(57)【要約】      （修正有）【課題】光学的な炭化水素ガス組成物の監視のためのシステム、方法および装置の提供。【解決手段】本開示は、化合物種分化能力および機能を提供する、炭化水素ガス組成物監視のために構成される、分光システムおよび分光器に関する。ある実施形態では、本システムは、ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号から、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域（例えば、（ｉ）近赤外および（ｉｉ）中赤外波長領域のそれぞれにおける帯域を含むが、約８００ｎｍ〜約１２μｍのサブセットを網羅する帯域が使用されることができる）を識別し、２つまたはそれを上回る帯域は、連続的ではない（例えば、２つの帯域の最近傍端間には、少なくとも５０ｎｍの分離が存在する）。組み合わせられたスペクトルが、次いで、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域から形成され、炭化水素流体の構成物を識別および／または定量化するように処理される。【選択図】図２
2019215356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、“Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｇａｓ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ”と題された、２０１４年６月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／０１９，４０１号に対する優先権およびその利益を主張するものであり、該米国仮特許出願の全体を参照により本明細書中に援用する。
【０００２】
本発明は、概して、炭化水素ガス監視のための分光システムおよび分光器に関する。より具体的には、ある実施形態では、本発明は、他のタイプの燃料ガスを含む、天然ガスおよび他の類似するガス混合物の組成物監視のための、アルカンガスの種分化のための分光法システムに関する。より具体的には、ある実施形態では、本発明は、試料ガスの発熱量、エネルギー含有量、および／またはカロリー価、ならびにその化学組成物に由来する他の物理的および化学的性質を測定および／または監視するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
天然ガスおよび他の炭化水素燃料ガスの組成物は、多くの場合、そのエネルギー含有量、発熱量、比重、ウォッベ指数、および／または他の性質を判定するために識別される。組成物測定は、探査および採掘、精製所における製造プロセス中、売買取引中の品質保証／制御の一環として、ならびに電力または電気生成におけるその使用中に実施され得る。組成物は、典型的には、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）を使用して判定され、試料ガスの構成物の物理的分離が、細長いカラムを通してガス試料を流動させることによって実施される。試料ガスの構成物がＧＣカラムを通して移動した後、それらは、各化合物の濃度に比例する測定反応を提供する、検出器に到達する。現在のＧＣ技法の欠点は、（ｉ）長い分離時間、したがって、長い測定時間と、（ｉｉ）取得および維持することが高価であり得る、キャリアガスの要求と、（ｉｉｉ）頻繁な再較正を要求する、不良測定安定性とを含む。
【０００４】
さらに、炭化水素ガスは、近赤外および中赤外におけるいくつかの波長帯域における電磁光放射を吸収する。吸収信号は、例えば、Ｔａｃｋｅ  ｅｔ．  ａｌによる米国特許第６，５５５，８２０号およびＡｄｌｅｒ−Ｇｏｌｄｅｎ  ｅｔ．  ａｌによる米国特許第５，８２２，０５８号に説明されるように、試料炭化水素ガスのエネルギー含有量または発熱量との相関分析を実施するために使用され得る。市場における多くの製品は、現在まで、周囲または周辺空気中の可燃性ガスおよび蒸気の存在を判定するために、炭化水素ガスの赤外吸収信号を使用している。しかしながら、炭化水素ガス混合物の構成物のスペクトル種分化は、炭化水素スペクトルの重複する性質を考慮すると、困難なタスクである。図２は、具体的には、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍである、近赤外（ＮＩＲ）におけるＣ１−Ｃ４アルカンガスの例示的吸収スペクトルを示す。示されるように、個々の構成物は、一意の形状またはスペクトル特徴を有しているが、それらは、相互に有意に重複する。さらに、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４（エタン、プロパン、ならびにブタン）のスペクトルは、幅広く、相互の差別化特徴を限定している。
【０００５】
したがって、炭化水素ガスの組成物を監視するための改良された方法およびシステムの必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，５５５，８２０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８２２，０５８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、天然ガス、バイオガス、およびアルカンを含有する他の燃料ガス等の炭化水素ガスの組成物測定のための分光システムを提供する。分光システムは、約８００ｎｍ〜約１２μｍ（例えば、非分散赤外システム（ＮＤＩＲ）に対する約８００ｎｍ〜約１２μｍ、またはフーリエ変換赤外システム（ＦＴＩＲ）に対する約１．５μｍ〜約１２μｍ）の吸収測定値を採用する。メタン、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン等の混合物構成物は、スペクトル分解技法を介して種分化され、ある実施形態では、各構成物の濃度が、独立した測定チャネルまたは計器に報告される。
【０００８】
スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域が、スペクトル信号から識別される。組み合わせられたスペクトルが、次いで、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域から形成され、炭化水素ガス混合物の構成物を識別および／または定量化するように処理される。本技法は、驚くほど増加した正確度と、両方の種を含有する混合物において、類似するスペクトルを伴う２つの種、例えば、ｎ−ブタンとｎ−ペンタンとを区別する能力を提供することが見出されている。
【０００９】
光学ベースのセンサ／分析装置が、プロセスラインまたはパイプラインにおいて、オペレータの介入の必要性なく（遠隔展開を介して）、燃料ガスの組成物を判定し、ガスのリアルタイムの監視を可能にする。加えて、ある実施形態では、本システムは、キャリアガス、または他の消耗品、もしくは高価なインフラストラクチャをその動作のために要求しない。
【００１０】
一側面では、本発明は、炭化水素流体の構成物の種分化および／または定量的判定のための分光器システムを対象とし、分光器システムは、広帯域光源と、それを通して炭化水素流体が流動し、それを通して（またはそれに）光源からの光が通過する、ガス流セルと、ガス流セルを通して流動する炭化水素流体を通した透過（またはそれからの反射）後の光を受信し、連続的広帯域領域にわたって、または複数の離散波長帯域にわたって検出された光のスペクトル情報を示す、走査信号を生成するための光学検出器であって、走査は、約８００ｎｍ〜約１２μｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する範囲を網羅する、光学検出器と、プロセッサと、その上に命令を記憶し、命令は、実行されると、プロセッサに、ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号からのスペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域を識別することであって、２つまたはそれを上回る帯域は、非連続的である、ことと、炭化水素流体の１つまたはそれを上回る構成物（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つの構成物）を種分化および／または定量化するために、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域からのデータを処理することとを行わせる、非一過性コンピュータ可読媒体とを備える。
【００１１】
ある実施形態では、炭化水素流体は、天然ガス、天然ガス液、またはバイオガスである。ある実施形態では、炭化水素流体は、任意の組み合わせにおける種Ｃ１−Ｃ６のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。
【００１２】
ある実施形態では、広帯域光源は、黒体源および／または１つもしくはそれを上回るＬＥＤを含む。
【００１３】
ある実施形態では、本システムはさらに、広帯域光源から受信される光ビームを、複数の離散波長帯域に分割するための分光ユニットを備え、分光ユニットおよびガス流セルは、光ビームが広帯域光源から分光ユニットを通過し、次いで、分割されたビームがガス流セルを通過するように置かれる。ある実施形態では、本システムはさらに、広帯域光源から受信される光ビームを、複数の離散波長帯域に分割するための分光ユニットを備え、分光ユニットおよびガス流セルは、光が広帯域光源からガス流セルを、次いで、分光ユニットを通過するように置かれる。ある実施形態では、分光ユニットは、干渉フィルタアレイ、線形可変フィルタ（ＬＶＦ）、回折格子、走査干渉計、およびファブリーペローエタロンから成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える。
【００１４】
ある実施形態では、光学検出器は、広走査分光器を含む。ある実施形態では、光学検出器は、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光器を含む。ある実施形態では、光学検出器は、非分散赤外（ＮＤＩＲ）検出器を含む。
【００１５】
ある実施形態では、２つまたはそれを上回る帯域の２つの帯域の最近傍端間に、少なくとも５０ｎｍの分離が存在する。
【００１６】
