專利名稱：用于確定介質(zhì)中夾帶的物質(zhì)的存在的器件和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域通常涉及電カ產(chǎn)生系統(tǒng)，并且更特別地，涉及用于使用微波發(fā)射器來確定介質(zhì)中物質(zhì)的存在的傳感器組件(sensor assembly)和方法。
背景技術(shù)：
至少ー些已知的電カ產(chǎn)生系統(tǒng)包括可能隨時間變得損壞或磨損的ー個或多個部件。例如，至少ー些已知的電カ產(chǎn)生系統(tǒng)包括電氣變壓器(electric transformer)。此外，至少ー些已知的電氣變壓器包括容納在變壓器內(nèi)的油以冷卻變壓器并提供電氣絕緣。油的質(zhì)量可能隨著時間而改變，并且油可能具有污染物。例如，油可以分解成溶解于油中的各種氣體成分。用老化的油的繼續(xù)操作可能引起變壓器(例如變壓器中的布線)的損壞和/或可能帶來變壓器和/或系統(tǒng)的過早失效。因此，對變壓器內(nèi)的油進(jìn)行定期測試是必要的。 ー種測量油質(zhì)量的方式是測量介電常數(shù)。例如，與新的油樣本比較，老的油樣本的介電常數(shù)的改變可以指示油中夾帶的污染物(例如溶解的氣體、水或顆粒)的存在或者油的化學(xué)性質(zhì)的改變(例如添加劑耗盡或氧化)。當(dāng)檢測到油樣本的介電常數(shù)改變時，還可檢測該油樣本中的污染物的類型。例如，為了檢測變壓器中溶解的氣體的存在，至少可以使用ー些已知的傳感器系統(tǒng)。這些傳感器系統(tǒng)中的ー些使用在線(in-line)探測器(probe)測量來確定變壓器中溶解的氣體的存在。例如，在從變壓器中獲得油樣本后，使用光譜儀來分析油。更具體地，光譜儀相對于包括新的、無污染的油樣本的標(biāo)準(zhǔn)來分析該樣本。這樣的傳感器系統(tǒng)為識別油中的各種氣體成分提供了充足的信息。然而，由于分析通常在遠(yuǎn)離變壓器的位置進(jìn)行，所以這樣的系統(tǒng)可能是冗長的和昂貴的。此外，由于必須將油樣本帶到另一位置，因此傳感器系統(tǒng)不能提供實時數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種用于確定介質(zhì)中夾帶的至少ー個物質(zhì)的存在的方法。該方法包括發(fā)送至少ー個微波信號到微波發(fā)射器。由微波發(fā)射器從微波信號產(chǎn)生至少ー個電磁場。檢測介質(zhì)的介電常數(shù)在從微波發(fā)射器接收的頻率處的改變。此外，將從微波發(fā)射器接收的頻率的期望功率電平與該頻率的實際功率電平比較以確定介質(zhì)中夾帶的物質(zhì)的存在。在另ー實施例中，提供了一種用于與電カ產(chǎn)生系統(tǒng)一起使用的傳感器組件。該傳感器組件包括至少ー個包含微波發(fā)射器的探測器，其中微波發(fā)射器配置為從至少ー個微波信號產(chǎn)生至少ー個電磁場。此外，傳感器組件包括至少ー個耦合到探測器的信號處理裝置。信號處理裝置配置為檢測介質(zhì)的介電常數(shù)在從微波發(fā)射器接收的頻率處的改變并將從微波發(fā)射器接收的頻率的期望功率電平與該頻率的實際功率電平比較以確定介質(zhì)中夾帶的至少ー個物質(zhì)的存在。在又一實施例中，提供了ー種電カ產(chǎn)生系統(tǒng)。該電カ產(chǎn)生系統(tǒng)包括包含至少ー個變壓器的機(jī)器，其中變壓器包括容納于其中的介質(zhì)。傳感器組件鄰近變壓器放置。傳感器組件包括至少ー個包含微波發(fā)射器的探測器，其中微波發(fā)射器配置為從至少ー個微波信號產(chǎn)生至少ー個電磁場。此外，傳感器組件包括至少ー個耦合到探測器的信號處理裝置。信號處理裝置配置為檢測介質(zhì)的介電常數(shù)在從微波發(fā)射器接收的頻率處的改變并將從微波發(fā)射器接收的頻率的期望功率電平與該頻率的實際功率電平比較以確定介質(zhì)中夾帶的至少ー個物質(zhì)的存在。


