(57)【要約】      （修正有）【課題】タービン構成部品の二次元強度マップを示す信号を出力する撮像システムの提供。【解決手段】動力または推力を提供する作動流体４６と流体連通している複数の構成部品５２、５４、５８、６０、６２、６６、７０、７２を含むタービン１８と光学的に連通している撮像システム３６で、タービン１８の動作中に少なくとも１つの構成部品５２、５４、５８、６０、６２、６６、７０、７２の広波長域画像を受け取り、広波長域画像を複数の狭波長域画像に分割し、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力するように構成される。【選択図】図２
2011209272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン（１８）と、
前記タービン（１８）内に通じるビューイングポート（３９）と、
前記ビューイングポート（３９）と光学的に連通している波長選択デバイス（４０）であって、タービン構成部品（５２、５４、５８、６０、６２、６６、７０、７２）の広波長域画像（７４）を複数の狭波長域画像（９０、１０６、１２２、１３０、１３６、１７０、１７２、１７４、１７６）に分割するように構成された波長選択デバイス（４０）と、
前記波長選択デバイス（４０）と光学的に連通している少なくとも１つの検出器アレイ（４２、１２４、１３２、１３８、１４４）であって、前記複数の狭波長域画像（９０、１０６、１２２、１３０、１３６、１７０、１７２、１７４、１７６）を受け取り、各狭波長域画像（９０、１０６、１２２、１３０、１３６、１７０、１７２、１７４、１７６）の二次元強度マップを示す信号を出力するように構成された少なくとも１つの検出器アレイ（４２、１２４、１３２、１３８、１４４）とを備える、システム（１０）。
【請求項２】
前記波長選択デバイス（４０）が複数のダイクロイックミラー（８０、８２、８４、８６）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記波長選択デバイス（４０）が、前記広波長域画像（７４）を複数の複製画像（１００）に分割するように構成された画像スプリッタ（９８）と、個々の複製画像（１００）を受け取り、前記個々の複製画像（１００）をフィルタ処理して個々の狭波長域画像（１０６）を得るように構成された複数の狭波長域フィルタ（１０４）とを含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記波長選択デバイス（４０）が多チャネル波長分離プリズム（１１２）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記波長選択デバイス（４０）が複数の狭波長域フィルタ（１４６）を有するフィルタマスク（１４２）を含み、各狭波長域フィルタ（１４６）が前記少なくとも１つの検出器アレイ（１４４）の個々の検出器要素（１５６）と光学的に連通している、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの検出器アレイ（４２、１２４、１３２、１３８、１４４）が単一の検出器アレイ（４２、１４４）を含み、前記複数の狭波長域画像（９０、１０６、１２２、１３０、１３６、１７０、１７２、１７４、１７６）がそれぞれ前記単一の検出器アレイ（４２、１４４）の重なり合わない領域上に集光される、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの検出器アレイ（４２、１２４、１３２、１３８、１４４）が複数の検出器アレイ（１２４、１３２、１３８）を含み、各検出器アレイ（１２４、１３２、１３８）が前記複数の狭波長域画像（９０、１０６、１２２、１３０、１３６、１７０、１７２、１７４、１７６）の１つを受け取るように構成される、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記波長選択デバイス（４０）が光ファイバケーブルまたは撮像光学系（３８）によって前記ビューイングポート（３９）に光学的に結合される、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの検出器アレイ（４２、１２４、１３２、１３８、１４４）に通信可能に結合され、前記信号に基づいて前記タービン構成部品（５２、５４、５８、６０、６２、６６、７０、７２）の二次元温度マップを決定するように構成されたコントローラ（４４）を備える、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
各狭波長域画像（９０、１０６、１２２、１３０、１３６、１７０、１７２、１７４、１７６）の波長範囲が約５０ｎｍ未満である、請求項１記載のシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、多重スペクトル高温測定撮像システムに関する。本発明は、米国防省高等研究計画局によって裁定された契約番号ＨＲ００１０４Ｃ００２に基づく政府支援を得てなされた。政府は本発明における特定の権利を有する。
【背景技術】
【０００２】
特定のガスタービンエンジンは、タービン内の様々な構成部品の監視を容易にするように構成されたビューイングポートを有するタービンを含む。例えば、高温測定システムは、ビューイングポートを通して放射信号を受け取り、タービンの熱ガス経路内にある特定の構成部品の温度を測定することができる。高温測定システムは、固定の波長範囲内でタービン構成部品によって放射された放射の強度を測定するように構成された光学センサを含むことができる。理解されるように、放射率を推測することによって、特定の波長における放射強度に基づいて、構成部品の温度を決定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，６３３，０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
残念なことに、構成部品の放射率は、温度、構成部品上の残留物の蓄積、タービン構成部品の酸化、および／またはビューイングポート窓上の汚れの蓄積によって、時間とともに変動することがある。その結果、固定の波長域内での強度を測定する高温測定システムは、不正確な温度測定をもたらすことがある。それに加えて、特定の高温測定システムが提供するのは、視線方向のポイント測定（line-of-sight point measurement）あるいは各構成部品の平均温度のどちらかなので、構成部品全体にわたる温度勾配によって引き起こされる熱応力は検出されないことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の実施形態では、システムは、タービンおよびタービン内に通じるビューイングポートを含む。システムはまた、ビューイングポートと光学的に連通している波長選択（wavelength-splitting）デバイスを含む。波長選択デバイスは、タービン構成部品の広波長域画像を複数の狭波長域画像に分割するように構成される。システムはさらに、波長選択デバイスと光学的に連通している少なくとも１つの検出器アレイを含む。少なくとも１つの検出器アレイは、狭波長域画像を受け取り、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力するように構成される。