ある実施形態では、命令は、プロセッサに、１３００ｎｍ〜１８００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第１の帯域と、１８５０ｎｍ〜２５００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第２の帯域とを識別させる。ある実施形態では、命令は、プロセッサに、約１５００ｎｍ〜約１７８０ｎｍに及ぶスペクトルデータの第１の帯域と、約１９００ｎｍ〜約２２００ｎｍに及ぶスペクトルデータの第２の帯域とを識別させる（例えば、「約」は、＋／−５０ｎｍを意味する）。
【００１７】
ある実施形態では、命令は、プロセッサに、ｎ−ペンタンを含む、炭化水素流体（例えば、炭化水素ガス）の１つまたはそれを上回る構成物を種分化および定量化させる。ある実施形態では、炭化水素流体は、ｎ−ペンタンと、ｎ−ブタンを含み、命令は、プロセッサに、少なくともｎ−ペンタンおよびｎ−ブタンを種分化ならびに定量化させる。ある実施形態では、炭化水素流体は、１．０％を上回らないｎ−ペンタンを含有する。ある実施形態では、炭化水素流体は、少なくとも５％のｎ−ブタンを含有する。
【００１８】
ある実施形態では、命令は、プロセッサに、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第１の帯域と、２１００ｎｍ〜２６００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第２の帯域とを識別させる。ある実施形態では、炭化水素流体は、少なくとも１個のＣ６またはそれよりも高次の種（例えば、ヘキサンまたはヘプタン）を含み、命令は、プロセッサに、Ｃ６またはそれよりも高次の種を種分化および定量化させる。
【００１９】
ある実施形態では、２つまたはそれを上回る帯域は、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの帯域を含み（例えば、「約」は、＋／−１００ｎｍを意味する）、命令は、プロセッサに、０．１％を上回らない濃度において存在する、炭化水素流体のある成分を種分化および定量化させる。
【００２０】
ある実施形態では、命令は、プロセッサに、少なくとも１つの成分の大量組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを識別させる。
【００２１】
ある実施形態では、２つまたはそれを上回る非連続的帯域は、少なくとも１つの近赤外帯域（例えば、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲である、もしくはそのサブセットである帯域、および／または約２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲である、もしくはそのサブセットである帯域）と、中赤外帯域（例えば、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの範囲である、またはそのサブセットである帯域）を含み、命令は、プロセッサに、少なくとも１つの成分の大量組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを識別させる。
【００２２】
ある実施形態では、命令は、プロセッサに、約１４００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複するスペクトルデータの一次帯域と、約１９００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する二次帯域とを識別させ、二次範囲は、炭化水素流体内のペンタン（例えば、ｎ−ペンタン）を識別および／または定量化するために使用され、一次範囲は、炭化水素流体内のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ならびにＣ４のうちの１つまたはそれを上回るものを識別および／または定量化するために使用される。
【００２３】
ある実施形態では、命令は、プロセッサに、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域から組み合わせられたスペクトルを形成させ、炭化水素流体の１つまたはそれを上回る構成物を識別および／または定量化するように組み合わせられたスペクトルを処理させる。
【００２４】
別の側面では、本発明は、炭化水素流体の構成物の種分化および定量的判定のための方法を対象とし、本方法は、コンピュータデバイスのプロセッサによって、ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号からのスペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域を識別するステップであって、２つまたはそれを上回る帯域は、非連続的である、ステップと、プロセッサによって、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域からのデータを使用して、炭化水素流体の１つまたはそれを上回る構成物（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つの構成物）を種分化および定量化するステップとを含む。
【００２５】
ある実施形態では、本方法はさらに、光源（例えば、広帯域光源）から光を生成するステップと、光源からの光をガス流セルを通して（またはそれに）指向させるステップと、ガス流セルを通して流動する炭化水素流体を通した透過（またはそれからの反射）後、光学検出器において光を受信するステップと、ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号を生成するステップとを含む。
【００２６】
ある実施形態では、炭化水素流体は、天然ガス、天然ガス液、またはバイオガスである。ある実施形態では、炭化水素流体は、任意の組み合わせにおける種Ｃ１−Ｃ６のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。
【００２７】
ある実施形態では、２つまたはそれを上回る帯域の２つの帯域の最近傍端間に、少なくとも５０ｎｍの分離が存在する。
【００２８】
ある実施形態では、識別するステップは、１３００ｎｍ〜１８００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第１の帯域と、１８５０ｎｍ〜２５００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第２の帯域とを識別するステップを含む。ある実施形態では、識別するステップは、約１５００ｎｍ〜約１７８０ｎｍに及ぶスペクトルデータの第１の帯域と、約１９００ｎｍ〜約２２００ｎｍに及ぶスペクトルデータの第２の帯域とを識別するステップを含む（例えば、「約」は、＋／−５０ｎｍを意味する）。
【００２９】
ある実施形態では、本方法は、ｎ−ペンタンを含む、炭化水素流体（例えば、炭化水素ガス）の１つまたはそれを上回る構成物を種分化および定量化するステップを含む。ある実施形態では、炭化水素流体は、ｎ−ペンタンと、ｎ−ブタンを含み、本方法は、少なくともｎ−ペンタンおよびｎ−ブタンを種分化ならびに定量化するステップを含む。ある実施形態では、炭化水素流体は、１．０％を上回らないｎ−ペンタンを含有する。ある実施形態では、炭化水素流体は、少なくとも５％のｎ−ブタンを含有する。
【００３０】
ある実施形態では、識別するステップは、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第１の帯域と、２１００ｎｍ〜２６００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第２の帯域とを識別するステップを含む。ある実施形態では、炭化水素流体は、少なくとも１個のＣ６またはそれよりも高次の種（例えば、ヘキサンもしくはヘプタン）を含み、命令は、プロセッサに、Ｃ６またはそれよりも高次の種を種分化および定量化させる。
【００３１】
ある実施形態では、２つまたはそれを上回る帯域は、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの帯域を含み（例えば、「約」は、＋／−１００ｎｍを意味する）、命令は、プロセッサに、０．１％を上回らない濃度において存在する、炭化水素流体のある成分を種分化および定量化させる。
【００３２】
ある実施形態では、本方法は、少なくとも１つの成分の大量組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを判定するステップを含む。
【００３３】
ある実施形態では、２つまたはそれを上回る非連続的帯域は、少なくとも１つの近赤外帯域（例えば、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲である、もしくはそのサブセットである帯域、および／または約２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲である、もしくはそのサブセットである帯域）と、中赤外帯域（例えば、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの範囲である、またはそのサブセットである帯域）を含み、本方法は、少なくとも１つの成分の大量組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを判定するステップを含む。
【００３４】
ある実施形態では、本方法は、約１４００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複するスペクトルデータの一次帯域と、約１９００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する二次帯域とを識別するステップを含み、二次範囲は、プロセッサによって、炭化水素流体内のペンタン（例えば、ｎ−ペンタン）を識別および定量化するために使用され、一次範囲は、プロセッサによって、炭化水素流体内のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ならびにＣ４のうちの１つまたはそれを上回るものを識別および／もしくは定量化するために使用される。
【００３５】
ある実施形態では、種別化および定量化するステップは、プロセッサによって、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域から組み合わせられたスペクトルを形成するステップと、プロセッサによって、炭化水素流体の１つまたはそれを上回る構成物を識別および／または定量化するために、組み合わせられたスペクトルを処理するステップとを含む。
【００３６】