圖I是示范性電カ產(chǎn)生系統(tǒng)的框圖；圖2是可用于與圖I所示的電カ產(chǎn)生系統(tǒng)一起使用的示范性傳感器組件的框圖；圖3是可由圖2所示的傳感器組件產(chǎn)生的示范性功率差響應(yīng)(power differenceresponse)的圖形示圖；以及 圖4是可用于使用圖2所示的傳感器組件來確定介質(zhì)中物質(zhì)的存在的示范性方法的流程圖。
具體實施例本文所述的示范性方法、器件和系統(tǒng)克服了與已知的用于變壓器的傳感器系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的至少ー些缺點。特別地，本文所述的實施例提供了ー種傳感器組件，其檢測介質(zhì)的介電常數(shù)的改變并實時確定引起介電常數(shù)的改變的介質(zhì)中的至少ー個物質(zhì)的存在。更具體地，傳感器組件包括包含微波發(fā)射器的探測器、以及至少ー個耦合到探測器的信號處理裝置。信號處理裝置配置為檢測介質(zhì)的介電常數(shù)在從微波發(fā)射器接收的頻率處的改變并將從微波發(fā)射器接收的頻率的期望功率電平與該頻率的實際功率電平比較以確定介質(zhì)中夾帶的至少ー個物質(zhì)的存在。該比較使傳感器組件能確定在變壓器的油中任何氣體成分的存在。圖I圖示了包括機(jī)器102的示范性的電カ產(chǎn)生系統(tǒng)100，機(jī)器102例如但不限于風(fēng)カ渦輪機(jī)、水電蒸汽渦輪機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)、和/或壓縮機(jī)。在示范性實施例中，機(jī)器102使耦合到負(fù)載106 (例如發(fā)電機(jī))的驅(qū)動軸(drive shaft) 104旋轉(zhuǎn)。此外，負(fù)載106稱合到至少ー個變壓器107。在示范性實施例中，變壓器107可以是升壓或降壓變壓器。此外，應(yīng)該注意到，如本文所使用的，術(shù)語“耦合”不限于部件之間的直接機(jī)械和/或電氣連接，而是還可包括多個部件之間的間接機(jī)械和/或電氣連接。在示范性實施例中，驅(qū)動軸104至少部分地由裝在機(jī)器102內(nèi)和/或負(fù)載106內(nèi)的一個或多個軸承(未示出)支撐。備選地或此外，軸承可裝在單獨的支撐結(jié)構(gòu)108中(如齒輪箱中)或者使電カ產(chǎn)生系統(tǒng)100能如本文所述地起作用的任何其他結(jié)構(gòu)。在示范性實施例中，電カ產(chǎn)生系統(tǒng)100包括至少ー個傳感器組件110，其測量和/或監(jiān)測變壓器107內(nèi)所容納的介質(zhì)111。在示范性實施例中，介質(zhì)111為液體介質(zhì)。更具體地，在示范性實施例中，介質(zhì)111為油。備選地，介質(zhì)111可以是使變壓器107和系統(tǒng)100能如本文所述地起作用的任何其他類型的介質(zhì)。此外，在示范性實施例中，傳感器組件110放置于緊鄰變壓器107，使得作為傳感器組件110的部件的微波發(fā)射器(圖I中未示出)至少部分浸在介質(zhì)111內(nèi)。在示范性實施例中，傳感器組件110測量和/或監(jiān)測介質(zhì)111中至少ー個物質(zhì)(未示出)的存在，該物質(zhì)例如為氣體成分。如以下更詳細(xì)解釋的，在示范性實施例中，傳感器組件110使用ー個或多個微波信號來檢測介質(zhì)111的介電常數(shù)在從微波發(fā)射器接收的頻率處的改變并將從微波發(fā)射器接收的頻率的期望功率電平與該頻率的實際功率電平比較以確定介質(zhì)111中任何氣體成分的存在。在示范性實施例中，該比較的結(jié)果被稱為傳感器組件110的“功率差響應(yīng)”(在圖I中未示出)。備選地，傳感器組件110可用于測量和/或監(jiān)測電カ產(chǎn)生系統(tǒng)100的任何其他部件，和/或可以是使系統(tǒng)100能如本文所述地起作用的任何其他傳感器或換能器組件。如本文所使用的，術(shù)語“微波”是指ー種信號或分量，其接收和/或發(fā)送具有頻率在約300兆赫茲(MHz)到約300吉赫茲(GHz)之間的信號。此外，在示范性實施例中，電カ產(chǎn)生系統(tǒng)100包括診斷系統(tǒng)112，其耦合到ー個或多個傳感器組件110。診斷系統(tǒng)112處理和/或分析由傳感器組件110產(chǎn)生的一個或多個信號。