【０００６】
第２の実施形態では、システムは、動力または推力を提供する作動流体と流体連通している複数の構成部品を含むタービンを含む。システムはまた、少なくとも１つの構成部品と光学的に連通している撮像システムを含む。撮像システムは、タービンの動作中に少なくとも１つの構成部品の広波長域画像を受け取り、広波長域画像を複数の狭波長域画像に分割し、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力するように構成される。
【０００７】
第３の実施形態では、方法は、タービン構成部品の広波長域画像を受け取るステップと、広波長域画像を複数の狭波長域画像に分割するステップとを含む。方法はまた、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力するステップを含む。
【０００８】
第４の実施形態では、システムは、動力または推力を提供する作動流体と流体連通している複数の構成部品を含むタービンを含む。システムはまた、少なくとも１つの構成部品と光学的に連通している波長選択デバイスを含む。波長選択デバイスは、少なくとも１つの構成部品の広波長域画像を複数の狭波長域画像に順次分割するように構成された複数のダイクロイックミラーを含む。システムはさらに、波長選択デバイスと光学的に連通している少なくとも１つの検出器を含む。少なくとも１つの検出器は、狭波長域画像を受け取り、各狭波長域画像の強度を示す信号を出力するように構成される。
【０００９】
本明細書に開示される実施形態のこれらおよび他の特徴、態様、利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによってさらに理解されるであろう。図面全体を通して類似の符号は類似の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】開示される特定の実施形態による、タービン構成部品の二次元狭波長域画像を取得するように構成された撮像システムを含むタービンシステムのブロック図である。
【図２】開示される特定の実施形態による、撮像システムによって監視することができる様々なタービン構成部品を示すタービン部分の断面図である。
【図３】開示される特定の実施形態による、広波長域画像を複数の狭波長域画像に変換するのに複数のダイクロイックミラーを用いる波長選択デバイスの一実施形態の概略図である。
【図４】開示される特定の実施形態による、広波長域画像を複数の狭波長域画像に変換するのに画像スプリッタ（image splitter）および複数のフィルタを用いる波長選択デバイスの代替実施形態の概略図である。
【図５】開示される特定の実施形態による、広波長域画像を複数の狭波長域画像に変換するのに多チャネル波長分離プリズムを含む波長選択デバイスのさらなる実施形態の概略図である。
【図６】開示される特定の実施形態による、広波長域画像を複数の狭波長域画像に変換するのに複数の狭波長域フィルタを有するフィルタマスクを含む波長選択デバイスのさらに別の実施形態の概略図である。
【図７】開示される特定の実施形態による、タービン構成部品の二次元温度マップを決定する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１つまたは複数の特定の実施形態を以下に記載する。これら実施形態を簡潔に説明するため、実際の実施物のすべての特徴を本明細書にて説明しないことがある。どの工業または設計上の計画の場合とも同様に、かかる実際の実施物の開発において、実施物ごとに変動することがある、システム上またはビジネス上の制約との適合性などの開発者の具体的な目標を達成するため、多数の実施物に特有の決定を行わなければならないことを理解されたい。さらに、かかる開発努力は複雑で時間がかかることがあるが、それでもなお、本開示の利益を有する当業者にとっては、設計、加工、製造の型どおりの業務であることを理解されたい。
【００１２】
本明細書に開示される様々な実施形態の要素を紹介する際、冠詞（「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「ｓａｉｄ」）は、その要素が１つまたは複数存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、および「有する」は、包括的であるとともに、列挙される要素の他にさらに要素が存在してもよいことを意味するものとする。
【００１３】
本明細書に開示される実施形態は、タービン構成部品の二次元温度分布を正確に測定することによって、タービン構成部品内の熱応力を精密に決定するのに十分なデータを提供することができる。一実施形態では、高温測定システムは、タービン内に通じるビューイングポートと光学的に連通している波長選択デバイスを含む。波長選択デバイスは、タービン構成部品の広波長域画像を複数の狭波長域画像に分割するように構成される。高温測定システムはまた、波長選択デバイスと光学的に連通している検出器アレイを含む。検出器アレイは、狭波長域画像を受け取り、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力するように構成される。検出器アレイに通信可能に結合されたコントローラは、信号を受け取り、信号に基づいてタービン構成部品の二次元温度マップを計算するように構成される。信号は複数の狭波長域画像を示すデータを含むので、コントローラは、単一の固定の波長域画像に基づいて温度を計算する高温測定システムに比べてより正確な温度を決定できるように、タービン構成部品の推定実効（apparent-effective）放射率を計算することが可能であってもよい。それに加えて、検出器アレイおよびコントローラは、タービン構成部品の二次元温度マップを提供するように構成されるので、構成部品内の熱応力は、タービン構成部品全体にわたる熱勾配を測定することによって決定されてもよい。
【００１４】
次に図面を参照すると、図１は、タービン構成部品の二次元狭波長域画像を取得するように構成された撮像システムを含むタービンシステム１０のブロック図である。タービンシステム１０は、燃料噴射器１２、燃料供給部１４、および燃焼器１６を含む。図示されるように、燃料供給部１４は、液体燃料、および／または天然ガスなどのガス燃料をガスタービンシステム１０に送り、燃料噴射器１２を通して燃焼器１６内へと送る。後述するように、燃料噴射器１２は、燃料を噴射し、圧縮空気と混合するように構成される。燃焼器１６は、混合気に点火して燃焼させ、次に熱い加圧排気ガスをタービン１８へと移行させる。理解されるように、タービン１８は、固定のベーンまたはブレードを有する１つもしくは複数のステータと、ステータに対して回転するブレードを有する１つもしくは複数のロータとを含む。排気ガスはタービンロータのブレードを通過し、それによってタービンロータを駆動して回転させる。タービンロータとシャフト１９との間の結合によって、図示されるようにガスタービンシステム１０全体を通して複数の構成部品にも結合されているシャフト１９の回転が起こる。最終的に、燃焼プロセスの排気は、排気出口２０を介してガスタービンシステム１０を出ることができる。
