[发明专利]用于确定受限空间内气体浓度的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年12月8日提交的序列号为13/314,992的美国非临时申请的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及空间内气体浓度的确定。更具体地，本发明涉及空间内氧气浓度的确定。

背景技术

在许多应用中，对受限空间内气体(例如，氧气(O₂))的感测是非常重要的。例如，在汽车应用中，氧气传感器对于电子燃料喷射和排放控制系统是至关重要的。在飞行器中，需要氧气传感器来确定燃料箱内的氧气浓度。

这些氧气传感器最通常的是用氧化锆陶瓷(“氧化锆”)传感元件来实施。氧化锆传感元件通常被加热到大约700°F的温度。使用加热到如此高温度的氧化锆传感元件当在燃料箱中(例如在飞行器机翼中)实施时带来显著的危害性。

此外，为了提高燃料箱的安全性，可实施惰化系统。某些惰化系统通过将惰性气体(诸如氮气)引入到燃料箱内以便提供低于可燃下限的燃料空气比而来进行操作。因此，有益的是确定燃料箱内氮气和/或氧气的浓度和/或量。

因此，希望提供一种用于测量受限空间内氧气浓度的感测系统。还希望提供一种用于测量受限空间内氮气(N⁷)浓度的感测系统。此外，其它希望的特征和特性从随后对本发明的详细描述以及所附的权利要求结合附图和本发明的该背景技术将变得清楚。

发明内容

用于确定受限空间内气体浓度的系统包括用于生成第一射频(RF)信号的第一频率发生器。该系统还包括第一天线，其电连接到第一频率发生器以便将所述第一射频信号传递通过受限空间。该系统还包括用于接收所述第一射频信号的第二天线。第一射频信号功率检测器检测第一射频信号传递通过受限空间之前的功率。第二射频信号功率检测器检测在所述第二天线处所接收到的第一射频信号的功率。该系统还包括与所述第一和第二射频信号功率检测器通信的第一比较器电路。第一比较器电路至少基于第一射频信号传递通过受限空间之前的功率和由所述第二天线所接收到的第一射频信号的功率来确定受限空间内的氧气浓度。

确定受限空间内气体浓度的方法包括生成第一射频信号的步骤。所述第一射频信号从第一天线传递通过受限空间。该方法还包括检测第一射频信号传递通过受限空间之前的功率。该方法还包括在第二天线处接收所述第一射频信号的步骤。确定由所述第二天线所接收到的第一射频信号的功率。至少基于第一射频信号传递通过受限空间之前的功率和由所述第二天线所接收到的第一射频信号的功率来确定受限空间内的氧气浓度。

附图说明

通过参考结合附图所考虑的下述详细描述，可以更好地理解而将容易地意识到所公开主题的其它优势，其中：

图1是示出表示受限空间的横截面以及用于确定该受限空间内气体浓度的系统的第一实施例的示意性框图；

图2是示出表示受限空间的横截面以及用于确定该受限空间内气体浓度的系统的第二实施例的示意性框图；

图3是示出表示受限空间设置于其内的飞行器机翼的横截面以及用于确定该受限空间内气体浓度的系统的第三实施例的示意性框图；以及

图4是示出确定受限空间内气体浓度的方法的步骤的流程图。

具体实施方式

参照附图，其中在多个视图中相同的附图标记指示相同的部件，本文示出和描述了用于确定受限空间12内气体浓度的系统10和方法。

如本文中所述的受限空间12可以是由结构14部分地或完全封闭的任何体积。例如，如分别在图1和图2中所示的第一实施例和第二实施例中，受限空间12是由圆形壁限定的管道。第三实施例中，如图3中所示，受限空间12为设置于飞行器机翼16中的燃料箱的内部。

参照图1至图3，系统10包括用于生成第一射频(RF)信号的第一频率发生器18。在图示的实施例中，由第一频率发生器18生成的第一射频信号在60GHz的频带内振荡。更具体地，第一射频信号在约60.80GHz振荡。

第一天线20(通常也被称为“架空线(aerial)”)电连接到第一频率发生器18。第一天线20从第一频率发生器18接收第一射频信号并将所述第一射频信号传递通过受限空间12。在图示的实施例中，第一天线20作为喇叭形天线来实施。即，第一天线20包括波导(未示出)，其以喇叭形状张开以便引导第一射频信号无线电波。然而，其它天线类型和配置也适于实施所述第一天线20。