如本文所使用的，術(shù)語“處理”是指對信號的至少ー個特性進(jìn)行操作、調(diào)整、濾波、緩沖、和/或變更。更具體地，在示范性實施例中，傳感器組件110經(jīng)由數(shù)據(jù)通道(dataconduit) 113或數(shù)據(jù)通道115耦合到診斷系統(tǒng)112。備選地，傳感器組件110可無線耦合到診斷系統(tǒng)112。在診斷系統(tǒng)112處理和/或分析從傳感器組件110產(chǎn)生的信號后，診斷系統(tǒng)112隨 后將已處理的信號發(fā)送到電カ產(chǎn)生系統(tǒng)100中所包括的顯示裝置116。顯示裝置116經(jīng)由數(shù)據(jù)通道118耦合到診斷系統(tǒng)112。更具體地，在示范性實施例中，信號經(jīng)由數(shù)據(jù)通道118發(fā)送到顯示裝置116以顯示或輸出到用戶。備選地，顯示裝置116可無線耦合到診斷系統(tǒng)112。在操作期間，在示范性實施例中，由于介質(zhì)111的老化(例如，介質(zhì)111可能分解成溶解于介質(zhì)111中的各種氣體成分)，從而導(dǎo)致液體介質(zhì)111的共振頻率偏移以及介質(zhì)111的介電常數(shù)的改變。在示范性實施例中，傳感器組件110測量和/或監(jiān)測液體介質(zhì)111中的共振頻率偏移和/或電磁響應(yīng)幅度的改變以檢測和/或識別介質(zhì)111的介電常數(shù)的改變。傳感器組件110還產(chǎn)生表示從微波發(fā)射器接收的頻率的期望功率電平與該頻率的實際功率電平之間的比較的信號(下文中稱為“功率差信號”)。該功率電平信號發(fā)送到診斷系統(tǒng)112以進(jìn)行處理和/或分析。在診斷系統(tǒng)112處理和/或分析該功率電平信號后，該功率電平信號隨后被發(fā)送到顯示裝置116以顯示或輸出到用戶。功率差信號使用戶能識別介質(zhì)111中夾帶的至少ー個物質(zhì)的存在。圖2是傳感器組件110的示意圖。在示范性實施例中，傳感器組件110包括信號處理裝置200和經(jīng)由數(shù)據(jù)通道204耦合到信號處理裝置200的探測器202。備選地，探測器202可無線耦合到信號處理裝置200。此外，在示范性實施例中，探測器202包括發(fā)射器206，其耦合到探測器殼體208和/或放置在探測器殼體208內(nèi)以產(chǎn)生至少ー個電磁場209。發(fā)射器206經(jīng)由數(shù)據(jù)通道204耦合到信號處理裝置200。備選地，發(fā)射器206可無線耦合到信號處理裝置200。此外，在示范性實施例中，探測器202浸在介質(zhì)111中。更具體地，在示范性實施例中，發(fā)射器206和探測器殼體208浸在液體介質(zhì)111中。此外，在示范性實施例中，探測器202為包括微波發(fā)射器206的微波探測器202。發(fā)射器206從至少一個微波信號(其包括預(yù)定頻率范圍內(nèi)的多個頻率分量)產(chǎn)生電磁場209。更具體地，在示范性實施例中，微波發(fā)射器206為寬帶發(fā)射器，其接收和/或發(fā)送具有頻率在近似IGHz和近似20GHz之間的信號。此外，在示范性實施例中，信號處理裝置200包括耦合到接收功率檢測器214和信號調(diào)理裝置(signal conditioning device) 216 的定向稱合裝置 210 (directionalcoupling device)。此外，在示范性實施例中，信號調(diào)理裝置216包括信號產(chǎn)生器218、減法器220和存儲器裝置222。在示范性實施例中，存儲器裝置222使能存儲和檢索例如可執(zhí)行指令和/或其他數(shù)據(jù)的信息。存儲器裝置222可包括一個或多個計算機(jī)可讀介質(zhì)，例如但不限干，動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)、固態(tài)盤、和/或硬盤。存儲器裝置222可配置為存儲可執(zhí)行指令、配置數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)(例如地形數(shù)據(jù)和/或障礙物)、公用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)、和/或任何其他類型的數(shù)據(jù) ，但不限于此。