【００１５】
圧縮器２２は、シャフト１９によって駆動されて回転するロータに堅く取り付けられたブレードを含む。空気が回転しているブレードを通過すると、空気圧が増加し、それによって適切な燃焼のために十分な空気が燃焼器１６に供給される。圧縮器２２は、吸気口２４を介してガスタービンシステム１０に空気を取り込むことができる。さらに、シャフト１９は負荷２６に結合させることができ、負荷２６はシャフト１９の回転によって駆動することができる。理解されるように、負荷２６は、動力装置または外部の機械的負荷など、ガスタービンシステム１０の回転出力の動力を使用することができる任意の適切なデバイスであってもよい。例えば、負荷２６は、発電機、飛行機のプロペラなどを含んでもよい。吸気口２４は、冷気取入口などの適切なメカニズムを介して、空気３０をガスタービンシステム１０に取り入れる。次に、空気３０は圧縮器２２のブレードを通って流れ、それによって圧縮空気３２が燃焼器１６に供給される。特に、燃料噴射器１２は、圧縮空気３２および燃料１４を混合気３４として燃焼器１６内へと噴射してもよい。あるいは、圧縮空気３２および燃料１４は、混合および燃焼のため、燃焼器内へと直接噴射されてもよい。
【００１６】
図示されるように、タービンシステム１０は、タービン１８に光学的に結合された撮像システム３６を含む。図示される実施形態では、撮像システム３６は、タービン１８内に通じるビューイングポート３９と波長選択デバイス４０との間に延在する光学接続部３８（例えば、光ファイバケーブル、光導波路など）を含む。詳細に後述するように、波長選択デバイス４０は、タービン構成部品の広波長域画像を受け取り、広波長域画像を複数の狭波長域画像に分割するように構成される。波長選択デバイス４０に光学的に結合された検出器アレイ４２は、狭波長域画像それぞれを受け取り、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力するように構成される。図示される実施形態では、検出器アレイ４２は、信号を受け取り、信号に基づいてタービン構成部品の二次元温度マップを計算するように構成されたコントローラ４４に通信可能に結合される。詳細に後述するように、撮像システム３６は複数の狭波長域画像を取得するので、タービン構成部品の二次元の推定実効放射率マップが生成されてもよく、それによって、単一の波長域の強度を測定する構成よりも正確な温度測定がもたらされる。それに加えて、撮像システム３６は二次元温度マップを生成するので、タービン構成部品全体にわたる温度勾配が測定されてもよく、それによって、構成部品の平均温度のみを測定する構造に比べて、構成部品の応力に関する付加的な情報が提供される。
【００１７】
図２は、撮像システム３６によって監視することができる様々なタービン構成部品を示す、タービン部分の断面図である。図示されるように、燃焼器１６からの排気ガス／燃焼生成物４６は、軸線方向４８および／または円周方向５０でタービン１８に流れ込む。図示されるタービン１８は少なくとも２段を含み、その最初の２段が図２に示される。他のタービン構造は、より多数またはより少数のタービン段を含んでもよい。例えば、タービンは、１段、２段、３段、４段、５段、６段以上のタービン段を含んでもよい。第１のタービン段は、タービン１８を中心にして円周方向５０でほぼ均等に間隔を空けられたベーン５２およびブレード５４を含む。第１段のベーン５２は、タービン１８に堅く取り付けられ、燃焼ガスをブレード５４に方向付けるように構成される。第１段のブレード５４は、ブレード５４を通って流れる排気ガス４６によって駆動されて回転するロータ５６に取り付けられる。次いで、ロータ５６は、圧縮器２２および負荷２６を駆動するシャフト１９に結合される。次に、排気ガス４６は、第２段のベーン５８および第２段のブレード６０を通って流れる。第２段のブレード６０もロータ５６に結合される。排気ガス４６が各段を通って流れると、ガスからのエネルギーがロータ５６の回転エネルギーに変換される。各タービン段を通過した後、排気ガス４６は軸線方向４８でタービン１８を出る。
【００１８】
図示される実施形態では、第１段のベーン５２はそれぞれ放射方向６４で端壁６２から外向きに延在する。端壁６２は、熱排気ガス４６がロータ５６に入るのを阻止するように構成される。同様の端壁が、第２段のベーン５８、および存在する場合はそれに続く下流側のベーンに隣接して存在してもよい。同様に、第１段のブレード５４はそれぞれ放射方向６４でプラットフォーム６６から外向きに延在する。理解されるように、プラットフォーム６６はブレード５４をロータ５６に結合するシャンク６８の一部である。シャンク６８はまた、熱排気ガス４６がロータ５６に入るのを阻止するように構成されたシール、すなわちエンジェルウィング７０を含む。同様のプラットフォームおよびエンジェルウィングが、第２段のブレード６０、および存在する場合はそれに続く下流側のブレードに隣接して存在してもよい。さらに、シュラウド７２は、第１段のブレード５４から放射方向外向きに配置される。シュラウド７２は、ブレード５４を迂回する排気ガス４６の量を最小限に抑えるように構成される。迂回するガスからのエネルギーはブレード５４によって捕捉されず、回転エネルギーに転換されないので、ガスの迂回は望ましくない。ガスタービンエンジン１０のタービン１８内の構成部品を監視することに関連して、撮像システム３６について後述するが、撮像システム３６は、蒸気もしくは別の作動流体がタービンブレードを通過して動力や推力を供給するタービンなど、他の回転機械類および／または往復機械類内の構成部品を監視するのに用いられてもよいことを理解されたい。
【００１９】
理解されるように、タービン１８内の様々な構成部品（例えば、ベーン５２および５８、ブレード５４および６０、端壁６２、プラットフォーム６６、エンジェルウィング７０、シュラウド７２など）は、燃焼器１６からの熱排気ガス４６に暴露されることになる。その結果、タービン１８の動作中における特定の構成部品の温度を測定して、温度が所望範囲内にとどまっていることを確保し、かつ／または構成部品内の熱応力を監視するのが望ましいことがある。例えば、撮像システム３６は、第１段のタービンブレード５４の二次元温度マップを決定するように構成されてもよい。理解されるように、二次元温度マップは、各ブレード５４全体にわたる温度勾配を決定し、それによってブレード５４内の熱応力の計算を容易にするのに利用されてもよい。
【００２０】