別の側面では、本発明は、炭化水素流体（例えば、任意の組み合わせにおける種Ｃ１−Ｃ６のうちの１つまたはそれを上回るものを含有する流体）の構成物の種分化および／または定量的判定のための分光システムを対象とする。本システムは、電磁放射源（例えば、光エミッタ）と、ビームを複数の波長帯域の成分に分割するための分光ユニットと、光エネルギーを電気信号に変換するための光検出ユニットとを含む（本明細書に使用されるように、「光」という用語は、可視光に制限されない）。スペクトル情報を含有する電気信号は、デジタル信号に変換され、これは、スペクトル分解および分析アルゴリズムを起動するデジタル信号プロセッサまたはコンピュータによって受信される。プロセッサは、メタン、エタン、プロパン等、試料ガス内に存在する個々の構成物の濃度（またはその量の他の定量化）を判定し、これは、例えば、ＵＳＢ、ＴＣＰ／ＩＰ、Ｍｏｄｂｕｓ、ＲＳ−４８５、シリアル通信、無線、および同等物等の種々の通信デバイスならびにプロトコルのいずれかを通して、ローカルディスプレイユニット内に報告される、または外部監視もしくは報告デバイスに通信される。
【００３７】
いくつかの実施形態では、分光システムは、試料ガスを含有するための、透明ウィンドウで封印され、光ビームの直通路に位置付けられた、ガスセル、例えば、ガス流セルを含む。ガス流セルの内側のビームの経路長さは、所与の構成物濃度、圧力、および温度に対する吸収信号の大きさを判定するために使用され、いくつかの実施形態では、ガスセルの経路長さは、所与の用途に対して有利な信号対雑音比をもたらすように設計される。ある実施形態では、ガスセルは、試料ガスの圧力および／または温度をリアルタイムで連続的に測定するために、それぞれ、圧力トランスデューサおよび／または温度トランスデューサを具備する。測定された圧力および温度値は、次いで、試料圧力ならびに温度変動を補正するために使用される。
【００３８】
ある実施形態では、本システムは、ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号から、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域（例えば、（ｉ）近赤外および（ｉｉ）中赤外波長領域のそれぞれにおける帯域を含むが、約８００ｎｍ〜約１２μｍのサブセットを網羅する帯域が使用されることができる）を識別し、２つまたはそれを上回る帯域は、連続的ではない（例えば、２つの帯域の最近傍端間には、少なくとも５０ｎｍの分離が存在する）。
【００３９】
ある実施形態では、分光システムは、近赤外領域内で動作し、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの炭化水素帯域を分析する。分光ユニットは、１ｎｍ〜１０ｎｍ（例えば、３ｎｍ〜７ｎｍ、例えば、４ｎｍ〜６ｎｍ、例えば、５ｎｍ）のスペクトル分解能を提供し、これは、測定値の信号対雑音比とスペクトル線形性との間の好適なトレードオフを提供することが見出されている。ある実施形態では、スペクトル分解能は、調節可能である。いくつかの実施形態では、この単一領域では、分光システムは、異性体の種分化を含む、Ｃ１−Ｃ５のアルカン、アルケン、およびアルキン構成物を確実かつ正確に種分化することが可能である。
【００４０】
いくつかの実施形態では、Ｃ６成分およびそれよりも重いもの（例えば、ヘキサンおよびヘプタン）の種分化に関して、分光システムは、近赤外領域内で動作し、例えば、１６００〜１９００ｎｍ領域および２１００〜２６００ｎｍ領域内で炭化水素帯域を分析する。第２の波長領域の追加は、Ｃ６成分およびそれよりも重いものを正確かつ確実に種分化するために、付加的なスペクトル特徴を提供する。分光ユニットは、いくつかの実施形態では、１ｎｍ〜１０ｎｍ（例えば、３ｎｍ〜７ｎｍ、例えば、４ｎｍ〜６ｎｍ、例えば、５ｎｍ）のスペクトル分解能を提供する。ある実施形態では、スペクトル分解能は、調節可能である。
【００４１】
ある実施形態では、分光システムは、例えば、３１００ｎｍ〜３６００ｎｍの領域を含む、中赤外帯域（ＭＩＲ）内で動作する。この波長領域内の炭化水素吸収の大きさは、近赤外（ＮＩＲ）におけるものよりも大きい桁数であるため、ＭＩＲにおいて動作する分光システムは、例えば、十億分率（ｐｐｂ）、百万分率（ｐｐｍ）、および／または低パーセンテージ（例えば、最大０．１重量％）濃度レベルにおいて、炭化水素濃度の微量レベル監視および組成物分析に非常に好適である。
【００４２】
いくつかの実施形態では、分光ユニットは、各フィルタが光ビームの狭スペクトル部分のみを透過する、動作波長範囲に及ぶ帯域幅を有するいくつかの個々のフィルタ要素を含む、狭帯域干渉フィルタアレイを含む。例えば、分光ユニットは、各フィルタが５ｎｍの帯域幅または分解能を有する、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの３００ｎｍに及ぶ、６０個のフィルタ要素を含んでもよい。帯域幅は、例えば、図２に例証されるように、狭帯域透過スペクトルの半値幅（ＦＷＨＨ）として画定されてもよい。代替として、フィルタは、透過波長を楔の方向に線形に変動させるように一方向に楔状になっている、（線形可変フィルタ（ＬＶＦ）と称される）帯域通過フィルタ要素から構築されてもよい。
【００４３】
フィルタベースの分光ユニットは、２つまたはそれを上回る非連続的スペクトル領域を含んでもよい。例えば、２１００ｎｍ〜２６００ｎｍの組み合わせ帯域領域（またはその一部）等の付加的な炭化水素帯域の取得は、より豊富なスペクトル特徴の取得を可能にすることが見出された。いくつかの実施形態では、フィルタ要素は、例えば、図３Ｂに例証されるように、２つの別個の波長領域を含む。
【００４４】
ある実施形態では、分光ユニットは、光ビームを複数の隣接する部分的スペクトル帯域に分光させるために、回折格子等の回折要素を含む。回折格子は、着目炭化水素波長領域において最大透過を提供するように整調される。ある実施形態では、分光ユニットは、フーリエ変換分光法を使用して、光ビームをその波長構成物に分離させるために、走査干渉計を含む。
【００４５】
別の側面では、本開示は、炭化水素流体（例えば、任意の組み合わせにおける種Ｃ１−Ｃ６のうちの１つまたはそれを上回るものを含有する流体）の構成物の種分化および／または定量的判定のための分光器システムを説明する。分光器システムは、広帯域光源（例えば、黒体源または１つもしくはそれを上回るＬＥＤ）を含む。ある実施形態では、本システムは、広帯域光源から受信される光ビーム（直接または間接的のいずれか、例えば、源から直接、または光ビームが試料を通過した後に分光ユニットに進入する光ビーム）を複数の離散帯域に分割するための分光ユニット（例えば、干渉フィルタアレイ、線形可変フィルタ（ＬＶＦ）、回折格子、または走査干渉計、例えば、ファブリーペローエタロン）を含む。
【００４６】
本システムは、それを通して炭化水素流体が流動し、それを通して（直接または間接的に）光源からの、および随意に、分光ユニットからの光が通過する、ガス流セルを含む。本システムは、ガス流セルを通して流動する炭化水素流体を通した透過後の光を（直接または間接的に）受信し、（例えば、広走査分光器、例えば、フーリエ変換分光器を介して）連続的広帯域領域にわたって、または複数の離散帯域にわたって検出された光のスペクトル情報を示す、走査信号を生成する（例えば、近赤外領域を包含するスペクトル走査を得る）ための光学検出器を含み、走査は、約８００ｎｍ〜約１２μｍ（例えば、ＮＤＩＲに対する約８００ｎｍ〜約１２μｍ、またはＦＴＩＲに対する約１．５μｍ〜約１２μｍ）の範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する範囲を網羅する。
【００４７】
ある実施形態では、本システムは、プロセッサと、その上に命令を記憶する、非一過性コンピュータ可読媒体とを含む。命令は、実行されると、プロセッサに、ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号からのスペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域を識別させ、２つまたはそれを上回る帯域は、非連続的である（例えば、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍのスペクトルデータの第１の帯域と、約２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの第２の帯域とを識別させる）（例えば、２つまたはそれを上回る帯域は、１９５０ｎｍ〜２１５０ｎｍの範囲を除外する）。命令は、実行されると、プロセッサに、（例えば、２つまたはそれを上回る帯域をともにスティッチングすることによって）スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域から組み合わせられたスペクトルを形成させる。命令は、実行されると、プロセッサに、炭化水素流体の構成物を識別および／または定量化するために、（例えば、部分最小二乗、古典的最小二乗、または主成分回帰分析を介して）組み合わせられたスペクトルを処理させる。
【００４８】
ある実施形態では、第１の帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、１５０ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、または２５０ｎｍを上回って１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍに重複する。ある実施形態では、第２の帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、１５０ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、または２５０ｎｍを上回って２２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、２２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍに重複する。ある実施形態では、２つまたはそれを上回る帯域は、１９５０ｎｍ〜２１５０ｎｍの範囲を除外する。
【００４９】
ある実施形態では、炭化水素流体は、天然ガス、天然ガス液、またはバイオガスである。
【００５０】