更具體地，在示范性實施例中，存儲器裝置222存儲可用于變壓器107中的標(biāo)準(zhǔn)清潔的并且無污染的油樣本在近似IGHz和20GHz之間的每個頻率等級處的期望功率電平。此夕卜，在示范性實施例中，存儲器裝置222可包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)，其可包括非易失性RAM(NVRAM)、磁性RAM(MRAM)、鐵電RAM(FeRAM)和其他形式的存儲器。存儲器裝置222還可包括只讀存儲器(ROM)、閃速存儲器和/或電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)。存儲器裝置222可包括任何其他適合的磁性、光學(xué)和/或半導(dǎo)體存儲器自身或其與其他形式的存儲器的組合。存儲器裝置222還可以是或者包括可分離或可移除存儲器，包括但不限干，合適的盒式磁帶、盤、⑶ROM、DVD或USB存儲器。此外，存儲器裝置222可以是數(shù)據(jù)庫。術(shù)語“數(shù)據(jù)庫”泛指數(shù)據(jù)的任何集合，包括分層數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、平面文件數(shù)據(jù)庫、對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫、和存儲在計算機(jī)系統(tǒng)中的記錄或數(shù)據(jù)的其他任何結(jié)構(gòu)的集合。上述例子僅是示范性的，因而并不g在以任何方式限制術(shù)語數(shù)據(jù)庫的定義和/或意義。數(shù)據(jù)庫的例子包括、但不限于僅包括Oracle Database、MySQL、IBM DB2、Microsoft SQLServer、Sybase 和PostgreSQL。然而，可以使用使能本文所述的系統(tǒng)和方法的任何數(shù)據(jù)庫。(Oracle是加利福尼亞雷德伍德海岸Oracle公司的注冊商標(biāo)；IBM是紐約阿蒙克國際商業(yè)機(jī)器公司的注冊商標(biāo)Microsoft是華盛頓雷德蒙德微軟公司的注冊 商標(biāo)；以及Sybase是加利福尼亞都柏林Sybase的注冊 商標(biāo)。)在操作期間，在示范性實施例中，信號產(chǎn)生器218產(chǎn)生至少ー個具有微波頻率的電信號(下文中稱為“微波信號”)。信號產(chǎn)生器218將微波信號發(fā)送到定向耦合裝置210。更具體地，在示范性實施例中，信號產(chǎn)生器218遞增地發(fā)送微波信號到定向耦合裝置210，其中所發(fā)送的第一微波信號包括近似IGHz的頻率分量，并且所發(fā)送的最終微波信號包括近似20GHz的頻率分量。備選地，信號產(chǎn)生器218可以以任何方式發(fā)送微波信號到定向耦合裝置210，使得傳感器組件110和/或電カ產(chǎn)生系統(tǒng)100 (在圖I中示出)可如本文所述地起作用。隨后定向耦合裝置210將每個微波信號發(fā)送到發(fā)射器206。隨著通過發(fā)射器206發(fā)送姆個微波信號，從發(fā)射器206發(fā)射電磁場209并且發(fā)射出探測器殼體208。如果氣體成分(未示出)進(jìn)入電磁場209，則在氣體成分和場209之間可能發(fā)生電磁耦合。更具體地，電磁場209中氣體成分的存在和該氣體成分的介電常數(shù)(其不同于標(biāo)準(zhǔn)的清潔并且無污染的油樣本的介電常數(shù))因為氣體成分中的感應(yīng)和/或電容效應(yīng)而干擾電磁場209。這樣的干擾可能引起電磁場209的至少一部分作為電流和/或電荷而感應(yīng)和/或電容耦合到氣體成分。在該情況下，發(fā)射器206失調(diào)(即，發(fā)射器206的諧振頻率降低和/或改變等)，并且載荷(loading)引入到發(fā)射器206。