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KR20140031930A - 유체 유동 속도 및 온도 측정 - Google Patents

유체 유동 속도 및 온도 측정 Download PDF

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KR20140031930A
KR20140031930A KR1020137032220A KR20137032220A KR20140031930A KR 20140031930 A KR20140031930 A KR 20140031930A KR 1020137032220 A KR1020137032220 A KR 1020137032220A KR 20137032220 A KR20137032220 A KR 20137032220A KR 20140031930 A KR20140031930 A KR 20140031930A
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KR
South Korea
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fluid flow
optical fiber
velocity
conductor
monitoring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020137032220A
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English (en)
Inventor
에반겔로스 브이. 디아츠키즈
에드워드 디. 톰슨
마이클 트워도칠립
Original Assignee
지멘스 에너지, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 지멘스 에너지, 인코포레이티드 filed Critical 지멘스 에너지, 인코포레이티드
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Abstract

미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하기 위한 방법이 제공된다. 광 섬유 전도체는 유체 유동 공간의 일 부분을 가로질러 연장하는 세장형 크기를 형성하는 유동 측정 부분을 포함한다. 유체 유동 공간 내의 유체 유동은 광 섬유 전도체의 측정 부분이 세장형 크기에 대해 횡단하는 방향으로 구부러지는 것을 유발한다. 광학 방사선이 광 섬유 전도체에 공급되고, 공급된 광학 방사선이 측정 부분을 통하여 지나긴 후 광학 방사선이 광 섬유 전도체로부터 수용된다. 수용된 광학 방사선은 유체 유동의 유동 속도를 결정하도록 분석된다.

Description

유체 유동 속도 및 온도 측정 {FLUID FLOW VELOCITY AND TEMPERATURE MEASUREMENT}
본 발명은 일반적으로 유체 유동 속도의 측정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동 속도들을 측정하기 위해 광학 방사선을 이용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
전기 발전 분야에서 사용된 발전기는 기본 몸체, 특히 적층식 고정자 코어 또는 회전자 몸체 내의 슬롯들 내로 가압되는 고정자 바아들 또는 다수의 전도체를 가지는 고정자 권선부를 포함한다. 이 같은 발전기는 비용이 많이 들고 장기적인 투자의 전형이 된다. 발전기의 고장은 전력 장비 자체를 위험하게 할 뿐만 아니라 수리와 관련된 정지 시간에 의한 매우 심각한 서비스 감소를 초래할 수 있다. 이 같은 상태를 회피하기 위해, 작동 저하 또는 결함들의 초기 확인을 위해 진단 시스템이 이용될 수 있다. 진단 시스템은 더 높은 활용 수준을 추가로 허용할 수 있어, 전력 장비를 더욱 재정적으로 실용적이게 한다.
예를 들면, 발전기에서, 수소 또는 공기가 전형적으로 발전기의 부품들, 예를 들면 고정자 코어 및 단부 권선 구역을 위한 냉각 매체로서 이용될 수 있으며, 부가적으로 고정자 코일들 및 회전자를 냉각시키기 위해 이용될 수 있다. 발전기 구성요소들의 적절한 냉각을 위한 통풍은 설계 내에 제작되고 일반적으로 발전기의 계속된 안전 작업에 대해 필수적일 수 있다. 발전기 고장 및 비용이 많이 드는 발전 장치 정지(outage)들을 초래하는 많은 문제점들은 부적절한 통풍, 즉 설계 조건들에 따라 제공되지 않은 통풍에 의해 생긴 것으로 밝혀질 수 있다. 특히, 냉각 유동의 의도되지 않은 유동 수정은 발전기 작동 동안 느슨하게 되는 부품들, 잘못 놓인 배플들, 누출되는 밀봉 스트립들, 제거되어 이동된 절연 필러 스트립들에 의해 유발될 수 있으며, 이들은 부품들의 과열 및 절연 고장을 초래할 수 있다.
현존하는 모니터링 시스템들은 발전기 내의 선택된 위치들의 상태들의 표시로서 온도를 모니터링하는 것을 포함한다. 그러나, 이 같은 온도 모니터링은 온도 변화들의 원인, 예를 들면 발전기를 통한 통풍 유동의 의도되지 않은 유동 수정과 관련된 원인들에 대한 정보를 제공할 수 없다.
본 발명의 하나의 양태에 따라, 미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 유체 유동 공간의 일 부분을 가로질러 연장하는 세장형 크기(elongated dimension)를 형성하는 유동 측정 부분을 가지는 광 섬유 전도체를 지지하는 단계를 포함한다. 유체 유동 공간 내의 유체 유동은 광 섬유 전도체의 측정 부분이 세장형 크기에 대해 횡단하는 방향으로 굽혀지는 것을 유발한다. 광 섬유 전도체에 공급되고, 광학 방사선은 공급된 광학 방사선이 측정 부분의 적어도 일 부분을 통하여 지나간 후, 광학 방사선은 광 섬유 전도체로부터 수용된다. 수용된 광학 방사선은 유체 유동의 유동 속도를 결정하기 위해 분석된다.
본 발명의 부가 양태들에 따라, 광 섬유 전도체의 유동 측정 부분은 특성 광학 파장을 가지는 브래그 격자(Bragg grating)를 포함할 수 있으며, 브래그 격자는 수신된 광학 방사선을 형성하도록 공급된 광학 방사선과 상호 작용할 수 있다. 광 섬유 전도체의 측정 부분 내에 발생된 변형(strain)은 반사된 파장을 생성할 수 있고 수신된 광학 방사선에서의 변화는 측정 부분에서 유동 속도에 대응하는 특성 파장으로부터 파장의 시프트(shift)의 결과로 발생한다.
본 발명의 부가의 대안적인 양태들에 따라, 광 섬유 전도체의 유동 측정 부분은 장 주기 격자(long period grating; LPG) 구조를 포함할 수 있으며, 상기 LPG 구조는 유체 유동의 유동 속도에 대응하는 광 섬유 전도체의 굽힘(flexing) 양의 클래딩 모드들 특성을 포함하는 수신된 광학 방사선을 형성하도록 공급된 광학 방사선에서의 변화를 일으킬 수 있다. 복수의 광 섬유 전도체들이 제공될 수 있으며, 각각의 광 섬유 전도체는 기부 구조상에 지지된 기부 단부 및 유체 유동내에 위치된 자유 단부를 가지며, 각각의 섬유는 유체 유동 내에서 자유롭게 벤딩(bend)되며 LPG 구조를 가지며, 각각의 LPG 구조는 각각의 광 섬유 전도체의 한 세트의 클래딩 모드들의 벤딩 특성을 가진다. 수신된 광학 방사선은 기부 단부로부터 말단의 광 섬유 전도체들의 단부들로부터 반사된 광학 방사선을 포함할 수 있다.