ある実施形態では、２つまたはそれを上回る非連続的帯域は、少なくとも１つの近赤外帯域（例えば、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍの帯域、および／または２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの帯域）と、中赤外帯域（例えば、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの範囲である、またはそのサブセットである帯域）とを含み、命令は、プロセッサに、少なくとも１つの成分の大量組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを識別させる。
【００５１】
ある実施形態では、中赤外帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、３００ｎｍを上回って、または４００ｎｍを上回って３１００ｎｍ〜３６００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、３１００ｎｍ〜３６００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍ、または少なくとも３００ｎｍ、または少なくとも４００ｎｍ、または少なくとも４５０ｎｍに重複する。
【００５２】
ある実施形態では、命令は、プロセッサに、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複するスペクトルデータの一次帯域と、約２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する二次帯域とを識別させ、二次範囲は、炭化水素流体内のペンタン（例えば、ｎ−ペンタン）を識別および／または定量化するために使用され、一次範囲は、炭化水素流体内のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ならびにＣ４のうちの１つまたはそれを上回るものを識別および／または定量化するために使用される。ある実施形態では、中赤外帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、３００ｎｍを上回って、または４００ｎｍを上回って３１００ｎｍ〜３６００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、３１００ｎｍ〜３６００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍ、または少なくとも３００ｎｍ、または少なくとも３５０ｎｍ、または少なくとも４００ｎｍ、または少なくとも４５０ｎｍに重複する。ある実施形態では、二次帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、１５０ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、または２５０ｎｍを上回って２２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、２２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍに重複する。
【００５３】
別の側面では、本開示は、炭化水素流体（例えば、任意の組み合わせにおける種Ｃ１−Ｃ６のうちの１つまたはそれを上回るものを含有する流体）の構成物の種分化および／または定量的判定のための分光器システムを説明する。分光器システムは、広帯域光源（例えば、黒体源または１つもしくはそれを上回るＬＥＤ）を含む。ある実施形態では、本システムは、広帯域光源から受信される光ビーム（直接または間接的のいずれか、例えば、源から直接、もしくは光ビームが試料を通過した後に分光ユニットに進入する光ビーム）を複数の離散帯域に分割するための分光ユニット（例えば、干渉フィルタアレイ、線形可変フィルタ（ＬＶＦ）、回折格子、または走査干渉計、例えば、ファブリーペローエタロン）を含む。本システムは、それを通して炭化水素流体が流動し、それを通して（直接または間接的に）光源からの、および随意に、分光ユニットからの光が通過する、ガス流セルを含む。本システムは、ガス流セルを通して流動する炭化水素流体を通した透過後の光を（直接または間接的に）受信し、（例えば、広走査分光器、例えば、フーリエ変換分光器を介して）連続的広帯域領域にわたって、または複数の離散帯域にわたって検出された光のスペクトル情報を示す、走査信号を生成する（例えば、近赤外領域を包含するスペクトル走査を得る）ための光学検出器を含み、走査は、約８００ｎｍ〜約１２μｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する範囲を網羅する。
【００５４】
ある実施形態では、本システムは、プロセッサと、その上に命令を記憶する、非一過性コンピュータ可読媒体とを含む。命令は、実行されると、プロセッサに、ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号からのスペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域を識別させ、２つまたはそれを上回る帯域は、非連続的である（例えば、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍのスペクトルデータの第１の帯域と、約２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの第２の帯域とを識別させる）。命令は、プロセッサに、第１のアルゴリズムを使用して、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域のそれぞれを処理させる。命令は、プロセッサに、炭化水素流体の構成物を識別および／または定量化するために、第２のアルゴリズム（例えば、計量化学アルゴリズム）を使用して、２つまたはそれを上回る非連続的帯域のそれぞれに対応する第１のアルゴリズムからのデータを処理させる。
【００５５】
ある実施形態では、第１の帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、１５０ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、または２５０ｎｍを上回って１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍに重複する。ある実施形態では、第２の帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、１５０ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、または２５０ｎｍを上回って２２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、２２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍに重複する。２つまたはそれを上回る帯域は、１９５０ｎｍ〜２１５０ｎｍの範囲を除外し得る。ある実施形態では、炭化水素流体は、天然ガス、天然ガス液、またはバイオガスである。
【００５６】
２つまたはそれを上回る非連続的帯域は、少なくとも１つの近赤外帯域（例えば、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍの帯域、および／または２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの帯域）と、中赤外帯域（例えば、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの範囲である、またはそのサブセットである帯域）とを含み、命令は、プロセッサに、少なくとも１つの成分の組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを識別させる。中赤外帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、３００ｎｍを上回って、または４００ｎｍを上回って３１００ｎｍ〜３６００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、３１００ｎｍ〜３６００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍ、または少なくとも３００ｎｍ、または少なくとも３５０ｎｍ、または少なくとも４００ｎｍ、または少なくとも４５０ｎｍに重複する。
【００５７】
ある実施形態では、命令は、プロセッサに、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複するスペクトルデータの一次帯域と、約２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する二次帯域とを識別させ、二次範囲は、炭化水素流体内のペンタン（例えば、ｎ−ペンタン）を識別および／または定量化するために使用され、一次範囲は、炭化水素流体内のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ならびにＣ４のうちの１つまたはそれを上回るものを識別および／または定量化するために使用される。ある実施形態では、一次帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、１５０ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、または２５０ｎｍを上回って１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍに重複する。ある実施形態では、二次帯域は、例えば、５０ｎｍを上回って、１００ｎｍを上回って、１５０ｎｍを上回って、２００ｎｍを上回って、または２５０ｎｍを上回って２２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲を超えて延在することなく、２２００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも１５０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ、または少なくとも２５０ｎｍに重複する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
炭化水素流体の構成物の種分化および／または定量的判定のための分光器システムであって、
前記分光器システムは、
広帯域光源と、
それを通して炭化水素流体が流動し、それを通して（またはそれに）前記光源からの光が通過する、ガス流セルと、