引入發(fā)射器206的載荷引起待經(jīng)由數(shù)據(jù)通道204發(fā)送到定向稱合裝置210的微波信號(下文稱為“失調(diào)的載荷信號(detuned loading signal)”)的反射。此外，在示范性實施例中，對經(jīng)由發(fā)射器206發(fā)送的每個微波信號均可能產(chǎn)生失調(diào)的載荷信號。在示范性實施例中，每個失調(diào)的載荷信號具有與微波信號的功率幅度和/或相位不同的功率幅度和/或不同的相位。此外，在示范性實施例中，每個失調(diào)的載荷信號的功率幅度取決于介質(zhì)111中每個氣體成分的存在和/或介質(zhì)111中每個氣體成分的量。定向耦合裝置210將每個失調(diào)的載荷信號發(fā)送到接收功率檢測器214。在示范性實施例中，接收功率檢測器214測量每個失調(diào)的載荷信號中所含的功率量并將表示每個測量的失調(diào)的載荷信號功率的信號(下文稱為“實際功率電平信號”)發(fā)送到信號調(diào)理裝置216。此外，存儲器裝置222同時將表示可用于變壓器107中的標(biāo)準(zhǔn)清潔的并且無污 染的油樣本從近似IGHz和20GHz之間的每個頻率等級處的每個期望功率電平的信號(下文稱為“期望功率電平信號”)發(fā)送到減法器220。在示范性實施例中，減法器220接收實際功率電平信號和期望功率電平信號，并計算所接收的每個實際功率電平和每個期望功率電平之間的差。如果每個實際功率電平和每個期望功率電平之間的差近似為零，則介質(zhì)111的介電常數(shù)沒有改變，并且其結(jié)果是介質(zhì)111在其中不含有氣體成分和/或介質(zhì)111中氣體成分的存在極少。備選地，如果每個實際功率電平和每個期望功率電平之間的差大于零，則介質(zhì)111的介電常數(shù)有改變，并且其結(jié)果是介質(zhì)111中有氣體成分的存在。減法器220將表示每個計算出的差的信號(即，“功率差信號”)發(fā)送到診斷系統(tǒng)112(在圖I中示出)。在示范性實施例中，功率差信號的幅度與電磁場209中的氣體成分和探測器202之間的諧振頻率的偏移大體成比例，例如成反比或者成指數(shù)比。此外，在示范性實施例中，減法器220將帶有縮放因子的每個功率差信號發(fā)送到診斷系統(tǒng)112，以使能診斷系統(tǒng)112中的處理和/或分析。減法器220能利用模擬或數(shù)字信號處理技木，以及使用兩者的混合體(hybrid mix)。在示范性實施例中，診斷系統(tǒng)112可通過通道118 (在圖I中示出)發(fā)送表示諧振頻率偏移和/或介質(zhì)111中電磁響應(yīng)的幅度的改變的信號到顯示裝置116(在圖I中示出)，使得當(dāng)與可用于變壓器107中的標(biāo)準(zhǔn)的清潔的和無污染的油樣本比較時，用戶可檢測和/或識別到介質(zhì)111的介電常數(shù)的改變。診斷系統(tǒng)112還可通過通道118發(fā)送每個功率差信號到顯示裝置116。在示范性實施例中，顯示裝置116提供每個頻率偏移和/或每個功率差信號的圖形表示。這樣的表示可以以波形、圖和/或圖表的形式提供到用戶。圖3是可由傳感器組件110 (在圖I和2中示出)產(chǎn)生的示范性功率差響應(yīng)300的圖形視圖。更具體地，功率差響應(yīng)300是以GHz (圖3的橫坐標(biāo)軸上所示)在具體頻率320處微波信號內(nèi)含有的功率310(圖3的縱坐標(biāo)軸上所示)的量的比較。在示范性實施例中，信號產(chǎn)生器218 (在圖2中示出)產(chǎn)生包括預(yù)定頻帶330內(nèi)的多個頻率分量的微波信號，預(yù)定頻帶330包括近似IGHz與近似20GHz之間的頻率范圍。在示范性實施例中，該頻帶330包括第一頻帶332、第二頻帶334、第三頻帶336和第四頻帶338。更具體地，在示范性實施例中，第二頻帶334以2的冪與第一頻帶332成比例。例如，第一頻帶332包括近似IGHz和近似2GHz之間的頻率，第二頻帶334包括近似2GHz到近似4GHz之間的頻率。此外，第三頻帶336包括近似4GHz到近似8GHz之間的頻率。另外，第四頻帶338包括近似8GHz和近似16GHz之間的頻率。備選地，用戶可產(chǎn)生功率差響應(yīng)300的任何類型的輸出和/或圖形表示，例如對于用戶的需要是恰當(dāng)?shù)暮?