본 발명의 추가의 양태에 따라, 미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하기 위한 시스템이 제공된다. 도관 구조를 포함하는 상기 시스템은 일반적인 원형 통로를 형성하도록 루프(loop) 내로 연장하는 중공형 부재를 포함한다. 광 섬유 전도체는 도관 구조 내로 연장하고 광 섬유 전도체는 일반적인 원형 통로 내의 유체 유동 공간의 일 부분을 가로질러 도관 구조의 외부로 연장하는 브래그 격자를 포함하는 유동 측정 부분을 형성한다. 광학 방사선 소스는 광 섬유 전도체에 광학 방사선을 공급하기 위해 제공되며, 유체 유동의 유동 속도를 결정하기 위해 공급된 광학 방사선이 측정 부분을 통하여 지나간 후 프로세싱 유닛은 광 섬유 전도체로부터 광학 방사선을 수용하여 분석하도록 구성된다.
또한, 광학 방사선 소스 및 프로세싱 유닛에 연결되고 도관 구조 내에서 연장하는 제 2 광 섬유 전도체가 제공될 수 있으며, 제 2 광 섬유 전도체는 도관 구조 내에 완전히 포함되며 하나 또는 둘 이상의 브래그 격자들의 위치들에서 온도 측정을 제공하도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 브래그 격자들을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링 하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 기부 및 기부 상에 지지된 기부 단부를 포함하는 광 섬유 전도체를 포함한다. 광 섬유 전도체는 유체 유동 공간의 일 부분을 가로질러 연장하는 장 주기 격자(LPG) 구조를 포함하는 유동 측정 부분을 형성한다. 광 섬유 전도체에 광학 방사선을 공급하는 광학 방사선 소스가 제공되며, 공급된 광학 방사선이 LPG 구조에 의해 형성된 클래딩 모드들에 대해 유체 유동의 유동 속도를 결정하도록 측정 부분을 통하여 지나간 후 광 섬유 전도체로부터의 광학 방사선을 수용하여 분석하도록 적용된 프로세싱 유닛이 제공된다.
본 발명의 부가 양태들에 따라, 복수의 광 섬유 전도체들은 기부 상에 지지될 수 있고, 복수의 광 섬유 전도체들 각각은 LPG 구조를 포함하고 광학 방사선 소스로부터 연장하는 공급 광 섬유 전도체 및 광학 방사선을 공급 광 섬유 전도체로부터 광 섬유 전도체들 각각으로 제공하는 스플리터(splitter)를 포함한다.
상세한 설명이 본 발명을 특별히 지적하고 명확히 청구하는 청구범위로 귀결되지만, 본 발명이 첨부된 도면들과 관련하여 아래의 설명으로부터 용이하게 이해되며, 여기서 동일한 도면 부호는 동일한 요소들을 식별하는 것이라 생각된다.
도 1은 본 발명의 모니터링 구조를 포함하는 발전기의 횡단면도이며;
도 2는 본 발명의 모니터링 구조를 포함하는 발전기 송풍기(blower) 출구의 일 부분의 개략적인 횡단면도이며;
도 3은 모니터링 구조를 위한 검출 유닛의 확대도이며;
도 4는 측정 부분을 포함하는 도 3의 검출 유닛의 일 부분의 확대도이며;
도 5는 모니터링 구조를 포함하는 모니터링 시스템의 개략도이며;
도 6은 본 발명에 따른 검출 유닛의 대안적인 구성이며;
도 7은 본 발명의 검출 유닛의 추가 실시예의 개략도이며;
도 8은 도 7의 검출 유닛에 의해 제공될 수 있는 클래딩 모드들을 예시하는 도표(plot)이며;
도 9는 도 8의 검출 유닛을 포함하는 모니터링 시스템의 개략도이며;
도 10은 본 발명에 따른 검출 유닛의 추가 실시예이다.
바람직한 실시예들의 아래의 상세한 설명에서, 본 발명의 일 부분을 형성하는 첨부 도면들이 참조되는데, 이 도면들은 예시에 의해 본 발명이 실시될 수 있는 특정의 바람직한 실시예들을 도시하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예들이 활용될 수 있으며 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 변화들이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
발전기에서 다양한 위치들은 발전기의 내부를 통하여 지나가는 냉각 유체, 예를 들면 수소 또는 공기의 유동 및 온도 특성들을 결정하는 것으로부터 이익을 얻을 수 있다. 예를 들면, 발전기에 냉각 유체를 제공하는 송풍기의 출구는 유동 및 온도 프로파일들이 이러한 영역에 대한 설계 프로파일들과 일치하도록 결정하기 위하여 출구를 통하여 지나가는 냉각 유체의 유동 속도들 및 온도들을 감지하도록 모니터링될 수 있다. 특별히, 본원에서 설명된 측정 시스템의 양태들에 따라, 잠재적인 손상 상태를 예측할 수 있는 송풍기 구조에서의 변화를 확인하는 수단으로서 송풍기 출구 둘레의 다양한 위치들에서 시간에 대한 온도 및 유동 속도 중 하나 또는 둘다에서의 변화들을 모니터링하는 것이 바람직할 수 있다. 송풍기 출구의 구역에서 발생할 수 있는 예시적인 상태들은 발전기 내로 지나가는 냉각 유체를 보내기 위해 제공된 손상된 송풍기 베인들 또는 느슨해진 송풍기 덮개(shroud) 장착 하드웨어를 포함한다. 이러한 구성요소들 또는 이러한 구성요소들의 부품들이 느슨하게 되어 발전기 내로 통과하는 경우, 발전기에 대한 엄청난 기계적 및/또는 전기적 손상이 발생할 수 있는 이러한 상태들을 검출하는 것이 바람직한 것으로 믿어진다. 본 모니터링 시스템의 양태들이 발전기에 대한 송풍기 출구 덕트를 특히 참조하여 설명되지만, 상기 시스템은 발전기의 다른 위치들에서 뿐만 아니라 발전기를 포함하는 적용 분야들이 아닌 적용 분야들에서 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 1을 참조하면, 발전기 프레임 또는 하우징(16)에 의해 둘러싸인 고정자(14) 및 회전자(12)를 포함하는 발전기(10)가 예시된다. 