前記ガス流セルを通して流動する炭化水素流体を通した透過（またはそれからの反射）後の光を受信し、連続的広帯域領域にわたって、または複数の離散波長帯域にわたって検出された光のスペクトル情報を示す、走査信号を生成するための光学検出器であって、前記走査は、約８００ｎｍ〜約１２μｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する範囲を網羅する、光学検出器と、
プロセッサと、
その上に命令を記憶する非一過性コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
前記ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号からのスペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域を識別することであって、前記２つまたはそれを上回る帯域は、非連続的である、ことと、
前記炭化水素流体の１つまたはそれを上回る構成物（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つの構成物）を種分化および／または定量化するために、前記スペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域からのデータを処理することと
を行わせる、非一過性コンピュータ可読媒体と
を備える、分光器システム。
（項目２）
前記炭化水素流体は、天然ガス、天然ガス液、またはバイオガスである、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記炭化水素流体は、任意の組み合わせにおける種Ｃ１−Ｃ６のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、項目１または２に記載のシステム。
（項目４）
前記広帯域光源は、黒体源および／または１つもしくはそれを上回るＬＥＤを含む、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目５）
前記広帯域光源から受信される光ビームを、複数の離散波長帯域に分割するための分光ユニットをさらに備え、前記分光ユニットおよびガス流セルは、前記光ビームが前記広帯域光源から前記分光ユニットを通過し、次いで、前記分割されたビームが前記ガス流セルを通過するように置かれる、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目６）
前記広帯域光源から受信される光ビームを、複数の離散波長帯域に分割するための分光ユニットをさらに備え、前記分光ユニットおよびガス流セルは、光が前記広帯域光源から前記ガス流セルを、次いで、前記分光ユニットを通過するように置かれる、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目７）
前記分光ユニットは、干渉フィルタアレイ、線形可変フィルタ（ＬＶＦ）、回折格子、走査干渉計、およびファブリーペローエタロンから成る群から選択される、少なくとも１つの部材を備える、項目５または６に記載のシステム。
（項目８）
前記光学検出器は、広走査分光器を含む、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目９）
前記光学検出器は、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光器を含む、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目１０）
前記光学検出器は、非分散赤外（ＮＤＩＲ）検出器を含む、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目１１）
前記２つまたはそれを上回る帯域の２つの帯域の最近傍端間に、少なくとも５０ｎｍの分離が存在する、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目１２）
前記命令は、前記プロセッサに、１３００ｎｍ〜１８００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第１の帯域と、１８５０ｎｍ〜２５００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第２の帯域とを識別させる、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目１３）
前記命令は、前記プロセッサに、約１５００ｎｍ〜約１７８０ｎｍに及ぶスペクトルデータの第１の帯域と、約１９００ｎｍ〜約２２００ｎｍに及ぶスペクトルデータの第２の帯域とを識別させる（例えば、「約」は、＋／−５０ｎｍを意味する）、項目１２に記載のシステム。
（項目１４）
前記命令は、前記プロセッサに、ｎ−ペンタンを含む、前記炭化水素流体（例えば、炭化水素ガス）の１つまたはそれを上回る構成物を種分化および定量化させる、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目１５）
前記炭化水素流体は、ｎ−ペンタンと、ｎ−ブタンとを含み、前記命令は、前記プロセッサに、少なくともｎ−ペンタンおよびｎ−ブタンを種分化ならびに定量化させる、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
前記炭化水素流体は、１．０％を上回らないｎ−ペンタンを含有する、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
前記炭化水素流体は、少なくとも５％のｎ−ブタンを含有する、項目１５または１６に記載のシステム。
（項目１８）
前記命令は、前記プロセッサに、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第１の帯域と、２１００ｎｍ〜２６００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第２の帯域とを識別させる、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目１９）
前記炭化水素流体は、少なくとも１個のＣ６またはそれよりも高次の種（例えば、ヘキサンまたはヘプタン）を含み、前記命令は、前記プロセッサに、前記Ｃ６またはそれよりも高次の種を種分化および定量化させる、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
前記２つまたはそれを上回る帯域は、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの帯域を含み（例えば、「約」は、＋／−１００ｎｍを意味する）、前記命令は、前記プロセッサに、０．１％を上回らない濃度において存在する、前記炭化水素流体のある成分を種分化および定量化させる、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目２１）
前記命令は、前記プロセッサに、少なくとも１つの成分の大量組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを識別させる、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目２２）
前記２つまたはそれを上回る非連続的帯域は、少なくとも１つの近赤外帯域（例えば、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲である、もしくはそのサブセットである帯域、および／または約２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲である、もしくはそのサブセットである帯域）と、中赤外帯域（例えば、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの範囲である、またはそのサブセットである帯域）とを含み、前記命令は、前記プロセッサに、少なくとも１つの成分の大量組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを識別させる、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目２３）
前記命令は、前記プロセッサに、約１４００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複するスペクトルデータの一次帯域と、約１９００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する二次帯域とを識別させ、二次範囲は、前記炭化水素流体内のペンタン（例えば、ｎ−ペンタン）を識別および／または定量化するために使用され、一次範囲は、前記炭化水素流体内のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ならびにＣ４のうちの１つまたはそれを上回るものを識別および／または定量化するために使用される、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目２４）
前記命令は、前記プロセッサに、
前記スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域から組み合わせられたスペクトルを形成することと、
前記炭化水素流体の１つまたはそれを上回る構成物を識別および／または定量化するために、前記組み合わせられたスペクトルを処理することと
を行わせる、前記項目のうちのいずれか１つに記載のシステム。
（項目２５）
炭化水素流体の構成物の種分化および定量的判定のための方法であって、前記方法は、
コンピュータデバイスのプロセッサによって、ガス流セル内の前記炭化水素流体に対応する信号からのスペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域を識別するステップであって、前記２つまたはそれを上回る帯域は、非連続的である、ステップと、
前記プロセッサによって、前記スペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域からのデータを使用して、前記炭化水素流体の１つまたはそれを上回る構成物（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つの構成物）を種分化および定量化するステップと
を含む、方法。
（項目２６）
光源（例えば、広帯域光源）から光を生成するステップと、
前記光源からの光を前記ガス流セルを通して（またはそれに）指向させるステップと、