温度はブレード５４の表面全体にわたって変動することがあるので、図示される実施形態は、ブレード５４の異なる領域に向けて方向付けられた３つのビューイングポート３９を含む。３つの光学接続部３８は、ビューイングポート３９を波長選択デバイス４０に光学的に結合する。図示されるように、第１の光学接続部６９は、ブレード５４の上流部分の画像を波長選択デバイス４０に伝達するように構成され、第２の光学接続部７１は、ブレード５４の円周側の画像を波長選択デバイス４０に伝達するように構成され、第３の光学接続部７３は、ブレード５４の下流部分の画像を波長選択デバイス４０に伝達するように構成される。ビューイングポート３９は、ビューイングポート３９をブレード５４の所望領域に向けて方向付けるため、軸線方向４８、円周方向５０、および／または放射方向６４で角度が付けられてもよい。代替実施形態では、第１段のブレード５４の画像を得るのに、より多数またはより少数のビューイングポート３９および光学接続部３８が用いられてもよい。例えば、特定の実施形態は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ以上のビューイングポート３９とそれに対応する数の光学接続部３８を用いて、ブレード５４の画像を波長選択デバイス４０に伝達してもよい。理解されるように、より多数のビューイングポート３９および光学接続部３８が用いられるほど、監視することができるブレード５４の領域がより多数になる。上述したように、光学接続部３８は、例えば、光ファイバケーブルまたは光学撮像システム（例えば、剛性の撮像光導波路システム）を含んでもよい。また、特定の実施形態は光学接続部３８を省略してもよく、波長選択デバイス４０はビューイングポート３９に直接光学的に結合されてもよいことを理解されたい。
【００２１】
図示される実施形態では、ビューイングポート３９は第１段のブレード５４に向けて方向付けられるが、代替実施形態では、ビューイングポート３９は他のタービン構成部品に向けて方向付けられてもよいことを理解されたい。例えば、１つもしくは複数のビューイングポート３９は、第１段のベーン５２、第２段のベーン５８、第２段のブレード６０、端壁６２、プラットフォーム６６、エンジェルウィング７０、シュラウド７２、またはタービン１８内の他の構成部品に向けて方向付けられてもよい。さらなる実施形態は、タービン１８内の複数の構成部品に向けて方向付けられたビューイングポート３９を含んでもよい。第１段のブレード５４と同様に、撮像システム３６は、ビューイングポート３９の視野内の各構成部品について、二次元温度マップを決定してもよい。このようにして、様々なタービン構成部品内の熱応力を測定することができ、それによって、タービンシステム１０の動作パラメータを調整し、かつ／または保守点検の間隔を決定するのに使用することができるデータが操作者に提供される。
【００２２】
上述したように、光学接続部３８（例えば、光ファイバケーブル、光導波路など）は、タービン１８からの画像を波長選択デバイス４０に伝達する。波長選択デバイス４０は、タービン構成部品の広波長域画像を受け取り、広波長域画像を複数の狭波長域画像に分割するように構成される。波長選択デバイス４０に光学的に結合された検出器アレイ４２は、狭波長域画像それぞれを受け取り、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力するように構成される。検出器アレイ４２は、ある期間にわたって複数の画像を取得するように構成されてもよい。理解されるように、上述した第１段のブレード５４などの特定のタービン構成部品は、タービン１８の円周方向５０に沿って高速で回転することがある。その結果、そのような構成部品の画像を取得するため、検出器アレイ４２は、各構成部品のほぼ静止した画像をコントローラ４４に提供するのに十分な周波数で動作するように構成されてもよい。例えば、特定の実施形態では、検出器アレイ４２は、約１００，０００、２００，０００、４００，０００、６００，０００、８００，０００、または１，０００，０００Ｈｚ以上を超える周波数で、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力するように構成されてもよい。さらなる実施形態では、検出器アレイ４２は、約１０、５、３、２、１、または０．５マイクロ秒以下よりも短い積分時間で、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力するように構成されてもよい。このようにして、回転しているタービン構成部品それぞれについて二次元温度マップを生成することができる。
【００２３】
特定の実施形態では、光学接続部３８は、波長選択デバイス４０内のマルチプレクサに結合されて、検出器アレイ４２に各観察点からの画像を提供してもよい。理解されるように、各光学接続部３８からの画像は空間または時間的に多重化されてもよい。例えば、マルチプレクサが画像を空間的に多重化するように構成された場合、各画像は検出器アレイ４２の異なる部分上に投射されてもよい。この構成では、第１の光学接続部６９からの画像は検出器アレイ４２の上側部分に向けて方向付けられてもよく、第２の光学接続部７１からの画像は検出器アレイ４２の中央部分に向けて方向付けられてもよく、第３の光学接続部７３からの画像は検出器アレイ４２の下側部分に向けて方向付けられてもよい。その結果、検出器アレイ４２は、３分の１の分解能で各画像を取得してもよい。換言すれば、空間分解能は空間的に多重化される信号の数に反比例する。理解されるように、分解能がより低いほど、コントローラ４４に提供されるタービン構成部品の空間的範囲は高分解能の場合よりも低くなる。したがって、空間的に多重化される信号の数は、コントローラ４４がタービン構成部品の所望の二次元温度マップを確立するために十分な最小分解能によって限定されてもよい。
【００２４】
あるいは、光学接続部３８によって提供される画像は時間的に多重化されてもよい。例えば、検出器アレイ４２は、検出器アレイ４２の全分解能を使用して、各光学接続部３８からの画像を代替的に取得してもよい。この技術を使用して、検出器アレイ４２の全分解能が利用されてもよいが、取得周波数は走査される観察点の数に比例して低減されることがある。例えば、２つの観察点が走査され、検出器アレイ周波数が１００，０００Ｈｚの場合、検出器アレイ４２は５０，０００Ｈｚで各観察点からの画像を走査することしかできない。したがって、時間的に多重化される信号の数は所望の走査周波数によって限定されてもよい。
【００２５】
図３は、広波長域画像を複数の狭波長域画像に変換するのに複数のダイクロイックミラーを用いる波長選択デバイス４０の一実施形態の概略図である。図示されるように、撮像システム３６は第１段のタービンブレード５４に向けて方向付けられる。しかし、代替実施形態では、撮像システム３６は、他のタービン構成部品（例えば、ベーン５２および５８、ブレード６０、端壁６２、プラットフォーム６６、エンジェルウィング７０、シュラウド７２など）に向けて方向付けられてもよいことを理解されたい。理解されるように、電磁放射がブレード５４から放射され、撮像システム３６によって広波長域画像７４として取得されてもよい。そのような画像７４は、電磁スペクトルの赤外領域、可視領域、および／または紫外領域内の波長を有する放射を含んでもよい。
【００２６】
燃焼生成物４６がビューイングポート３９とブレード５４との間を流れることがあるので、特定の波長域のみが撮像システム３６に送信されてもよい。例えば、水蒸気および二酸化炭素などの特定の燃焼生成物種は、広範囲の波長にわたって放射を吸収し放射する。結果として、波長のうち一部のみがブレード５４によって放射された放射は、十分な強度で撮像システム３６に達し、燃焼生成物から放射された放射による干渉は、正確な強度測定に対しては無視できる程度である。その結果、撮像システム３６は、著しい吸収または干渉を伴わずに燃焼生成物４６を通過する傾向がより高い、特定波長の強度を測定するように構成されてもよい。例えば、可視スペクトルの赤色部分内および／または近赤外スペクトル内の波長は、他の周波数範囲よりも少ない吸収で燃焼生成物４６を通過してもよい。したがって、特定の実施形態は、そのような周波数範囲を温度決定に利用してもよい。しかし、代替実施形態は、可視、赤外、および／または紫外スペクトルの他の部分内の電磁放射の強度を測定してもよいことを理解されたい。