회전자(12)는 전형적으로 냉각 유체에 대한 유동 패턴들을 예시하는 지향된 라인 부분(20)들에 의해 표시된 바와 같이, 냉각을 증진하도록 발전기(10)의 내부 둘레로 냉각 유체, 예를 들면, 수소를 추진하기 위한 송풍기(18)를 포함할 수 있다. 송풍기(18)는 내부 벽(24)과 외부 벽(26) 사이에 유체 유동 공간(27)을 형성하는, 일반적인 고리형 출구 덕트(22)를 통하여 냉각 유체를 방출할 수 있다(도 2 참조). 본 발명의 양태에 따라, 출구 덕트(2)로부터의 유동은 이 유동이 발전기(10) 내에 원하는 수준의 냉각을 제공하도록 미리 결정된 설계 요건들에 따라 제공되는 것을 보장하도록 모니터링될 수 있다. 특히, 출구 덕트(22) 둘레의 위치들은 출구 덕트로부터 배출되는 냉각 유체에 대한 유동 및 온도가 미리 결정된 수준들에 있는 것을 보장하도록 모니터링될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 시스템의 양태에 따라 모니터링 구조(28)를 포함하는, 발전기(10)용 출구 덕트(22)의 일 부분이 개략적으로 예시된다. 모니터링 구조(28)는 출구 덕트(22)의 주변 둘레에 원주 방향으로 이격된 복수의 검출 유닛(30)들을 포함한다. 각각의 검출 유닛(30)은 바람직하게는 각각의 검출 유닛(30)의 위치에 대응하는 덕트(22) 내의 위치를 위한 유동 속도 및 온도 측정을 제공하도록 구성된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 검출 유닛(30)들은 각각 냉각 유체 유동의 통과를 위한 일반적인 원형 통로(34)를 형성하도록 루프 내로 연장하는 중공형 부재를 포함하는 도관 구조(32)를 포함한다. 도관 구조(32)의 루프는 출구 덕트(22)의 크기에 대해 작을 수 있다.
제 1 광 섬유 전도체(36)는 광 섬유 전도체(36)를 보호하도록 그리고 유체 유동 공간(27) 내의 미리 결정된 위치에서 광 섬유 전도체(36)를 위치설정하도록 도관 구조(32) 내에서 연장하고 이 도관 구조 내에 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 광 섬유 전도체(36)는 원형 통로(34) 내의 유체 유동 공간(27)의 일 부분을 가로질러 도관 구조(32)의 외부로 연장하는 세장형 유동 측정 부분(38)을 형성한다. 특히, 광 섬유 전도체(36)는 도관 구조(32) 상의 제 1 개구(40)에 의해 규정된 제 1 위치와 도관 구조(32) 상의 제 2 개구(42)에 의해 규정된 제 2 위치 사이로 연장한다. 이에 따라, 측정 부분(38)은 제 1 및 제 2 개구(40, 42)들에서 도관 구조(32)에 정지된 관계로 지지되고 출구 도관(22)을 통하여 지나가는 냉각 유체와의 접촉을 위한 유체 유동 공간(27)의 일 부분을 통하여 연장하는 광 섬유 전도체(36)의 일 부분에 의해 형성된다. 측정 부분(38)은 제 1 개구(40)와 제 2 개구(42) 사이의 중심에 위치되는 바와 같이 도 4에 예시된, 하나 이상의 속도 섬유 브래그 격자(FBG)(44)를 포함한다.
검출 유닛(30)은 도관 구조(32) 내에서 연장하고 상기 도관 구조 내에 실질적으로 둘러싸인 제 2 광 섬유 전도체(46)를 더 포함할 수 있다. 제 2 광 섬유 전도체(46)는 도관 구조(32)를 통하여 제 1 광 섬유 전도체(36)와 나란한 관계로 연장할 수 있다. 제 2 광 섬유 전도체(46)는 제 1 개구(40)와 제 2 개구(40, 42) 사이의 일반적인 중간 위치에 도관 구조(32) 내에 위치된 하나 이상의 온도 FBG(40)를 포함한다. 그러나, 온도 FBG(48)가 도관 구조(32)에 의해 형성된 루프를 따른 또는 루프에 인접한 다른 위치들에 위치될 수 있다.
온도 FBG(48)들이 구조가 유사하고 속도 FBG(44)들과 유사한 방식으로 작동하는 것이 주목되어야 하며, 온도 FBG(48)들은 온도에서의 변화에 의해 발생된 바와 같이, 변형의 측정치를 제공한다. 또한, 온도 FGB(48)들은 도관 구조(32) 내의 하나 또는 둘 이상의 위치들에서 제 1 광 섬유 전도체(36) 내에 형성될 수 있다. 아래에서 논의되는 바와 같이, FBG(44, 48)들 각각은 유일한 중앙 브래그 파장으로 형성될 수 있어, 신호를 발생하는 특별한 소스 또는 센서가 센서를 위한 유일한 파장에서 또는 유일한 파장 근처의 파장들에 의해 확인될 수 있다.
검출 유닛(30)은 내부 벽(24)의 내부 표면(52)에 대해 정지된 관계로 검출 유닛(30)을 지지하도록 기부 부분(50)(도 3) 상에 실질적으로 강성으로 첨부될 수 있으며, 도관 구조(32)의 루프에 의해 형성된 평면은 내부 벽(24)에 대해 수직하게 연장하고 유체 유동 방향에 대해 횡방향으로 연장한다. 기부 부분(50)은 접착제 또는 기계적 부착물에 의한 것과 같이, 검출 유닛(30)들을 내부 표면(52)으로 장착하기 위한 검출 유닛(30)들 각각에 제공된 소형 패드를 포함할 수 있다. 대안적으로, 기부 부분(50)은 내부 벽(24)의 주변 둘레에 연속 기부를 포함할 수 있으며, 내부 벽(24)과 같은, 곡선형 표면 둘레로 연장하기 위해 이에 부착된 검출 유닛(30)들을 구비한 가요성 매트 구조를 형성하기에 또는 불규칙하게 윤곽이 형성된 표면들 둘레로 연장하기에 충분한 가요성의 재료를 포함할 수 있다. 기부 부분(50)은 광 섬유 도관(36, 46)들로 이같은 운동을 전달하지 않으면서, 열 팽창 또는 수축과 같은, 하부 표면(52)의 운동을 허용하는 검출 유닛(30)들에 대한 지지를 제공한다. 상기 기부는 모니터링 구조(28)가 배치되고 운동으로부터 검출 유닛들을 격리할 수 있는 환경에서 작동할 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면 그리고 제한 없이, 기본 재료는 금속 또는 플라스틱 리본 또는 일부 적용 분야들에서 벨코(Velco)(등록 상표) 스트립을 포함할 수 있다.