前記ガス流セルを通して流動する炭化水素流体を通した透過（またはそれからの反射）後、光学検出器において光を受信するステップと、
前記ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号を生成するステップと
をさらに含む、項目２５に記載の方法。
（項目２７）
前記炭化水素流体は、天然ガス、天然ガス液、またはバイオガスである、項目２５または２６に記載の方法。
（項目２８）
前記炭化水素流体は、任意の組み合わせにおける種Ｃ１−Ｃ６のうちの１つまたはそれを上回るものを含む、項目２５−２７のうちのいずれか１つに記載の方法。
（項目２９）
前記２つまたはそれを上回る帯域の２つの帯域の最近傍端間に、少なくとも５０ｎｍの分離が存在する、項目２５−２８のうちのいずれか１つに記載の方法。
（項目３０）
前記識別するステップは、１３００ｎｍ〜１８００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第１の帯域と、１８５０ｎｍ〜２５００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第２の帯域とを識別するステップを含む、項目２５−２９のうちのいずれか１つに記載の方法。
（項目３１）
前記識別するステップは、約１５００ｎｍ〜約１７８０ｎｍに及ぶスペクトルデータの第１の帯域と、約１９００ｎｍ〜約２２００ｎｍに及ぶスペクトルデータの第２の帯域とを識別するステップを含む（例えば、「約」は、＋／−５０ｎｍを意味する）、項目３０に記載の方法。
（項目３２）
ｎ−ペンタンを含む、前記炭化水素流体（例えば、炭化水素ガス）の１つまたはそれを上回る構成物を種分化および定量化するステップを含む、項目２５−３１のうちのいずれか１つに記載の方法。
（項目３３）
前記炭化水素流体は、ｎ−ペンタンと、ｎ−ブタンとを含み、前記方法は、少なくともｎ−ペンタンおよびｎ−ブタンを種分化ならびに定量化するステップを含む、項目３２に記載の方法。
（項目３４）
前記炭化水素流体は、１．０％を上回らないｎ−ペンタンを含有する、項目３３に記載の方法。
（項目３５）
前記炭化水素流体は、少なくとも５％のｎ−ブタンを含有する、項目３３または３４に記載の方法。
（項目３６）
前記識別するステップは、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第１の帯域と、２１００ｎｍ〜２６００ｎｍのサブセットであるスペクトルデータの第２の帯域とを識別するステップを含む、項目２５−３５のうちのいずれか１つに記載の方法。
（項目３７）
前記炭化水素流体は、少なくとも１個のＣ６またはそれよりも高次の種（例えば、ヘキサンまたはヘプタン）を含み、前記命令は、前記プロセッサに、前記Ｃ６またはそれよりも高次の種を種分化および定量化させる、項目３６に記載の方法。
（項目３８）
前記２つまたはそれを上回る帯域は、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの帯域を含み（例えば、「約」は、＋／−１００ｎｍを意味する）、前記命令は、前記プロセッサに、０．１％を上回らない濃度において存在する、前記炭化水素流体のある成分を種分化および定量化させる、項目２５−３７のうちのいずれか１つに記載の方法。
（項目３９）
前記方法は、少なくとも１つの成分の大量組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを判定するステップを含む、項目２５−３８のうちのいずれか１つに記載の方法。
（項目４０）
前記２つまたはそれを上回る非連続的帯域は、少なくとも１つの近赤外帯域（例えば、約１６００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲である、もしくはそのサブセットである帯域、および／または約２２００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲である、もしくはそのサブセットである帯域）と、中赤外帯域（例えば、約３１００ｎｍ〜約３６００ｎｍの範囲である、またはそのサブセットである帯域）とを含み、前記方法は、少なくとも１つの成分の大量組成範囲測定値（例えば、０．１〜１００重量％）と、少なくとも別の成分の微量範囲測定値（例えば、０〜０．１重量％）とを判定するステップを含む、項目２５−３９のうちのいずれか１つに記載の方法。
（項目４１）
前記方法は、約１４００ｎｍ〜約１９００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複するスペクトルデータの一次帯域と、約１９００ｎｍ〜約２５００ｎｍの範囲と同等である、そのサブセットである、またはそれに重複する二次帯域とを識別するステップを含み、二次範囲は、前記プロセッサによって、前記炭化水素流体内のペンタン（例えば、ｎ−ペンタン）を識別および定量化するために使用され、一次範囲は、前記プロセッサによって、前記炭化水素流体内のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ならびにＣ４のうちの１つまたはそれを上回るものを識別および／または定量化するために使用される、項目２５−４０のうちのいずれか１つに記載の方法。
（項目４２）
前記種分化および定量化するステップは、
前記プロセッサによって、前記スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域から組み合わせられたスペクトルを形成するステップと、
前記プロセッサによって、前記炭化水素流体の１つまたはそれを上回る構成物を識別および／または定量化するために、前記組み合わせられたスペクトルを処理するステップと
を含む、項目２５−４１のうちのいずれか１つに記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
本発明の目的および特徴は、以下に説明される図面ならびに請求項を参照して、より良好に理解されることができる。図面は、必ずしも、縮尺通りではなく、代わりに、概して、本発明の原理を例証することに重点が置かれている。図面では、同様の番号は、種々の図の全体を通して同様の部分を示すために使用される。
【００５９】
【図１】図１は、本発明の例証的実施形態による、分光システムのブロック図である。
【図２】図２は、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの近赤外領域内のＣ１−Ｃ４アルカンガスの吸収スペクトルを示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の例証的実施形態による、干渉フィルタアレイを備える分光ユニットの概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の例証的実施形態による、複数の非連続的スペクトル領域を備えるフィルタアレイの概略図である。
【図４】図４は、本発明の例証的実施形態による、得られ、分析された非連続的多帯域スペクトルを描写する、グラフである。
【図５】図５は、本発明の例証的実施形態による、炭化水素流体の構成物の種分化および／または定量的判定のための方法のフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の例証的実施形態による、炭化水素流体の構成物の種分化および／または定量的判定のための方法のフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の例証的実施形態による、炭化水素ガス監視のための方法およびシステムにおいて使用するための例示的ネットワーク環境のブロック図である。
【図８】図８は、本発明の例証的実施形態による、炭化水素ガス監視のための例示的コンピューティングデバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本明細書に説明される方法、システム、およびプロセスが、本明細書に説明される実施形態からの情報を使用して開発される変形例ならびに適応を包含することが想定される。
【００６１】
システムおよび組成物が、具体的構成要素を有する、含む、もしくは備えるものとして説明される、またはプロセスおよび方法が、具体的ステップを有する、含む、または備えるものとして説明される、説明の全体を通して、加えて、引用された構成要素から本質的に成る、または成る、本発明のシステムおよび組成物が存在することと、引用された処理ステップから本質的に成る、または成る、本発明のプロセスおよび方法が存在することとが想定される。
【００６２】
例えば、背景技術の節で、任意の出版物の本明細書での言及は、出版物が本明細書で提示される請求項のうちのいずれかに関する従来技術としての機能を果たすという承認ではない。背景技術の節は、明確化を目的として提示され、任意の請求項に関する従来技術の説明として意図されていない。
【００６３】
ここで図１を参照すると、ガス分析のための分光システム１０１の図が、提示される。ある実施形態では、分光システムは、それぞれ、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」と題された、米国特許第８，１８４，２９３号および第８，５０２，９８１号、ならびに「Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」と題された、米国特許第８，８９６，８３９号（その全ては、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）等に説明される整調可能フィルタ分光器システムである。例えば、本システムは、例えば、精製所、炭化水素処理プラント、ガス−電力機械、バイオガス処理、ならびに燃料ガス輸送および監視を含む、天然ガスならびに炭化水素処理産業におけるガス分析のためのリアルタイム無人分析論を提供する、産業炭化水素組成物監視装置であってもよい。ある実施形態では、分光システムは、干渉計を介してスペクトルをもたらす、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光器を含む。したがって、実施形態は、非分散赤外（ＮＤＩＲ）から実験室グレードのＦＴＩＲに及ぶ、微量／ｐｐｍから大量％の用途のためのシステムを含む。
【００６４】
図１のシステム１０１は、広帯域電磁放射１０３をもたらすための光エミッタ１０２を含む。放射１０３は、近赤外（ＮＩＲ）および中赤外（ＭＩＲ）等の光領域内にある。いくつかの実装では、エミッタ１０２の出力放射は、少なくとも１６００ｎｍ〜３６００ｎｍに及ぶ。光エミッタ１０２は、着目波長を出力するように構成される、黒体源エミッタ（加熱されたタングステンまたはカンタルフィラメント等）または発光ダイオード（ＬＥＤ）から作製されてもよい。