【００２７】
理解されるように、構成部品の温度は、特定の波長で構成部品から放射される電磁放射の強度を測定することによって決定されてもよい。例えば、放射率が１であると仮定すると（黒体を仮定）、測定された放射強度から温度を計算するのにプランクの法則が利用されてもよい。しかし、実際の構成部品は１未満の放射率を有することがあるので、特定の高温測定システムは固定の放射率値を仮定する。放射率は温度および波長を含む多数の因子に基づいて変動することがあるので、そのような仮定は不正確な温度測定をもたらすことがある。例えば、タービン構成部品の放射率は、燃焼生成物４６からの残留物が構成部品上に蓄積するにつれて変動することがある。それに加えて、残留物および／または他の残屑がビューイングポート３９上に積層し、それによって構成部品から放射される放射強度が低減されることがある。さらに、煤煙などの燃焼生成物はまた、構成部品からの放射信号を汚染することがある。その結果、撮像システム３６は、広波長域画像を複数の狭波長域画像に分割し、各狭波長域画像の強度マップを測定するように構成される。そのような構成では、より正確な温度を決定できるように、コントローラ４４は、多チャネルアルゴリズムを介して、タービン構成部品の推定実効放射率を計算することが可能であってもよい。それに加えて、検出器アレイ４２およびコントローラ４４はタービン構成部品（例えば、第１段のタービンブレード５４）の二次元温度マップを提供するように構成されるので、構成部品内の熱応力は、タービン構成部品全体にわたる熱勾配を測定することによって決定されてもよい。
【００２８】
図示されるように、広波長域画像７４は最初に、ブレード５４から放射された放射を平行ビーム７８に変換する光コリメータ７６を通過する。次に、平行ビーム７８は一連のダイクロイックミラー８０、８２、８４、および８６を通過し、そこで広波長域画像７４は一連の狭波長域画像に変換される。理解されるように、ダイクロイックミラーは、所望の波長範囲の放射を反射するとともに残りの放射を通過させるように構成された反射面を含む。具体的には、第１のダイクロイックミラー８０は、狭波長域を有する放射を反射するように構成されたコーティング８８を含む。例えば、反射された放射は、約５０、４０、３０、２０、１０、５、３、または１ｎｍ以下の波長範囲を有してもよい。第１のダイクロイックミラー８０を通過する放射９２は、第１のダイクロイックミラー８０によって反射された波長を除く平行ビーム７８の各波長を含む波長範囲を有してもよい。
【００２９】
次に、狭波長域画像９０に対応する放射は、放射を検出器アレイ４２に向けて方向付けるように構成された、ミラーまたはプリズムなどの光学素子９４を通過してもよい。検出器アレイ４２に達する前に、放射は、狭波長域画像９０を検出器アレイ４２上に集光するレンズ９６を通過してもよい。特定の実施形態では、光学素子９４および／またはレンズ９６は、画像９０の波長域をさらに狭めるように構成されたフィルタを含んでもよい。例えば、光学素子９４および／またはレンズ９６は、波長範囲を約５０、４０、３０、２０、１０、５、３、または１ｎｍ以下に狭めてもよい。
【００３０】
第１のダイクロイックミラー８０によって反射されなかった波長を有する放射９２は、第１のミラー８０を通過し、第２のダイクロイックミラー８２に入射することになる。第１のダイクロイックミラー８０と同様に、第２のミラー８２は、狭波長域を有する放射を反射するとともに残りの波長の通過を容易にするように構成される。次に、反射された放射は、第１のダイクロイックミラー８０に関して上述した反射された放射と同様のやり方で、検出器アレイ４２に向けて方向付けられてもよい。ダイクロイックミラー８４および８６は、同様のやり方で機能して、２つの追加の狭波長域画像に対応する放射を検出器アレイ４２に提供してもよい。この構成では、検出器アレイ４２は、異なる波長範囲をそれぞれ有する４つの狭波長域画像９０を受け取ることになる。図示される実施形態では、４つのダイクロイックミラー８０、８２、８４、および８６を用いて広波長域画像７４が４つの狭波長域画像９０に分割されるが、代替実施形態では、より多数またはより少数のダイクロイックミラーが用いられてもよいことを理解されたい。例えば、特定の実施形態は、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ以上のダイクロイックミラーを含んで、広波長域画像７４を対応する数の狭波長域画像９０に分割してもよい。
【００３１】
上述したように、レンズ９６は、狭波長域画像９０を検出器アレイ４２上に集光するように構成される。図示される構成では、各狭波長域画像９０の二次元強度マップを示す信号を出力するのに単一の検出器アレイ４２が用いられる。その結果、各レンズ９６は、各狭波長域画像９０を検出器アレイ４２の重なり合わない各領域上に集光するように構成される。このようにして、検出器アレイ４２は各狭波長域画像９０の強度マップを監視することができる。しかし、各二次元強度マップの分解能は、検出器アレイ４２の分解能をアレイ４２に入射される狭波長域画像９０の数で割ったものにほぼ等しくてもよいことを理解されたい。したがって、各二次元強度マップの分解能は狭波長域画像９０の数に反比例する。
【００３２】
特定の実施形態では、各狭波長域画像９０に対して高分解能の強度マップを生成するのに複数の検出器アレイ４２が用いられてもよい。例えば、各狭波長域画像９０は別個の検出器アレイ４２上に集光されてもよい。あるいは、狭波長域画像９０の第１の部分（例えば、２）は第１の検出器アレイ４２上に集光されてもよく、狭波長域画像９０の第２の部分（例えば、２）は第２の検出器アレイ４２上に集光されてもよい。そのような構成は、各狭波長域画像９０に対する二次元強度マップの分解能を増加させ、それによってより詳細な二次元温度マップを提供してもよい。温度マップの分解能がより高いほど、監視されたタービン構成部品（例えば、第１段のタービンブレード５４）と関連する熱応力の表示をより正確にすることができる。しかし、理解されるように、複数の検出器アレイ４２を用いる撮像システム３６のコストは、単一のアレイ４２を用いる撮像システム３６よりも高くなることがある。
【００３３】
図４は、広波長域画像７４を複数の狭波長域画像に変換するのに画像スプリッタおよび複数のフィルタを用いる波長選択デバイス４０の代替実施形態の概略図である。図示されるように、第１段のタービンブレード５４からの放射は、広波長域画像７４を画像スプリッタ９８上に投射する。画像スプリッタ９８は、広波長域画像７４を複数の複製画像１００に分割する、一連のレンズ、プリズム、ミラー、ならびに／または他の反射および／もしくは屈折光学部品を含んでもよい。理解されるように、各複製画像１００は広波長域画像７４とほぼ同様のスペクトル内容（例えば、波長範囲）を含む。それに加えて、各複製画像１００の分解能および視野は広波長域画像７４とほぼ同様であってもよい。しかし、各複製画像１００の強度は、画像スプリッタ９８によって生成される複製画像１００の数に反比例してもよいことを理解されたい。例えば、図示される実施形態の画像スプリッタ９８は４つの複製画像１００を生成するので、各複製画像１００の強度は広波長域画像７４の強度の約２５％であってもよい。代替実施形態では、より多数またはより少数の複製画像１００（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、もしくはそれより多数）が生成されてもよいが、複製画像１００の最大数は検出器アレイ４２の感度によって限定されてもよいことを理解されたい。例えば、検出器アレイ４２上に投射される画像の強度は、コントローラ４４がタービンブレード５４の二次元温度マップを生成するのに十分であってもよい。