광 섬유 전도체(36, 46)들은 바람직하게는 전형적으로 FBG 센서들에서 사용되는 바와 같은 탄성적으로 변형가능한 재료로 형성된다. 특히, 광 섬유 전도체(36, 46)들은 내부 코어과 상이한 굴절률을 구비한 외부 유리 클래딩을 가지는 작은 내부 유리 코어를 포함할 수 있다. 브래그 격자는 자외선을 이용하여 내부 코어 내에 배치되는 약간 상이한 굴절률의 라인들을 포함한다. 광 섬유 전도체(36, 46)들은 외부 플라스틱 재킷을 포함하지 않아서 섬유의 직경이 매우 작다. 또한, 비록 FBG(44, 48)들이 본원에서 광 섬유 전도체(36, 46)들 상에 위치된 라인들로서 개략적으로 예시되지만, FBG(44, 48)들이 전형적으로 광 섬유 전도체(36, 46)들 상에 가시적이지 않은 것이 이해될 수 있다. 도관 구조(32)는 광 섬유 전도체(36, 46)들의 재료보다 더 큰 강성(rigidity)을 가지는 재료로 형성된 모세관 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도관 구조(32)는 바람직하게는 냉각 유체 유동에 의해 가해진 힘들 하에 있을 때 운동을 저지하기에 충분히 딱딱한 플라스틱 또는 복합재료와 같은 유전체 재료이다. 그러나, 도관 구조(32)는 검출 유닛(30)들이 지지되는 구조의 변화하는 윤곽들을 일반적으로 따르기에 충분히 잘 구부러질 수 있다. 예를 들면, 도관 구조는 직경이 약 0.10 인치일 수 있는 구리-니켈 모세관으로 형성될 수 있다.
제 1 및 제 2 광 섬유 전도체(36, 46)들 중 각각 하나는 검출 유닛(30)들 각각을 통한 연속 도관 구조(32) 내에서 연장하는 연속 전도체이다. 제 1 광 섬유 전도체(36)는 복수의 속도 FBG(44)들, 즉 검출 유닛(30) 당 하나 이상의 속도 FBG(44)를 포함하며, 각각의 속도 FBG(44)는 제 1 광 섬유 전도체(36) 내의 각각의 FBG(44)에 유일한 파장으로 광을 반사하기 위한 유일한 중앙 브래그 파장(λ)에 대응하는 격자 간격을 갖는다. 유사하게, 제 2 광 섬유 전도체(46)는 복수의 온도 FBG(48)들, 즉 검출 유닛(30) 당 하나 이상의 온도 FBG(48)를 포함하며, 각각의 온도 FBG(48)는 제 2 광 섬유 전도체(46)에서 각각의 FBG(48)에 유일한 파장에서 광을 반사하기 위한 유일한 중앙 브래그 파장(λ)에 대응하는 격자 간격을 갖는다.
도 5를 참조하면, 모니터링 구조(28)를 포함하는 모니터링 시스템(54)이 예시된다. 모니터링 시스템(54)은 도관 구조(32) 및 둘러싸인 광 섬유 전도체(36, 46)들의 연속체를 포함할 수 있는 광 섬유 전도체 구조(56)를 포함할 수 있거나 대안적으로 광 섬유 전도체(36, 46)들 모두로부터 광 신호들을 운반하기 위한 광 섬유 전도체(36, 46)들을 구비한 커넥터 또는 연결부(58)로부터 분기되는 통상적인 광 섬유 전도체를 포함할 수 있다. 모니터링 시스템(54)은 광학 방사선을 구비한 모니터링 구조(28)를 제공하기 위한 커플러(62)에서 광 섬유 전도체 구조(56)에 커플링되고 광 섬유 전도체(36, 46)를 따라 위치된 임의의 FBG(44, 48)들의 중앙 브래그 파장(λ)에 대응하도록 미리 결정된 범위의 광 파장(주파수)을 제공하는, 광학 방사선의 소스(60), 예를 들면 광폭 광원을 더 포함할 수 있다. FBG(44, 48)들로부터의 반사 광은 광 섬유 전도체 구조(56)를 통하여 역으로 전달되고 광학 프로세서 또는 분석기(64)에서 커플러(62)를 경유하여 수신된다. 분석기(64)에 의해 프로세싱된 데이터는 오퍼레이터 인터페이스, 예를 들면 모니터(66) 및/또는 데이터 습득 시스템(68)과 통신될 수 있다.
모니터링 시스템(54)에 의해 수행된 측정 작동에서, 도관 구조(32)의 루프들 내에 형성된 통로(34)들을 통한 유동을 포함하는, 출구 덕트(22)를 통하여 지나가는 냉각 유체 유동은 복수의 검출 유닛(30)들 둘레로 통과한다. 냉각 유체가 통로(34)들을 통하여 지나갈 때, 유체 유동은 제 1 광 섬유 전도체(36)의 측정 부분(38)이 측정 부분(38)의 세장형 크기에 대해 횡단하는, 즉 도관 구조(32)의 루프의 평면에 대해 일반적으로 수직하거나 횡단하는 방향으로 굽혀지는 것을 유발할 수 있다. 측정 부분(38)들의 굽힘은 각각의 속도 FBG(44)들을 포함하는 측정 부분(38)들을 가로질러 지나가는 유체 유동의 속도에 비례하는 속도 FBG(44)들에서 제 1 광 섬유 전도체(36)에서 변형을 생성한다. 굽힘 및 결과적인 변형은 속도 FBG(44)들에서, 속도 FBG(44)들을 형성하는 격자들 사이의 간격이 분석기(64)에 의해 결정될 수 있는 바와 같이, 각각의 속도 FBG(44)에 대한 속도 측정치를 제공하도록 광학 방사선(60)의 소스로부터 공급되고 속도 FBG(44)들로부터 반사된 광의 파장에서의 결과적인 변화에 의해 변화되는 것을 유발한다. 속도 FBG(44)들이 가요적인 상태에서 기류를 항상 감지할 것이기 때문에, 각각의 속도 FBG(44)로부터의 반사된 파장은 각각의 속도 FBG(44)의 유일한 중앙 브래그 파장(λ)과 동일하거나 초과하게 될 것이다.