【００６５】
分光システム１０１は、広帯域放射１０３をその波長構成物１０５に分離させるために、分光ユニット１０４を含む。分光ユニット１０４は、フーリエ変換分光器等において採用されるもの等、干渉フィルタアレイ、線形可変フィルタ（ＬＶＦ）、回折格子、または走査干渉計を含んでもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態では、分光システムは、試料ガス１１２を含有するための、透明ウィンドウで封印され、光ビームの直通路に位置付けられた、ガスセルまたは流動セル１０６を含む。ガスセルの内側のビームの経路長は、所与の構成物濃度、圧力、および温度に対する吸収信号の大きさを判定する。ガスセルは、全ての実施形態において、分光システムの必要部分ではない。例えば、ある実施形態では、分光システム１０１は、開放経路分析装置として構成され、分析される試料ガス１１２は、分光ユニット１０４と光検出器１０８との間に存在するもの全てであり、ガスセルによって閉じ込められない。さらに、ある構成では、ガスセル１０６はまた、発光器１０２と分光ユニット１０４との間に置かれてもよい。
【００６７】
いくつかの実施形態では、ガスセルの経路長は、増進または改良された信号対雑音比をもたらすように構成される。さらに、ガスセルは、試料ガスの圧力および／または温度をリアルタイムで連続的に測定するために、圧力トランスデューサおよび／または温度トランスデューサを具備してもよい。測定された圧力および／または温度値は、試料圧力ならびに温度変動を補正するために使用されることができる。ある実施形態では、圧力差分分光法のシステムおよび／または方法が、増加した正確度および／または効率／速度のために使用され、例えば、本システムおよび方法は、「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ  Ｆｌｕｉｄｓ」と題された、国際特許出願（ＰＣＴ）公開第ＷＯ２０１５／０５４５９４号（これは、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。
【００６８】
光検出器１０８によって検出された光信号１０９は、次いで、電子機器およびコンピュータ１１０の一部としての増幅回路および電子機器を使用して、電気信号に変換される。電子機器およびコンピュータ１１０は、増幅された信号をデジタル信号に変換するために、アナログ／デジタル変換モジュールを含んでもよい。コンピュータ１１０は、スペクトル種分化アルゴリズム、例えば、多変量分析を伴うアルゴリズムのための命令を含む、メモリモジュールを含む。
【００６９】
本システムは、メタン、エタン、プロパン等、試料ガス内に存在する個々の構成物の濃度（またはその量の他の定量化）を算出するためのアルゴリズムを採用し、これは、次いで、ＵＳＢ、ＴＣＰ／ＩＰ、Ｍｏｄｂｕｓ、ＲＳ−４８５、シリアル通信、無線、および同等物等の種々の通信デバイスならびにプロトコルのいずれかを通して、ローカルディスプレイユニット内に報告される、または外部監視もしくは報告デバイスに通信される。
【００７０】
いくつかの実施形態では、分光ユニット１０４は、着目波長領域内の一連の狭帯域波長帯域を透過する、１つまたはそれを上回るファブリーペローエタロンもしくは干渉フィルタを備える。そのような構成要素は、各フィルタが狭波長帯域を透過する、個々のフィルタ要素のアレイから構築されてもよい。
【００７１】
図３Ａは、本発明の例証的実施形態による、干渉フィルタアレイ３０１を備える分光ユニットの例証である。アレイ３０１は、各フィルタ３０２が光ビームの狭スペクトル部分のみを透過する、動作波長範囲に及ぶ帯域幅を有する、いくつかの個々のフィルタ要素３０２を含む。例えば、分光ユニットは、各フィルタが５ｎｍの帯域幅または分解能を有する、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの３００ｎｍに及ぶ、６０個のフィルタ要素から成ってもよい。帯域幅は、（図２に例証されるように）狭帯域透過スペクトルの半値幅（ＦＷＨＨ）として画定されてもよい。
【００７２】
分光ユニット１０４は、線形タイプ（要素は、１次元線形構成において配列される）またはマトリクスタイプ（要素は、２またはそれを上回る次元構成において配列される）として構成され得る、光検出器１０８に結合される。そのような構成では、分光システムは、いかなる移動構成要素も採用しない場合がある。
【００７３】
代替として、フィルタは、透過波長を楔の方向に線形に変動させるように一方向に楔状になった、（線形可変フィルタ（ＬＶＦ）と称される）帯域通過フィルタ要素から構築されてもよい。（フィルタアレイまたはＬＶＦとともに構成される）分光ユニット１０４は、線形光子検出器アレイを含む、光検出器１０８と結合される。ＬＶＦの場合では、検出器アレイは、線形タイプであり、要素は、１次元線形方式において配列される。フィルタアレイベースのシステムの場合では、検出器アレイは、線形タイプまたはマトリクスタイプであってもよい。マトリクスタイプの検出器アレイは、２次元方式において配列される要素を有する。これらの構成は、いかなる可動構成要素も有していない分光システムを可能にする。
【００７４】
ＬＶＦまたは１次元（線形）フィルタアレイを使用するある実施形態では、単一要素光子検出器が、採用される。ここでは、フィルタの位置は、フィルタ構成要素を移動（例えば、回転）させることによって、所与の時点で特定の波長帯域を選択するように検出器が変動されることに対して変動されてもよい。
【００７５】
図３Ｂは、本発明の例証的実施形態による、複数の非連続的スペクトル領域（例えば、１６００〜１９００ｎｍおよび２２００〜２４００ｎｍ）を備えるフィルタアレイ４０１の例証である。
【００７６】
ある実施形態では、本システムは、光学吸収分光法に基づいた分析方法、具体的には、分子振動に起因する電磁吸収を標的とする、近赤外（ＮＩＲ）および／または赤外分析を利用する。
【００７７】
本方法は、最初に、「ゼロビーム」と呼ばれる、背景／ベースラインまたはゼロ透過スペクトルを収集するステップを伴う。ゼロビームは、非赤外活性ガス（Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ、Ｈｅ等）または炭化水素分析のための着目波長領域内で吸収作用を全くまたは殆ど有していないガス（空気等）で充填されたガスセルを用いて測定されてもよい。ガスセルはまた、ゼロビームを測定する目的のために、真空内にあってもよい。ある実施形態では、ゼロビームは、例えば、試料の組成物が既知の場合、または（多項式ベースライン補正等を通して）後処理段階において試料のスペクトル特徴の一部を排除することによって、ある試料スペクトルから独立して得られず、むしろ、推測される。ゼロビームは、次いで、コンピュータ内の記憶デバイス内に記憶される。
【００７８】
試料ガス１１２の測定中、「試料ビーム」と呼ばれる、試料ガス１１２の透過スペクトルは、次いで、ゼロビームと比較される。いくつかの実施形態では、試料吸収スペクトルは、ｌｏｇ１０（ゼロビーム／試料ビーム）となるように計算される。試料吸収スペクトルは、試料炭化水素ガスの個々の濃度をもたらすために、続く種分化および定量化アルゴリズムにおいて使用される。
【００７９】
いくつかの実施形態では、特定の炭化水素構成物の濃度読取値を得るために、試料吸収スペクトルは、「成分残留スペクトル」またはＣＲＳと呼ばれる、他の炭化水素構成物のスペクトルに直交するベクトルと乗算される。例えば、Ｃ１−Ｃ４アルカンマトリクスにおけるメタンの濃度算出の場合では、試料吸収スペクトル（これは、１×ｎベクトルであり、ｎは、スペクトル要素の数である）は、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、およびイソブタンのスペクトルに直交する、（例えば、先行する「較正」段階において得られた）ｎ×１ＣＲＳベクトルと乗算される。類似する様式において、試料のエタン濃度を得るために、試料吸収スペクトルは、（例えば、メタン、プロパン、およびブタンの）ＣＲＳスペクトルに直交する、（較正段階において得られた）エタンＣＲＳベクトルと乗算される。類似する手順が、プロパン、ｎ−ブタン、およびイソブタンの濃度を算出するために採用されてもよい。
【００８０】
ある実施形態では、ガス濃度は、古典的最小二乗（ＣＬＳ）または部分最小二乗（ＰＬＳ）アプローチを使用して、較正マトリクスに対して測定されたスペクトルの最小二乗回帰を実施することによって算出され、較正マトリクスは、炭化水素構成物の基準スペクトルを表すベクトルを含む。
【００８１】
ある実施形態では、未加工試料吸収スペクトルは、ベースライン雑音ならびに高周波雑音を除去するために、アルゴリズムの種分化および定量化段階に先立って処理される。スペクトルベースライン雑音は、通常、光源および検出器反応機能変動等の器具変動に起因する、「ドリフト」によって引き起こされる。雑音はまた、試料内の微粒子の存在に起因する光散乱によって、または光学ウィンドウ上の散乱によっても引き起こされ得る。スペクトルベースライン雑音は、概して、緩慢に変動し、低分解能または「無特徴」である。いくつかの実装では、本システムは、そのようなスペクトル雑音を除去するために、多項式フィットおよび補正を採用する。加えて、本システムは、（電子機器雑音等によって引き起こされる）高周波雑音を除去するために、スペクトル前処理段階においてデジタルローパスフィルタ処理を採用してもよい。
【００８２】
ある実施形態では、較正段階は、個々の炭化水素構成物のスペクトルを収集するステップを伴う。Ｃ１−Ｃ４アルカンマトリクスの測定の上記の実施例では、較正は、較正ガス（例えば、メタン、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、およびイソブタン）のスペクトルを個別に収集するステップを含む。較正ガスは、Ｎ２、Ｈ２、および／または空気等の（着目波長領域内で）非吸収性のガスと平衡したガスの純粋混合物または低濃度混合物であってもよい。いったん得られると、これらの純粋成分スペクトルは、記憶され、較正マトリクスまたは成分残留スペクトル（ＣＲＳ）の算出において使用される。
【００８３】
ある実施形態では、分光システムは、１６００ｎｍ〜１９００ｎｍの近赤外領域内で動作する。この領域は、炭化水素分子の第１倍音振動、具体的には、Ｃ−Ｈ結合振動を含む。Ｃ５までの軽炭化水素のスペクトル特徴は、一意であることが見出され、種分化アルゴリズムによる組成物分析のための「フィンガプリント」として採用される。さらに、吸収スペクトルは、中分解能分光システム（１〜１０ｎｍの分解能）を用いても、非常に線形かつ付加的であり、それによって、較正をより簡単にする。さらに、分析のこの波長領域は、室温動作において、非常に経済的である高性能検出器材料である、ＩｎＧａＡｓ（砒化インジウムガリウム）から作製される光検出器を採用してもよい。
