(cè)量系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1到25中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)分析裝置； 光學(xué)元件，其用于當(dāng)光從物點(diǎn)入射時(shí)將所述光聚焦在像點(diǎn)上；以及 光譜測(cè)定裝置，其用于對(duì)由所述光學(xué)元件聚焦在所述像點(diǎn)上的所述光執(zhí)行 光譜測(cè)定并且將所述光譜測(cè)定的結(jié)果作為信號(hào)輸出，其中所述反應(yīng)分析裝置接收由所述光譜測(cè)定裝置輸出的所述信號(hào)。
28. 如權(quán)利要求27所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)元件被整體地形成以便從所述物點(diǎn)側(cè)依次具有第一表面和第二 表面，所述第一表面和所述第二表面各自具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一表面的所述第一區(qū)域是凹形可滲透表面， 所述第二表面的所述第一區(qū)域是凹形反射表面， 所述第一表面的所述第二區(qū)域是反射表面，以及從所述物點(diǎn)入射的所述光在所述第二表面的所述第一區(qū)域和所述第一表 面的所述第二區(qū)域上反射以便使所述光聚焦在所述像點(diǎn)上。
29. 如權(quán)利要求27或28所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括 獲取裝置，其用于從光譜儀對(duì)從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光的測(cè)量結(jié)果獲得第一波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值和第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值；相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置，其用于根據(jù)由所述獲取裝置獲得的所述第一波長(zhǎng)分量 的強(qiáng)度值和所述第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算所述第一波長(zhǎng)分量相對(duì)于所述第 二波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度；確定裝置，其用于根據(jù)由所述相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置計(jì)算的相對(duì)強(qiáng)度的范圍來(lái) 確定熱激發(fā)發(fā)射、化學(xué)發(fā)光和韌致輻射之間的區(qū)別；以及通知裝置，其響應(yīng)于由所述確定裝置作出的所述相對(duì)強(qiáng)度是所述預(yù)定范圍 內(nèi)的值的確定而通知所述反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)處于預(yù)定狀態(tài)，其中在執(zhí)行LIBS的情況下關(guān)于自與激光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度變高 以來(lái)的預(yù)定期間內(nèi)的光譜測(cè)定結(jié)果以及在SIBS或火花放電的光被測(cè)量的情況 下關(guān)于自流向插塞的電流值變高以來(lái)的預(yù)定期間內(nèi)的光譜測(cè)定結(jié)果不執(zhí)行所 述反應(yīng)分析裝置的處理而是執(zhí)行其它例外處理。
30. 如權(quán)利要求27到29中任一項(xiàng)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 在所述確定裝置的確定結(jié)果是與所述測(cè)量結(jié)果的時(shí)間發(fā)展一致的韌致輻射的時(shí)間點(diǎn)，根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果依次在所述反應(yīng)區(qū)域中執(zhí)行對(duì)離子的分析、對(duì) 原子的分析以及對(duì)分子的分析。
31. 如權(quán)利要求27到30中任一項(xiàng)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括 多個(gè)分析裝置，其用于對(duì)從所述反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的所述光的所述光譜測(cè)定的測(cè)量結(jié)果執(zhí)行彼此不同的處理，以便分別生成與關(guān)于所述反應(yīng)區(qū)域的特征的所述處理相對(duì)應(yīng)的預(yù)定信息；波長(zhǎng)選擇裝置，其用于根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果選擇兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)； 相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算裝置，其用于關(guān)于由所述兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的波長(zhǎng)組合組成的每個(gè)組計(jì)算一個(gè)波長(zhǎng)分量相對(duì)于另一波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度；確定裝置，其用于確定在由波長(zhǎng)、強(qiáng)度和時(shí)間的三維空間構(gòu)成的所述測(cè)量結(jié)果的空間中產(chǎn)生熱激發(fā)發(fā)射、化學(xué)發(fā)光和韌致輻射的區(qū)域；以及范圍設(shè)置裝置，其用于設(shè)置其中多個(gè)所述分析裝置根據(jù)所述確定裝置的所 述確定結(jié)果執(zhí)行所述處理的范圍。
32. 如權(quán)利要求27到31中任一項(xiàng)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述波長(zhǎng)選擇裝置從由于原子、分子或離子而引起的化學(xué)發(fā)光的光的波長(zhǎng)或者超過(guò)約431納米的波長(zhǎng)帶內(nèi)的任意波長(zhǎng)中選擇波長(zhǎng)，以及所述選定波長(zhǎng)包括從不超過(guò)約431納米的波長(zhǎng)帶中選擇的至少一個(gè)波長(zhǎng)， 以及從超過(guò)約431納米的波長(zhǎng)帶中選擇的至少一個(gè)波長(zhǎng)。