또한, 온도 FBG(48)들의 위치들에서 온도는 제 2 광 섬유 전도체(46)가 유체 유동의 온도에 비례하는 양을 팽창 및 수축하는 것을 유발할 수 있다. 제 2 광 섬유 전도체(46)의 팽창 또는 수축은 온도 FBG(48)들을 형성하는 격자들 사이의 간격이 분석기(64)에 의해 결정적 일 수 있는 바와 같이, 각각의 온도 FBG(48)에 대한 온도 측정치를 제공하도록 광학 방사선(60)의 소스로부터 공급되고 온도 FBG(48)들로부터 반사된 광의 파장에서의 결과적인 변화에 의해 변화되는 것을 유발한다. 각각의 온도 FBG(48)에 대해 반사된 파장의 변화는 각각의 온도 FBG(48)의 유일한 중앙 브래그 파장(λ) 둘레에 집중될 수 있다.
발전기(10)를 통하여 지나가는 냉각 유체의 적절한 작동을 모니터링하기 위해 검출 유닛(30)들의 위치들에서 온도 측정을 제공하는 것에 부가하여, 온도 FBG(48)들은 냉각 유체의 온도에서의 변화들에 따라 속도 FBG(44)들의 속도 측정치들을 교정하기 위한 온도 교정 값을 제공한다. 특히, 제 1 광 섬유 전도체(36)의 측정 부분(38)은 온도에서의 변화들에 따라 팽창 및 수축할 수 있어, 속도 FBG(44)들로부터 반사된 파장이 유동 속도로부터 초래되는 측정 부분(38)의 굽힘과 관련된 속도 성분뿐만 아니라 온도 변화와 관련된 온도 성분을 포함할 수 있다. 온도에서의 변화에 따라 발생되는 제 1 광 섬유 전도체(36)의 속도 FBG(44)들의 반사된 파장에서의 시프트는 온도 FBG(48)에서의 파장에서 측정된 시프트를 이용하여 보상될 수 있다. 즉, 온도 FBG(48)에 의해 측정된 파장에서의 변화는 속도 FBG(44)에 의해 제공된 중앙 브래그 파장(λ)으로부터 반사된 파장에서의 변화의 온도 성분을 추출하기 위해 이용될 수 있어, 단지 속도 FBG(44)로부터의 측정치의 속도 성분만이 남아 있게 된다.
본 발명의 양태에 따라, 각각의 검출 유닛(30)의 위치에서의 속도 및 온도가 결정될 수 있다. 복수의 검출 유닛(30)들을 위해 공지된 위치들로부터의 데이터는 발전기(10)에 대한 냉각 시스템의 상태를 나타낼 수 있다. 검출 유닛(30)들의 위치들 각각에서 미리 결정된 유동 속도로부터의 유동 속도 또는 미리 결정된 온도로부터의 온도 중 어느 하나의 편차(variation)는 발전기 내에서 느슨해지거나 변위되는 구성요소에 의해 유발될 수 있는 바와 같이, 설계 상태들로부터의 유동에서의 편차를 표시할 수 있다. 이에 따라, 발전기(10) 내에 제공된 부적절한 냉각의 표시를 제공할 수 있는 모니터링을 제공하는 것에 부가하여, 모니터링 시스템(54)은 느슨하거나 변위된 구성요소의 사전 확인을 제공할 수 있어, 잠재적으로 엄청난 손상을 일으킬 수 있는 발전기의 임계적 부분들로 느슨한 부분들이 이동하기 전에 수리 또는 보수 작업의 실시를 가능하게 한다.
제 1 광 섬유 전도체(36)에서 약 일 백개의 속도 FBG(44)들 및 제 2 광 섬유 전도체(46)에서 동일한 개수의 온도 FBG들이 제공되는 것을 포함하여 많은 개수의 검출 유닛(30)들이 제공될 수 있다는 것에 주목될 수 있다. 또한, 하나 초과의 속도 FBG(44) 및 온도 FBG(48)가 검출 유닛(30)들의 각각에 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
비록 설명된 실시예가 제 1 광 섬유 전도체(36) 내로 속도 FBG(44)들 모두 및 제 2 광 섬유 전도체(46) 내로 온도 FBG(48)들 모두가 포함되지만, 부가 광 섬유 전도체들이 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들면, 파손이 제 1 및 제 2 광 섬유 전도체(36, 46)들 중 어느 하나에서 발생되는 경우에 감지 성능이 유지되는 것을 보장하도록, 속도 및 온도 FBG(44, 48)들이 연결부(58)(도 5)로부터 연장할 수 있는 복수의 각각의 제 1 및 제 2 광 섬유 전도체(36, 46)들에 형성될 수 있다. 이에 따라, 광은 제 1 및 제 2 광 섬유 전도체(36, 46)들이 손상되는 경우 모니터링 작동의 연속성을 보장하도록 복수의 경로들을 따라 속도 및 온도 FBG(44, 48)에 공급되어 반사될 수 있다.
비록 본 구조가 출구 덕트(22)의 내부 벽(24)에 대한 부착과 관련하여 설명되었지만, 본원에서 설명된 검출 유닛(30)들은 외부 벽(26) 상, 또는 유체 유동 속도 및 온도를 모니터링하기를 원하는 발전기(10) 내의 임의의 다른 표면 상에 위치 설정될 수 있다. 또한, 모니터링 구조(28)는 예를 들면 가스 터빈 엔진을 위한 압축기 내에서와 같이 발전기가 아닌 다른 기계들 내에 포함될 수 있다.
도 6을 참조하면, 검출 유닛에 대한 대안적인 구성이 예시되며, 여기에서 이전의 실시예의 검출 유닛(30)에 대응하는 요소들이 100만큼 증가된 동일한 도면부호로 표시된다. 도 6의 실시예는 원형 덕트의 횡단면과 같은, 유동 영역의 횡단면을 가로질러 유체 유동을 매핑(map)하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면 검출 유닛(130)이 발전기(10)를 통하여 길이 방향으로 연장하는 덕트(70)들(도 1) 중 하나 내에 위치될 수 있다.