【００３４】
各複製画像１００に対応する放射は、放射を個々のフィルタ１０４に向けて方向付けるように構成された、ミラーまたはプリズムなどの光学素子１０２を通して方向付けられる。各フィルタ１０４は、狭波長域の通過を容易にするとともに残りの波長の通過を阻止するように構成されてもよい。例えば、特定の実施形態では、各フィルタ１０４は、約５０、４０、３０、２０、１０、５、３、または１ｎｍ以下の範囲を有する波長域の通過を容易にするように構成されてもよい。それに加えて、各フィルタ１０４は、検出器アレイ４２に向けて投射される複数の狭波長域画像１０６を確立するため、異なる波長範囲の通過を容易にしてもよい。図示される実施形態では、４つの狭波長域画像１０６を確立するのに４つのフィルタ１０４が用いられるが、代替実施形態では、より多数またはより少数のフィルタ１０４が用いられてもよいことを理解されたい。例えば、特定の実施形態は、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ以上のフィルタ１０４を含んで、対応する数の狭波長域画像１０６を確立してもよい。
【００３５】
フィルタ１０４を通過した後、各狭波長域画像１０６に対応する放射は、放射を検出器アレイ４２に向けて方向付ける第２の光学素子１０８を通過する。第２の光学素子１０８と検出器アレイ４２との間に配置されたレンズ１１０は、狭波長域画像１０６を検出器アレイ４２上に集光する。図示される構成では、各狭波長域画像１０６の二次元強度マップを示す信号を出力するのに単一の検出器アレイ４２が用いられる。上述したように、各狭波長域画像１０６は単一の検出器アレイ４２上に投射されるので、各二次元強度マップの分解能は、検出器アレイ４２の分解能をアレイ４２上に入射する狭波長域画像９０の数で割ったものにほぼ等しくてもよい。その結果、特定の実施形態は、各狭波長域画像１０６に対するより高分解能の強度マップを生成するのに複数の検出器アレイ４２を用いてもよい。そのような実施形態は、各狭波長域画像１０６に対する二次元強度マップの分解能を増加させ、それによってより詳細な二次元温度マップを提供してもよい。温度マップの分解能がより高いほど、監視されたタービン構成部品（例えば、第１段のタービンブレード５４）と関連する熱応力の表示をより正確にすることができる。しかし、理解されるように、複数の検出器アレイ４２を用いる撮像システム３６のコストは、単一のアレイ４２を用いる撮像システム３６よりも高くなることがある。
【００３６】
図５は、広波長域画像を複数の狭波長域画像に変換するのに多チャネル波長分離プリズム１１２を含む波長選択デバイス４０のさらなる実施形態の概略図である。図示されるように、波長分離プリズム１１２は、第１の波長を分離するように構成された第１のプリズム１１４と、第２の波長を分離するように構成された第２のプリズム１１６と、残りの波長の通過を容易にするように構成された第３のプリズム１１８とを含む。図示される実施形態では、第１のプリズム１１４は、狭波長域内の放射を反射するとともに残りの波長の通過を容易にするように構成されたコーティング１２０を含む。例えば、特定の実施形態では、反射された放射は、約５０、４０、３０、２０、１０、５、３、または１ｎｍ以下の波長範囲を有してもよい。上述したダイクロイックミラー構成と同様に、反射された放射と関連する狭波長域画像１２２は検出器アレイ１２４上に投射されるので、検出器アレイ１２４は、狭波長域画像１２２の強度マップを示す信号を出力してもよい。図示されるように、反射された放射はさらに、検出器アレイ１２４上に投射される前に、第１のプリズム１１４の非コーティング面１２５に反射される（例えば、全内部反射によって）。
【００３７】
次に、コーティング１２０によって反射されなかった波長を含む放射１２６は第２のプリズム１１６に入り、そこで、第２のコーティング１２８が、狭波長域内の放射を反射するとともに残りの波長の通過を容易にする。第１のコーティング１２０と同様に、第２のコーティング１２８は、約５０、４０、３０、２０、１０、５、３、または１ｎｍ以下の波長範囲を有する放射を反射してもよい。図示されるように、反射された放射と関連する狭波長域画像１３０は検出器アレイ１３２上に投射されるので、検出器アレイ１３２は、狭波長域画像１３０の強度マップを示す信号を出力してもよい。検出器アレイ１３２上に投射される前に、放射は、第１および第２のプリズム１１４および１１６の間の間隙１３４に隣接した第２のプリズム１１６の非コーティング面１３３に反射される（例えば、全内部反射によって）。このようにして、狭波長域画像１３０を検出器アレイ１３２上に適切に投射させることができる。
【００３８】
特定の実施形態では、第２のコーティング１２８を通過する放射は狭波長範囲を含んでもよい。そのような実施形態では、狭波長域画像１３６と関連する放射は、第３のプリズム１１８を通過し、検出器アレイ１３８上に直接投射されてもよい。代替実施形態では、第２のコーティング１２８を通過する放射は広波長範囲を含んでもよい。そのような実施形態では、放射が、図４を参照して上述したフィルタ１０４と同様のフィルタを通過して、所望の狭波長域画像１３６を確立してもよい。その結果、多チャネル波長分離プリズム１１２は、個々の検出器アレイ１２４、１３２、および１３８上に投射されうる複数の狭波長域画像１２２、１３０、および１３６を生成するように機能することができる。
【００３９】
図示される実施形態では、広波長域画像７４は３つの狭波長域画像に分離されるが、代替実施形態は、広波長域画像７４をより多数またはより少数の狭波長域画像に分離するように構成された多チャネル波長分離プリズムを用いてもよいことを理解されたい。例えば、特定の実施形態では、多チャネル波長分離プリズムは、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ以上の狭波長域画像を作成するように構成されてもよい。それに加えて、図示される実施形態は、各狭波長域画像に対して別個の検出器アレイを用いるが、代替実施形態は、画像をすべて受け取るように構成された単一の検出器アレイを含んでもよいことを理解されたい。例えば、特定の実施形態では、各狭波長域画像と関連する放射を単一の検出器アレイに向けて方向付けるように構成された光学素子が用いられてもよい。さらなる実施形態は、狭波長域画像１２２、１３０、および／または１３６の波長範囲をさらに狭めるため、多チャネル波長分離プリズム１１２と検出器アレイ１２４、１３２、および／または１３８との間に配置された、図４を参照して上述したフィルタ１０４などのフィルタを含んでもよい。
【００４０】