或合適的對數(shù)和/或線性縮放表示。此外，在示范性實施例中，功率差響應(yīng)300將期望功率電平響應(yīng)曲線350與實際功率電平響應(yīng)曲線360比較。期望功率電平響應(yīng)曲線350包括從發(fā)射器206 (在圖2中示出)接收的每個頻率的期望功率電平，并且實際功率電平響應(yīng)曲線360包括從發(fā)射器206接收的每個頻率的實際功率電平。如果每個實際功率電平和每個期望功率電平之間的差近似為零，則介質(zhì)111 (在圖I和2中示出)在其中不含氣體成分和/或介質(zhì)111中的氣體成分的存在極少。備選地，如果每個實際功率電平和每個期望功率電平之間的差大于零，則在介質(zhì)111中有氣體成分的存在。此外，在示范性實施例中，實際功率電平響應(yīng)360中產(chǎn)生的幅度370與介質(zhì)111中氣體成分的量近似相關(guān)。圖4是示范性方法400的流程圖，其可實施以使用傳感器組件110 (在圖I和2中示出)來確定介質(zhì)111 (在圖I和2中示出)中夾帶的如氣體成分的物質(zhì)(未示出)的存 在。在示范性實施例中，將至少一個微波信號發(fā)送402到微波發(fā)射器206 (在圖2中示出)。由微波發(fā)射器206從微波信號產(chǎn)生404至少ー個電磁場209 (在圖2中不出)。由氣體成分與電磁場209之間的互相作用將載荷引入406到微波發(fā)射器206。檢測407介質(zhì)111的介電常數(shù)在從微波發(fā)射器206接收的頻率處的改變。此外，將從微波發(fā)射器206接收的頻率的期望功率電平與該頻率的實際功率電平比較408以確定介質(zhì)111中氣體成分的存在。與已知的傳感器組件相比，本文所述的實施例提供了ー種傳感器組件，其檢測介質(zhì)的介電常數(shù)的改變并實時確定介質(zhì)內(nèi)的引起介電常數(shù)的改變的至少ー個物質(zhì)的存在。更具體地，傳感器組件包括包含微波發(fā)射器的探測器和耦合到該探測器的至少ー個信號處理裝置。信號處理裝置配置為檢測介質(zhì)的介電常數(shù)在從微波發(fā)射器接收的頻率處的改變并將從微波發(fā)射器接收的頻率的期望功率電平與該頻率的實際功率電平比較以確定介質(zhì)中夾帶的至少ー個物質(zhì)的存在。該比較使傳感器組件能確定變壓器的油中任何氣體成分的存在。上文詳細(xì)描述了用于確定介質(zhì)內(nèi)夾帶的物質(zhì)的存在的傳感器組件和方法的示范性實施例。這些方法和傳感器組件并不限于本文所述的具體實施例，相反，可以與本文所述的其他部件和/或步驟獨立地并且分開地利用傳感器組件的部件和/或方法的步驟。例如，傳感器組件還可與其他測量系統(tǒng)和方法組合使用，并且并不限于僅與本文所述的電カ產(chǎn)生系統(tǒng)一起實踐。相反地，示范性實施例可與許多其他測量和/或監(jiān)測應(yīng)用結(jié)合實施和利用。盡管本發(fā)明的各種實施例的具體特征可能只在一些附圖中示出而未在其他附圖中示出，但這僅僅是為了方便起見。根據(jù)本發(fā)明的原理，一個附圖的任何特征均可與任何其他附圖的任何特征組合提及和/或要求保護(hù)。本書面說明使用包括最佳模式的例子來公開本發(fā)明，并使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及進(jìn)行任何并入的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他例子。如果這些其他例子具有與權(quán)利要求的字面語言沒有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果其包括與權(quán)利要求的字面語言沒有實質(zhì)性差別的等效結(jié)構(gòu)元件，則這些其他例子_在落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。部件列表
權(quán)利要求