검출 유닛(130)은 덕트(70)의 내주변 둘레로 연장하는 덕트 구조(132)를 포함할 수 있다. 제 1 광 섬유 전도체(136) 및 제 2 광 섬유 전도체(146)가 속도 및 온도 측정치들을 각각 얻기 위해 도관 구조(132) 내로 연장한다. 본 실시예에서, 제 1 광 섬유 전도체(136)는 복수의 광 섬유(136a 내지 136e)들을 포함할 수 있다. 제 1 광 섬유 전도체(136)는 도관 구조(132)의 외부로 연장하고 개별적으로 138a 내지 138e로서 표시된, 복수의 세장형 유동 측정 부분(138)들을 형성한다. 각각의 측정 부분(138a 내지 138e)은 제 1 광 섬유 전도체(136)를 형성하는 각각의 광 섬유(136a 내지 136e)의 일 부분에 의해 형성될 수 있다. 특히, 개별적인 광 섬유(136a 내지 136e)들은 유체 유동 통로(134)와 도관 구조(132)의 내부 사이의 광 섬유(136a 내지 136e)의 통과를 위해 도관 구조(132) 내의 개구들에 의해 형성된 제 2 위치(142a 내지 142e)와 복수의 제 1 위치(140a 내지 140e)들의 각각의 쌍들 사이로 연장할 수 있다. 위치(140a 내지 140e 및 142a 내지 142e)들은 각각의 측정 부분(138a 내지 138e)들의 일반적인 정지 단부들을 지지하는 위치들을 형성한다.
각각의 측정 부분(138a 내지 138e)은 측정 부분(138a 내지 138e)들의 각각의 일반적으로 중앙에 위치될 수 있는, FBG(144)가 제공될 수 있다. 각각의 속도 FBG(144)는 제 1 광 섬유 전도체(136) 내의 각각의 FBG(144)에 유일한 파장에서 광을 반사하기 위한 유일한 중앙 브래그 파장(λ)에 대응하는 격자 간격을 가진다. 유동 통로(134)를 통한 냉각 유체의 유동은 측정 부분(138a 내지 138e)들이 구부러져 광 섬유 전도체(136)내에 유동 속도에 비례하고 속도 FBG(44)들의 다양한 위치들에서 검출될 수 있는 양 만큼 변형을 생성하는 것을 유발한다. 유동 공간(134)의 횡단면을 가로질러 유동 속도에서의 편차들은 속도 FBG(144)들의 상이한 위치들에 대응하는 속도 측정치들을 제공하도록 측정 부분(138a 내지 138e)들에 위치되는 속도 FBG(144)들 내에서 변화하는 굽힘 및 변형을 유발할 수 있다. 따라서, 유동 공간(134)을 통한 유체 유동에 대한 속도 프로파일은 덕트(70)와 같은 구조들 내의 유체 유동을 평가하기 위해 데이터를 제공하도록 매핑될 수 있다.
제 2 광 섬유 전도체(146)에는 이전의 실시예의 온도 FBG(48)들에 대해 설명된 것과 유사한 방식으로 온도 편차들에 대한 속도 측정을 교정하기 위해 사용될 수 있는 온도 측정들을 제공하도록 복수의 온도 FBG(148)들이 제공될 수 있다. 본 실시예가 임의의 개수의 측정 부분(138)들을 포함할 수 있고, 임의의 개수의 속도 FBG(144)들 및 온도 FBG(148)들이 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 온도 FBG(144)들은 속도 FBG(144)들 중 하나 또는 둘 이상 내에 형성될 수 있어, 별도의 제 2 광 섬유 전도체(146)가 온도 측정치들을 얻기 위해 요구되지 않을 수 있다.
도 7을 참조하면, 이전의 실시예들에 대해 설명된 바와 같이, 발전기 통풍기 출구 덕트 내에 또는 다른 위치들 내에 장착될 수 있는 검출 유닛(210)을 포함하는 본 발명의 추가의 실시예가 예시된다. 검출 유닛(210)은 유체 유동 공간 내로 또는 유체 유동 공간을 가로질러 서로에 대해 평행하고 기부 부분(212)에 대해 일반적으로 수직하게 연장하는 복수의 광 섬유(214)들을 지지하는 기부 부분(212)을 포함한다. 광 섬유(214)들은 유체 유동 공간 내에 검출 유닛(210)을 지나 냉각 유체 유동의 유동(215)의 방향에 대해 수직하게 연장하는 하나 이상의 열(row) 내에 배열될 수 있다. 광 섬유(214)들 중 하나의 광 섬유 내에서 개략적으로 예시된 바와 같이, 장 주기 격자(LPG)(216)가 광 섬유(214)들 각각의 세장형 또는 길이 방향 연장 부분을 따라 코어(218) 내에 제공될 수 있다.
광 섬유(214)들에 제공된 LPG(216)들은 모두 광 섬유의 코어 내에 주기적 구조들을 가지는 이전의 실시예들의 FBG들과 유사하다. 그러나, FBG와 달리, LPG 구조는 보통 5 내지 10 배 더 길고 격차 피치는 더 길어서, LPG에 클래딩 모드들에 대한 전파 모드들을 커플링하는 특성 기능을 부여한다. 이에 따라, 전달시, LPG 구조를 통과한 후 광학 신호가 일련의 파장 "노치들"을 가진다. 이러한 노치들은 상태 표시 신호(interrogation siginal)에서 제거되는, 즉 클래딩 모드들로 전환된 파장 밴드들이다. 클래딩 모드들은 LPG(216)를 형성하는 격자들의 간격에서의 결과적인 변화에 따라 광 섬유(214)의 벤딩에 상당히 종속된다. 여기서, 광 섬유의 벤딩을 유발하는 힘은 이어서 클래딩 모드들의 섭동으로 자체적으로 나타난다. 도 8은 LPG(216)의 클래딩 모드(220)들에 의해 제공될 수 있는 통상적인 전달 스펙트럼을 예시한다. 광 섬유(214)들의 임의의 벤딩, 및 LPG(216)들의 격자들 사이의 간격의 대응하는 변화는 LPG(216)들을 통하여 클래딩 모드들로 지나가는 광의 더 큰 손실을 초래한다. 각각의 광 섬유(214)들에는 클래딩 모드(220)들의 유일한 세트를 가지는 LPG 구조(216)가 제공될 수 있어, 클래딩 모드 파장들의 유일한 세트가 광 섬유(214)의 각각의 위치에 대응한다.