図６は、広波長域画像７４を複数の狭波長域画像に変換するのに複数の狭波長域フィルタを有するフィルタマスクを含む波長選択デバイス４０のさらに別の実施形態の概略図である。図示される実施形態では、検出器アレイ４２および波長選択デバイス４０は、広波長域画像７４を受け取り、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力する単一のユニット１４０の形に組み合わされる。組み合わされたユニット１４０は、フィルタマスク１４２およびそれに対応する検出器アレイ１４４を含む。図示されるように、フィルタマスク１４２は、狭波長範囲の通過を容易にするとともに残りの波長の通過を阻止するようにそれぞれ構成された複数のフィルタ１４６を含む。図示される実施形態は４つの異なるフィルタ構成を含む。第１のフィルタ構成１４８は、λ１として指定される第１の波長範囲の通過を容易にするように構成され、第２のフィルタ構成１５０は、λ２として指定される第２の波長範囲の通過を容易にするように構成され、第３のフィルタ構成１５２は、λ３として指定される第３の波長範囲の通過を容易にするように構成され、第４のフィルタ構成１５４は、λ４として指定される第４の波長範囲の通過を容易にするように構成される。図４を参照して上述したフィルタ１０４と同様に、各フィルタ構成１４８、１５０、１５２、および１５４は、約５０、４０、３０、２０、１０、５、３、１ｎｍ以下の波長範囲を有する放射の通過を容易にするように構成されてもよい。
【００４１】
図示されるフィルタマスク１４２は、４つの異なるフィルタ構成１４８、１５０、１５２、および１５４を含むが、代替実施形態はより多数またはより少数のフィルタ構成を含んでもよいことを理解されたい。例えば、特定の実施形態は、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ以上のフィルタ構成を含んで、対応する数の波長範囲の通過を容易にすることができる。さらなる実施形態では、特定のフィルタ１４６は、フィルタ上に入射するほぼすべての波長の通過を容易にするように構成されてもよい。このようにして、検出器アレイ１４４の特定の要素を広波長域画像７４に露出させることができる。図示される実施形態では、フィルタ構成１４８、１５０、１５２、および１５４は、フィルタマスク１４２内で一連の２×２個の四角として配列される。代替実施形態はフィルタ構成の他のパターンを用いてもよいことを理解されたい。例えば、各フィルタ構成は交互の行または交互の列に沿って配列されてもよい。例えば、フィルタマスク１４２の第１の列は第１の構成１４８のフィルタを含んでもよく、第２の列は第２の構成１５０のフィルタを含んでもよく、第３の列は第３の構成１５２のフィルタを含んでもよく、第４の列は第４の構成１５４のフィルタを含んでもよく、そのパターンをフィルタマスク１４２全体にわたって繰り返してもよい。
【００４２】
図示されるように、フィルタマスク１４２は、各フィルタ１４６が対応する検出器要素１５６に隣接して配置されるようにして、検出器アレイ１４２と位置合わせされる。このようにして、各検出器要素１５６は、個々のフィルタ１４６を通過する放射に対応する波長範囲を有する狭波長域信号を受け取る。図示される実施形態では、第１の構成１４８のフィルタは第１の検出器要素１５８と位置合わせされ、第２の構成１５０のフィルタは第２の検出器要素１６０と位置合わせされ、第３の構成１５２のフィルタは第３の検出器要素１６２と位置合わせされ、第４の構成１５４のフィルタは第４の検出器要素１６４と位置合わせされる。このようにして、Ｐ１として指定される第１の検出器１５８はλ１の波長範囲を有する信号を受け取り、Ｐ２として指定される第２の検出器１６０はλ２の波長範囲を有する信号を受け取り、Ｐ５として指定される第３の検出器１６２はλ３の波長範囲を有する信号を受け取り、Ｐ６として指定される第４の検出器１６４はλ４の波長範囲を有する信号を受け取る。フィルタパターンはフィルタマスク１４２全体を通して繰り返すので、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ９、およびＰ１１として指定される検出器要素は、λ１の波長範囲を有する信号を受け取ることになり、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ１０、およびＰ１２として指定される検出器要素は、λ２の波長範囲を有する信号を受け取ることになり、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ１３、およびＰ１５として指定される検出器要素は、λ３の波長範囲を有する信号を受け取ることになり、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１４、およびＰ１６として指定される検出器要素は、λ４の波長範囲を有する信号を受け取ることになる。その結果、各狭波長域画像が検出器アレイ１４４全体にわたって分布されることになる。
【００４３】
図示される実施形態は、４×４のフィルタマスク１４２および４×４の検出器アレイ１４４を用いるが、代替実施形態は、それよりも大幅に大きいフィルタマスク１４２および検出器アレイ１４４を用いてもよいことを理解されたい。例えば、特定のフィルタマスク１４２は数千の、またはさらには数百万のフィルタ１４６を含んでもよく、検出器アレイ１４４はそれに対応する数の検出器要素１５６を含んでもよい。理解されるように、二次元強度マップの分解能は、検出器アレイ１４４内に用いられる検出器要素１５６の数に少なくとも部分的に依存する。
【００４４】
上述したように、各狭波長域画像は検出器アレイ１４４全体にわたって分布される。その結果、検出器アレイ１４４は、フィルタマスク１４２の構成に基づいて画像を再構成することによって各狭波長域画像の二次元強度マップを確立するように構成された、画像プロセッサ１６８に通信可能に結合される。例えば、図示される実施形態では、画像プロセッサ１６８は、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ９、およびＰ１１として指定される検出器要素１５６から受け取られる信号を組み合わせることによって、λ１の波長範囲を有する第１の狭波長域画像１７０を再構成してもよい。同様に、画像プロセッサ１６８は、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ１０、およびＰ１２として指定される検出器要素１５６から受け取られる信号を組み合わせることによって、λ２の波長範囲を有する第２の狭波長域画像１７２を再構成してもよい。それに加えて、画像プロセッサ１６８は、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ１３、およびＰ１５として指定される検出器要素１５６から受け取られる信号を組み合わせることによって、λ３の波長範囲を有する第３の狭波長域画像１７４を再構成してもよい。さらに、画像プロセッサ１６８は、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１４、およびＰ１６として指定される検出器要素１５６から受け取られる信号を組み合わせることによって、λ４の波長範囲を有する第４の狭波長域画像１７６を再構成してもよい。このようにして、４つの二次元強度マップがコントローラ４４に出力されることになるので、コントローラ４４は、第１段のタービンブレード５４の二次元温度マップを生成してもよい。