1.一種用于與電カ產(chǎn)生系統(tǒng)(100) —起使用的傳感器組件(110)，所述傳感器組件包括 至少ー個包括微波發(fā)射器(206)的探測器(202)，所述微波發(fā)射器配置為從至少ー個微波信號產(chǎn)生至少ー個電磁場(209);以及 耦合到所述至少一個探測器的至少ー個信號處理裝置(200)，其中所述至少ー個信號處理裝置配置為檢測介質(zhì)(111)的介電常數(shù)在從所述微波發(fā)射器接收的頻率處的改變并將從所述微波發(fā)射器接收的所述頻率的期望功率電平與所述頻率的實際功率電平比較以確定所述介質(zhì)中夾帶的至少ー個物質(zhì)的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件(110)，其中當(dāng)所述至少一個物質(zhì)與所述至少一個電磁場(209)互相作用時，將載荷引入到所述微波發(fā)射器(206)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件(110)，其中所述至少一個微波信號包括預(yù)定頻率范圍內(nèi)的多個頻率分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器組件(110)，其中所述預(yù)定頻率范圍在近似IGHz和近似20GHz之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件(110)，其中所述微波發(fā)射器(206)為寬帶發(fā)射器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件(110)，其中所述微波發(fā)射器(206)浸在所述介質(zhì)(111)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件(110)，其中所述介質(zhì)(111)為液體介質(zhì)。
8.一種電カ產(chǎn)生系統(tǒng)(100),包括 包括至少ー個變壓器(107)的機(jī)器(102)，所述變壓器(107)包含容納在其中的介質(zhì)(111); 鄰近所述至少一個變壓器放置的傳感器組件(110)，所述傳感器組件包括 至少ー個包括微波發(fā)射器(206)的探測器(202)，所述微波發(fā)射器配置為從至少ー個微波信號產(chǎn)生至少ー個電磁場(209);以及 耦合到所述至少一個探測器的至少ー個信號處理裝置(200)，其中所述至少ー個信號處理裝置配置為檢測所述介質(zhì)的介電常數(shù)在從所述微波發(fā)射器接收的頻率處的改變并將從所述微波發(fā)射器接收的所述頻率的期望功率電平與所述頻率的實際功率電平比較以確定所述介質(zhì)中夾帶的至少ー個物質(zhì)的存在。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電カ產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其中當(dāng)所述至少一個物質(zhì)與所述至少ー個電磁場(209)互相作用時,將載荷引入到所述微波發(fā)射器(206)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電カ產(chǎn)生系統(tǒng)(100)，其中所述至少一個微波信號包括預(yù)定頻率范圍內(nèi)的多個頻率分量。
全文摘要
本發(fā)明的名稱是用于確定介質(zhì)中夾帶的物質(zhì)的存在的器件和方法。提供了一種用于與電力產(chǎn)生系統(tǒng)(100)一起使用的傳感器組件(110)。該傳感器組件包括至少一個包括微波發(fā)射器(206)的探測器(202)，其中微波發(fā)射器配置為從至少一個微波信號產(chǎn)生至少一個電磁場(209)。此外，傳感器組件包括耦合到探測器的至少一個信號處理裝置(200)。信號處理裝置配置為檢測介質(zhì)(111)的介電常數(shù)在從微波發(fā)射器接收的頻率處的改變并將從微波發(fā)射器接收的頻率的期望功率電平與該頻率的實際功率電平比較以確定介質(zhì)中夾帶的至少一個物質(zhì)的存在。
文檔編號G01N22/00GK102809571SQ20121019552
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者B·L·謝克曼 申請人:通用電氣公司