도 9를 참조하면, 검출 유닛(210)이 포함된 모니터링 시스템(222)이 예시된다. 모니터링 시스템(222)은 광학 방사선(224)의 소스, 예를 들면 커플러(226)를 경유한 광 섬유(214)들에 광을 공급하기 위한 광대역 광 소스, 및 커플러(226)로부터 스플리터(230)로 연장하는 공급 광 섬유 도관 구조(228)를 포함한다. 이송된 광을 광학 방사선 소스(224)로부터 광 섬유(214)들 각각으로 분배하기 위해 검출 유닛(210)의 기부 부분(22)에 스플리터(226)가 제공될 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, LPG(216)들을 통하여 지나가는 광은 클래딩 모드(220)들에 대한 광, 특히 파장 밴드들의 손실을 보여줄 것이다. 광 섬유(214)들의 각각의 자유 단부(232)에는 전파된 광이 LPG(216)를 통하여 역으로 광 섬유(214)를 통하여 스플리터(230)를 경유하여 광 섬유 전도체 구조(228)로 반사되는 반사 표면(234)(도 7)이 제공된다. 광 섬유(214)들로부터 반사된 광은 이어서 클래딩 모드 손실들의 결정이 검출 유닛(210)에서 각각의 광 섬유(214)를 지나 냉각 유체 유동의 속도에 대응하거나 비례하는 광 섬유(214)의 각각의 벤딩의 양을 결정하도록 수행될 수 있는 광학 프로세서 또는 분석기(236)에서 커플러(226)를 경유하여 수신된다.
검출 유닛(210)의 감도 또는 반응도는 광 섬유(214)의 직경 및/또는 길이를 변화시킴으로써와 같은, 광 섬유(214)의 물리적 특성을 변화시킴으로써 변경 또는 조정될 수 있다. 즉, 더 얇거나 더 긴 광 섬유(214)를 제공함으로써, 벤딩에 대한 광 섬유(214)의 저항이 낮은 속도 유동을 가지는 적용 분야에서 바람직할 수 있는 바와 같이, 감소될 수 있다.
또한, 온도 측정을 제공하고 및/또는 도 2 내지 도 4의 실시예에 대해 설명된 바와 같이, 광 섬유(214)들로부터 얻은 속도 측정에 대한 온도 교정을 제공하도록, 검출 유닛(210)의 기부 부분(212)에서와 같이, 온도 FBG들(도시안됨)을 가지는 광 섬유 전도체가 광 섬유(214)들과 결합하여 제공될 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 7의 실시예의 대안적인 실시예가 예시되며, 도 10에서 도 7의 실시예에 대응하는 도 10의 실시예의 요소들은 100 만큼 증가된 동일한 도면 부호가 표시된다.
도 10은 복수의 광 섬유(314)들을 포함하는 검출 유닛(310)을 예시하며, 이 복수의 광 섬유들은 기부 부분(312) 상에 어레이(317)로 배열되고 다수 열들의 광 섬유(314)들을 포함하며 유체 유동에서 일반적으로 자유롭게 가동되는 자유 단부(332)들을 포함하며, 이 어레이는 도 10에서 유체 유동의 방향(315)에 대해 횡단하여 연장하는 열(317a, 317b, 317c)들로서 예시된다. 광 섬유(314)들은 각각 LPG들 및 반사 단부 표면(334)을 포함하며 도 7의 실시예의 광 섬유(214)들에 대해 설명된 방식과 동일한 방식으로 작동한다. 또한, 광 섬유(314)의 다중 열들로부터의 광학 신호들은 유체 유동의 방향을 결정하기 위해 프로세싱될 수 있다. 예를 들면, 덕트를 통한 미리 결정된 유체 유동 경로에 대해 평행한 방향에 대해 횡단하는 방향, 또는 유체 유동에 대한 곡률은 인접한 및/또는 연속적인 광 섬유(314)들의 상이한 벤딩을 비교하거나 매핑함으로써 검출될 수 있어, 검출 유닛(310)의 부분들을 가로지르는 현 유동의 상대적인 강도를 결정하는데, 이 현 유동은 각도진 유동 라인(315)에 의해 도시된 바와 같이, 어레이(317)의 열들의 크기에 대해 수직한 방향에 대한 각도들로 연장할 수 있다.
본 발명의 상기 설명으로부터, 본 발명의 실시예들이 유체 유동 공간을 통하여 분배될 수 있는 다수의 그리고 동시의 속도 및 온도 측정치들을 얻을 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이 명백하게 되어야 한다. 또한, 측정 시스템의 구성은 종래의 감지 장치들에 의해 접근할 수 없는 위치들에서 유체 유동 및 온도 측정치들을 제공하기 위해 복잡한 구조 내에 그리고 복잡한 구조를 따라 위치될 수 있는 것을 허용하는 소정의 정도의 굽힘을 제공한다.
또한 본원에서 설명된 시스템의 감지 요소들로서 광 섬유 전도체들의 이용이 모니터링 발전 장비에서 더 높은 수준의 수용성을 가질 수 있는 센서를 제공한다. 광 섬유들이 손상되고 및/또는 장비를 위한 냉각 유체 유동이 유입되어야 하는 경우, 상대적으로 작고 가벼운 중량의 광 섬유들은 일반적으로 발전 장비 내에 손상을 일으킬 위험을 감소시킨다.
본 발명의 특별한 실시예들이 예시되고 설명되었지만, 다양한 다른 변화들 및 수정들이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 이 같은 변화들 및 수정들이 첨부된 청구범위에 포함되는 것이 의도된다.