【００４５】
さらなる実施形態では、検出器アレイ１４４の異なる領域は、様々な時間に狭波長域画像を受け取るように構成されてもよい。例えば、左上の２×２の領域（要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５、およびＰ６）は第１の時間間隔に画像を受け取ってもよく、右上の２×２の領域（要素Ｐ３、Ｐ４、Ｐ７、およびＰ８）は第２の時間間隔に画像を受け取ってもよく、左下の２×２の領域（要素Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１３、およびＰ１４）は第３の時間間隔に画像を受け取ってもよく、右下の２×２の領域（要素Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１５、およびＰ１６）は第４の時間間隔に画像を受け取ってもよい。フィルタ１４６内に組み込まれるか、またはフィルタマスク１４２と検出器アレイ１４４との間に配置されるシャッター機構は、所望の時間間隔に達するまで、検出器アレイ１４４の各領域への放射を選択的に阻止する役割を果たすことができる。理解されるように、シャッター機構は、機械的もしくは電気機械的デバイス、または例えば電子制御の偏光フィルタであってもよい。特に時間間隔を調整することによって、検出器アレイ１４４は、ブレード５４が視野を通して回転するにつれて、タービンブレード５４の複数の透視図を取得してもよい。例えば、時間間隔は、約５０００、２０００、１０００、５００、または１００ナノ秒以下であってもよい。
【００４６】
図７は、タービン構成部品の二次元温度マップを決定する方法１７８のフローチャートである。最初に、ブロック１８０によって表されるように、タービン構成部品の広波長域画像を受け取る。次に、ブロック１８２によって表されるように、広波長域画像を複数の狭波長域画像に分割する。上述したように、そのような波長分割動作は、図３に示されるような一連のダイクロイックミラー８０、８２、８４、および８６、図４に示されるような画像スプリッタ９８および一連のフィルタ１０４の組み合わせ、図５に示されるような多チャネル波長分離プリズム１１２、図６に示されるようなフィルタマスク１４２、または他の任意の適切な波長選択デバイス４０によって行われてもよい。次に、ブロック１８４によって表されるように、各狭波長域画像の二次元強度マップを示す信号を出力する。上述したように、各狭波長域画像を、それを表す信号に変換するプロセスは、１つまたは複数の検出器アレイ４２によって行われてもよい。最後に、ブロック１８６によって表されるように、タービン構成部品の二次元温度マップを決定する。上述したように、コントローラ４４は複数の狭波長域画像を受け取るので、コントローラ４４は、単一の狭波長域画像に基づいて温度を計算する高温測定システムに比べてより正確な温度を決定できるように、タービン構成部品の推定実効放射率を計算することが可能であってもよい。それに加えて、検出器アレイ４２およびコントローラ４４はタービン構成部品の二次元温度マップを提供するように構成されるので、タービン構成部品全体にわたる熱勾配を測定することによって、構成部品内の熱応力が決定されてもよい。
【００４７】
本書面による説明は、最良の形態を含む本発明を開示するとともに、あらゆるデバイスまたはシステムの作成および使用ならびにあらゆる組み込まれた方法の実施を含む、当業者による本発明の実施を可能にするため、実施例を使用している。本発明の特許性を有する範囲は、請求項によって定義され、当業者には想到される他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、請求項の文言から逸脱しない構造的要素を有する場合、または請求項の文言から実質的に逸脱しない等価の構造的要素を含む場合、請求項の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ガスタービンシステム
１２  燃料噴射器
１４  燃料供給部
１６  燃焼器
１８  タービン
１９  シャフト
２０  排気出口
２２  圧縮器
２４  吸気口
２６  負荷
３０  空気
３２  圧縮空気
３４  混合気
３６  撮像システム
３８  光学接続部
３９  ビューイングポート
４０  波長選択デバイス
４２  検出器アレイ
４４  コントローラ
４６  排気ガス
４８  軸線方向
５０  円周方向
５２  第１段のベーン
５４  第１段のブレード
５６  タービンロータ
５８  第２段のベーン
６０  第２段のブレード
６２  端壁
６４  放射方向
６６  プラットフォーム
６８  シャンク
６９  第１の光学接続部
７０  エンジェルウィング
７１  第２の光学接続部
７２  タービンシュラウド
７３  第３の光学接続部
７４  広波長域画像
７６  光コリメータ
７８  平行ビーム
８０  第１のダイクロイックミラー
８２  第２のダイクロイックミラー
８４  第３のダイクロイックミラー
８６  第４のダイクロイックミラー
８８  反射性コーティング
９０  狭波長域画像
９２  放射
９４  光学素子
９６  レンズ
９８  画像スプリッタ
１００  複製画像
１０２  光学素子
１０４  フィルタ
１０６  狭波長域画像
１０８  光学素子
１１０  レンズ
１１２  多チャネル波長分離プリズム
１１４  第１のプリズム
１１６  第２のプリズム
１１８  第３のプリズム
１２０  反射性コーティング
１２２  狭波長域画像
１２４  検出器アレイ
１２５  非コーティング面
１２６  放射
１２８  反射性コーティング
１３０  狭波長域画像
１３２  検出器アレイ
１３３  非コーティング面
１３４  間隙
１３６  狭波長域画像
１３８  検出器アレイ
１４０  検出器アレイ／波長選択デバイスユニット
１４２  フィルタマスク
１４４  検出器アレイ
１４６  フィルタ
１４８  第１のフィルタ構成
１５０  第２のフィルタ構成
１５２  第３のフィルタ構成
１５４  第４のフィルタ構成
１５６  検出器要素
１５８  第１の検出器要素
１６０  第２の検出器要素
１６２  第３の検出器要素
１６４  第４の検出器要素
１６８  画像プロセッサ
１７０  第１の狭波長域画像
１７２  第２の狭波長域画像
１７４  第３の狭波長域画像
１７６  第４の狭波長域画像
１７８  方法フローチャート
１８０  フローチャートを参照
１８２  フローチャートを参照
１８４  フローチャートを参照
１８６  フローチャートを参照
【図１】
2011209272.tif 000003
【図２】
2011209272.tif 000004
【図３】
2011209272.tif 000005
【図４】
2011209272.tif 000006
【図５】
2011209272.tif 000007
【図６】
2011209272.tif 000008
【図７】
2011209272.tif 000009
【外国語明細書】
2011209272000001.pdf