33. 如權(quán)利要求27到32中任一項(xiàng)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 多個(gè)所述分析裝置的處理是從根據(jù)權(quán)利要求4或5的雙色法處理、根據(jù)權(quán)利要求13到19中任一項(xiàng)的基于由自發(fā)光產(chǎn)生的峰值的特征量生成所述預(yù)定信 息的處理、或基于通過(guò)由于高能量(LIBS、 SIBS)的輸入而引起的擊穿產(chǎn)生的 光的峰值的特征量生成所述預(yù)定信息的處理中選擇的處理。
34. 如權(quán)利要求27到33中任一項(xiàng)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 在基于通過(guò)由于從產(chǎn)生韌致輻射的所述區(qū)域輸入高能量(LIBS、 SIBS)而引起的擊穿所產(chǎn)生的光的所述峰值的特征量生成所述預(yù)定信息的處理中，所述 范圍設(shè)置裝置按生成針對(duì)離子的所述預(yù)定信息的處理、生成針對(duì)原子的所述預(yù) 定信息的處理、以及生成針對(duì)分子的所述預(yù)定信息的處理的順序來(lái)執(zhí)行處理。
35. 如權(quán)利要求27到34中任一項(xiàng)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 在所述反應(yīng)分析裝置中，所述相對(duì)強(qiáng)度是從與所述第一波長(zhǎng)分量的所述強(qiáng)度值相對(duì)應(yīng)的位置到與所述第二波長(zhǎng)分量的所述強(qiáng)度值相對(duì)應(yīng)的位置的直線 和將波長(zhǎng)與強(qiáng)度值作為軸的光譜平面上的波長(zhǎng)軸線之間的角度。
36. 如權(quán)利要求27到35中任一項(xiàng)所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述光學(xué)元件與從由放電電極、激光輸出設(shè)備和微波輻射天線組成的能量輸入裝置組中選擇的至少一個(gè)能量輸入裝置整體地形成。
37. —種用于控制以與給定輸入相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)反應(yīng)的反應(yīng)區(qū)域的控制系 統(tǒng)，包括如權(quán)利要求27到36中任一項(xiàng)所述的測(cè)量系統(tǒng)；用于將所述測(cè)量系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換成與所述輸出相對(duì)應(yīng)的輸入值的轉(zhuǎn)換裝 置；以及用于將所述輸入值給予所述反應(yīng)區(qū)域的調(diào)節(jié)裝置。
38. 如權(quán)利要求37所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入值是從下組中選擇的一個(gè)或多個(gè)值位置、路徑、高度、姿態(tài)、方向、大小、體積、角度、流速、密度、線性速度、角速度、加速度、機(jī)械力、 應(yīng)力、流體壓力、扭矩、振幅、頻率、相位、數(shù)量、物理化學(xué)變量、成分、混 合比、濕度、溫度、粘性、光量、顏色、電荷、電壓、電流、磁通量密度、以 及輻射劑量。
39. —種用于控制以與給定輸入相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)操作的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求27到36中任一項(xiàng)所述的測(cè)量系統(tǒng)；用于將所述測(cè)量系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換成與所述輸出相對(duì)應(yīng)的輸入值的轉(zhuǎn)換裝 置；以及用于將所述輸入值給予所述反應(yīng)區(qū)域的調(diào)節(jié)裝置。
40. 如權(quán)利要求39所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入值是從下組中選擇的一個(gè)或多個(gè)值輸入流、輸入濕度、氧化劑 的供壓、氧化劑中的成分的混合比、燃料供應(yīng)量、燃料供應(yīng)速度、燃料供應(yīng)位 置、燃料供應(yīng)方向、燃料供應(yīng)計(jì)時(shí)、燃料顆粒直徑、燃料滲透度、混合度、閥 計(jì)時(shí)、閥之間開(kāi)和關(guān)的相對(duì)時(shí)差、點(diǎn)火計(jì)時(shí)、用于點(diǎn)火的輸入能量、漩渦強(qiáng)度、 翻滾強(qiáng)度、鄰近火花塞的工作流體的擾動(dòng)強(qiáng)度、要操作的計(jì)量器的種類、要操 作的計(jì)量器的數(shù)量、要操作的計(jì)量器的安排、廢氣再循環(huán)量、要再循環(huán)的廢氣 的溫度、排氣管的壓強(qiáng)、后燃、廢氣的定性成分、廢氣的定量成分、以及壓力 波的振動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明能夠以高可再現(xiàn)性準(zhǔn)確地確定反應(yīng)區(qū)域處于異常反應(yīng)狀態(tài)中，根據(jù)反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)執(zhí)行正確的分析處理，并且有效地分析反應(yīng)區(qū)域的特征。本發(fā)明設(shè)置有獲取裝置330和332，其用于從光譜儀對(duì)從反應(yīng)區(qū)域發(fā)射的光的測(cè)量結(jié)果302獲得第一和第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值；相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算部分334，其用于根據(jù)第一和第二波長(zhǎng)分量的強(qiáng)度值計(jì)算第一波長(zhǎng)分量相對(duì)于第二波長(zhǎng)分量的相對(duì)強(qiáng)度；確定部分336，其用于確定所計(jì)算的相對(duì)強(qiáng)度是否是預(yù)定范圍內(nèi)的值；以及輸出部分316，其用于當(dāng)確定相對(duì)強(qiáng)度是預(yù)定范圍內(nèi)的值時(shí)通知反應(yīng)區(qū)域的狀態(tài)處于預(yù)定狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01N21/71GK101535797SQ20078004266
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者池田裕二, 西山淳 申請(qǐng)人:創(chuàng)想科學(xué)技術(shù)工程株式會(huì)社