Claims (19)

  1. 미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법으로서,
    상기 유체 유동 공간의 일 부분을 가로질러 연장하는 세장형 크기(elongated dimension)를 형성하는 유동 측정 부분을 가지는 광 섬유 전도체를 지지하는 단계로서, 상기 유체 유동 공간에서의 유체 유동이 상기 광 섬유 전도체의 측정 부분이 상기 세장형 크기에 대해 횡단하는 방향으로 구부러지는 것을 유발하는, 단계;
    상기 광 섬유 전도체에 광학 방사선을 공급하는 단계;
    상기 공급된 광학 방사선이 상기 측정 부분의 적어도 일 부분을 통하여 지나간 후 상기 광 섬유 전도체로부터 광학 방사선을 수용하는 단계; 및
    상기 유체 유동의 유동 속도를 결정하도록 상기 수신된 광학 방사선을 분석하는 단계를 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 섬유 전도체의 유동 측정 부분은 특성 광학 파장을 가지는 브래그 격자(Bragg grating)를 포함하며, 상기 브래그 격자는 상기 공급된 광학 방사선과 상호 작용하여 상기 수신된 광학 방사선을 형성하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 섬유 전도체의 측정 부분 내에 생성된 변형(strain)은 반사된 파장을 생성하고, 상기 수신된 광학 방사선에서의 변화는 상기 측정 부분에서 유동 속도에 대응하는 특성 파장으로부터 파장에서의 시프트(shift)의 결과로 발생되는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 섬유 전도체는 복수의 브래그 격자들을 포함하며, 각각의 브래그 격자는 유일한 특성 파장을 포함하는 유동 측정 부분을 형성하며, 상기 각각의 브래그 격자의 위치에 대응하는 유동 속도 측정을 얻는 단계를 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 섬유 전도체는 루프를 형성하는 도관 구조 내에 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 상기 유체 유동은 상기 루프에 의해 형성된 평면에 대해 일반적으로 횡단하는 상기 루프를 통하여 지나가며, 상기 유체 유동은 상기 광 섬유 전도체의 측정 부분이 상기 루프 상의 한 쌍의 위치들 사이에서 상기 루프에 의해 형성된 평면에 대해 횡단하는 방향으로 구부러지는 것을 유발하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광 섬유 전도체는 상기 루프의 각각의 쌍들의 위치들 사이에서 횡단하는 복수의 측정 부분들을 포함하며, 각각의 측정 부분은 하나 또는 둘 이상의 브래그 격자들을 포함하며 상기 광 섬유 전도체를 따라 상이한 위치들에서 유동 속도 측정치들을 제공하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 도관 구조 내에 둘러싸이고 하나 또는 둘 이상의 브래그 격자들을 포함하는 제 2 광 섬유 전도체를 포함하며,
    상기 제 2 광 섬유 전도체에 광학 방사선을 공급하는 단계;
    상기 제 2 광 섬유 전도체로부터 광학 방사선을 수용하는 단계; 및
    상기 제 2 광 섬유 전도체의 하나 또는 둘 이상의 브래그 격자들의 위치들에서 온도를 결정하도록 특성 파장으로부터의 파장에서 시프트를 결정하는 단계를 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 온도의 결정을 참조하여 상기 유동 속도의 결정을 조정하는 단계를 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 섬유 전도체의 유동 측정 부분은 장 주기 격자(LPG) 구조를 포함하며, 상기 LPG 구조는 상기 유체 유동의 유동 속도에 대응하는 상기 광 섬유 전도체의 굽힘의 양의 클래딩 모드들 특성을 포함하는 수신된 광학 방사선을 형성하도록 상기 공급된 광학 방사선을 변화시키는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    복수의 광 섬유 전도체들이 제공되며, 각각의 광 섬유 전도체는 기부 구조상에 지지되는 기부 단부 및 유체 유동 내에 위치되는 자유 단부를 가지며, 각각의 섬유는 유체 유동 내에서 자유롭게 벤딩되며 LPG 구조를 가지며 각각의 LPG 구조는 각각의 광 섬유 전도체의 벤딩의 클래딩 모드들 특성의 세트를 가지는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    유체 유동의 방향을 결정하도록 상기 광 섬유 전도체들 중 두 개 또는 세 개 이상의 클래딩 모드들을 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 수신된 광학 방사선은 상기 기부 단부로부터 말단의 상기 광 섬유 전도체들의 단부들로부터 반사된 광학 방사선을 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 방법.
  13. 미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하기 위한 시스템으로서,
    일반적인 원형 통로를 형성하도록 루프 내에서 연장하는 중공형 부재를 포함하는 도관 구조;
    상기 도관 구조 내에서 연장하는 광 섬유 전도체로서, 광 섬유 전도체가 일반적인 원형 통로 내의 유체 유동 공간의 일 부분을 가로질러 상기 도관 구조의 외부로 연장하는 브래그 격자를 포함하는 유동 측정 부분을 형성하는, 광 섬유 전도체;
    상기 광 섬유 전도체에 광학 방사선을 공급하는 광학 방사선 소스(source);
    상기 공급된 광학 방사선이 상기 유체 유동의 유동 속도를 결정하도록 상기 측정 부분을 통하여 지나간 후 상기 광 섬유 전도체로부터 광학 방사선을 수용하여 분석하도록 구성된 프로세싱 유닛을 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하기 위한 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광학 방사선 소스 및 상기 프로세싱 유닛에 연결되고 상기 도관 구조 내에서 연장하는 제 2 광 섬유 전도체를 포함하며, 상기 제 2 광 섬유 전도체가 상기 도관 구조 내에 완전히 포함되고 하나 또는 둘 이상의 브래그 격자들의 위치들에서 온도 측정치를 제공하도록 적용되는 하나 또는 둘 이상의 브래그 격자들을 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하기 위한 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 도관 구조는 복수의 루프들을 형성하며, 상기 루프들 각각은 하나 또는 둘 이상의 측정 부분들을 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하기 위한 시스템.
  16. 미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 시스템으로서,
    기부;
    상기 기부 상에 지지되는 기부 단부를 포함하는 광 섬유 전도체로서, 상기 광 섬유 전도체는 상기 유체 유동 공간의 일 부분을 가로질러 연장하는 장 주기 격자(LPG) 구조를 포함하는 유동 측정 부분을 형성하는, 광 섬유 전도체;
    상기 광 섬유 전도체에 광학 방사선을 공급하는 광학 방사선 소스;
    상기 공급된 광학 방사선이 상기 LPG 구조에 의해 형성된 클래딩 모드들을 참조하여 상기 유체 유동의 유동 속도를 결정하도록 상기 측정 부분을 통하여 지나간 후, 상기 광 섬유 전도체로부터 광학 방사선을 수용하여 분석하도록 구성되는 프로세싱 유닛을 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기부 상에 지지되고 각각 LPG 구조를 포함하는 복수의 광 섬유 전도체들을 포함하며, 상기 광학 방사선 소스로부터 연장하는 공급 광 섬유 전도체 및 상기 공급 광 섬유 전도체로부터 상기 광 섬유 전도체의 각각으로 광학 방사선을 제공하는 스플리터를 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 광 섬유 전도체들은 상기 기부 상에 지지된 복수의 열들로 배열되는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 광 섬유 전도체는 상기 광 섬유 전도체를 통하여 상기 프로세싱 유닛으로 클래딩 모드들을 포함하는 광학 방사선을 반사시키기 위해 기부로부터 말단의 단부에 반사 표면을 포함하는,
    미리 결정된 유체 유동 공간을 통한 유체 유동의 속도를 모니터링하는 시스템.
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