【００８４】
ある実施形態では、分光システム１０１は、２．１〜２．５μｍのＮＩＲにおける組み合わせ帯域領域内で動作する。この領域内の炭化水素スペクトルは、第１倍音領域内のスペクトルと比較して、より強い吸収の大きさおよびわずかに高い特異性を提供する。ある実施形態では、分光システム１０１は、第１倍音領域スペクトルのスペクトル線形性および組み合わせ帯域領域スペクトルの高特異性を利用するために、組み合わせ帯域領域と第１倍音領域の両方において動作する。
【００８５】
ある実施形態では、分光システム１０１は、３．１〜３．６μｍの中ＩＲにおける基本帯域領域内で動作する。この領域内のスペクトルは、ＮＩＲスペクトルよりも強い吸収作用の桁数を有するため、本システムは、（ｐｐｂ、ｐｐｍ、または低パーセントを要求するもの、例えば、０〜０．１重量％の濃度測定等）低レベルまたは微量監視用途のために採用されてもよい。
【００８６】
分光システムがＦＴＩＲ分光器を含むある実施形態では、ハードウェアによって提供される走査された波長範囲は、例えば、１．５μｍ〜１２μｍと非常に広くなり得る。スペクトル分解能は、調節可能であり、それによって、分析のための柔軟性を提供することができる。プロセッサは、分析される具体的炭化水素ガス混合物に従って、種分化および定量化分析において含めるための複数のスペクトル帯域を選択することができる。
【００８７】
例えば、複数のスペクトル帯域は、所与の炭化水素ガス流に対して測定される必要がある炭化水素種の全てのスペクトル信号を含有するように選択されることができる。第１に、スペクトル信号は、測定されるべきガス流内の種に対する測定感度および範囲（ｐｐｂ対ｐｐｍ対パーセントレベルの測定）のための適切な大きさであるべきである。第２に、スペクトル信号はそれぞれ、流内の他の炭化水素種のそれぞれと差別化するために、１つまたはそれを上回る一意の特徴を有するべきである。帯域のうちの１つは、第１の基準を満たすために、別のものは、第２の基準を満たすために使用されてもよい。ある実施形態では、第１の通過帯域選択は、特徴の視覚検査を通して、手動で帯域を選択することによって成される。微整調された帯域のセットが、次いで、最も正確な予測値をもたらすために、一連の実験および回帰を通して選択されることができる。
【００８８】
実験が、単一帯域とは対照的に、炭化水素ガス混合物内のｎ−ブタンおよびｎ−ペンタンの種分化のために２つの非連続的帯域を使用して達成される、正確度の改良を実証するために実施された。回転するファブリーペローフィルタを伴う整調可能フィルタ分光器が、３５ｃｍのガスセルおよび拡張されたＩｎＧａＡｓ光子検出器と併用された。本明細書に説明される種分化システムおよび方法と併用され得る例証的整調可能フィルタ分光器の説明が、それぞれ、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」と題された、米国特許第８，１８４，２９３号および第８，５０２，９８１号、ならびに「Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」と題された、米国特許第８，８９６，８３９号（その全ては、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に提示される。第１の構成では、整調可能フィルタ分光器は、１５００ｎｍ〜１７８０ｎｍの単一帯域を走査するために使用された。第２の構成では、整調可能フィルタ分光器は、１５００ｎｍ〜１７８０ｎｍの第１の帯域（帯域１）および１９００ｎｍ〜２２００ｎｍの第２の帯域（帯域２）の２つの帯域を走査するために使用された。
【００８９】
この複合的炭化水素ガス混合物内の０．５％のｎ−ペンタンを正確に種分化および定量化するステップは、特に、そのスペクトルがｎ−ペンタンのものと非常に類似する、ｎ−ブタンの存在を考慮すると、特に困難である。第２の帯域の効果が、以下の表１−４および図４に実証される。図４は、１２％のエタン、１０％のプロパン、１０％のイソブタン、１０．５％のｎ−ブタン、２．５％のイソペンタン、および０．５％のｎ−ペンタンを含有する炭化水素ガス混合物（混合物１）に対する第２の構成（２つの帯域）から得られた、非連続的多帯域スペクトルを描写する、グラフである。種分化の結果が、表１に示される。この実験のために、ＣＬＳ（古典的最小二乗）較正アルゴリズムが、基準スペクトルとしての純粋成分スペクトルと併用される。２つの（非連続的）帯域を使用して予測された濃度は、単一帯域と対比して有意に改良された正確度をもたらす。同様に、付加的な混合物（それぞれ、表２、３、および４の混合物２、３、および４）に対する結果が、多帯域アプローチを使用して、単一帯域と対比して改良された正確度を示す。
【表１】
2019215356.tif 000003
【００９０】
【表２】
2019215356.tif 000004
【００９１】
【表３】
2019215356.tif 000005
【００９２】
【表４】
2019215356.tif 000006
【００９３】
図５は、例証的実施形態による、炭化水素流体の構成物の種分化および／または定量的判定のための方法のフローチャートである。ステップ５０２において、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域が、ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号から識別され、２つまたはそれを上回る帯域は、非連続的である。ステップ５０４において、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域がそれぞれ、例えば、２つまたはそれを上回る帯域をともにスティッチングすることによって、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域から組み合わせられたスペクトルを形成するために、第１のアルゴリズムを使用して処理される。ステップ５０６において、第１のアルゴリズムからの出力データ、例えば、組み合わせられたスペクトルが、炭化水素流体の構成物を識別および／または定量化するために、第２のアルゴリズム（例えば、部分最小二乗、古典的最小二乗、および／または主成分回帰分析等の計量化学アルゴリズム）を使用して処理される。
【００９４】
図６は、例証的実施形態による、炭化水素流体の構成物の種分化および／または定量的判定のための方法のフローチャートである。ステップ６０２において、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る帯域が、ガス流セル内の炭化水素流体に対応する信号から識別され、２つまたはそれを上回る帯域は、非連続的である。ステップ６０４において、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域がそれぞれ、２つまたはそれを上回る帯域をともにスティッチングすることによって、スペクトルデータの２つまたはそれを上回る非連続的帯域から組み合わせられたスペクトルを形成するように処理される。ステップ６０６において、第１のアルゴリズムからの出力データ、例えば、組み合わせられたスペクトルが、炭化水素流体の構成物を識別および／または定量化するために、第２のアルゴリズム（例えば、部分最小二乗、古典的最小二乗、および／または主成分回帰分析等の計量化学アルゴリズム）を使用して処理される。
【００９５】
図７に示されるように、クロスプラットフォームソフトウェアアプリケーションの開発のための例示的クラウドコンピューティング環境７００の実装が、示され、説明される。クラウドコンピューティング環境７００は、１つまたはそれを上回るリソースプロバイダ７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ（集合的に、７０２）を含む。各リソースプロバイダ７０２は、コンピューティングリソースを含む。いくつかの実装では、コンピューティングリソースは、データを処理するために使用される任意のハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む。例えば、コンピューティングリソースは、アルゴリズム、コンピュータプログラム、および／もしくはコンピュータアプリケーションを実行することが可能なハードウェアならびに／またはソフトウェアを含んでもよい。いくつかの実装では、例示的コンピューティングリソースは、記憶および読み出し能力を伴うアプリケーションサーバおよび／またはデータベースを含んでもよい。各リソースプロバイダ７０２は、クラウドコンピューティング環境７００内の任意の他のリソースプロバイダ７０２に接続される。いくつかの実装では、リソースプロバイダ７０２は、コンピュータネットワーク７０８を経由して接続される。各リソースプロバイダ７０２は、コンピュータネットワーク７０８を経由して、１つまたはそれを上回るコンピュータデバイス７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃ（集合的に、７０４）に接続される。
【００９６】
クラウドコンピューティング環境７００は、リソースマネージャ７０６を含む。リソースマネージャ７０６は、コンピュータネットワーク７０８を経由して、リソースプロバイダ７０２およびコンピュータデバイス７０４に接続される。いくつかの実装では、リソースマネージャ７０６は、１つまたはそれを上回るリソースプロバイダ７０２によるコンピューティングリソースの１つまたはそれを上回るコンピューティングデバイス７０４へのプロビジョニングを促進する。リソースマネージャ７０６は、特定のコンピューティングデバイス７０４からコンピューティングリソースの要求を受信してもよい。リソースマネージャ７０６は、コンピューティングデバイス７０４によって要求されるコンピューティングリソースを提供することが可能な１つまたはそれを上回るリソースプロバイダ７０２を識別してもよい。リソースマネージャ７０６は、コンピューティングリソースに提供するリソースプロバイダ７０２を選択してもよい。リソースマネージャ７０６は、リソースプロバイダ７０２と特定のコンピューティングデバイス７０４との間の接続を促進してもよい。いくつかの実装では、リソースマネージャ７０６は、特定のリソースプロバイダ７０２と特定のコンピューティングデバイス７０４との間の接続を確立する。いくつかの実装では、リソースマネージャ７０６は、要求されたコンピューティングリソースを伴う特定のリソースプロバイダ７０２に特定のコンピューティングデバイス７０４をリダイレクトする。
【００９７】
図８は、本開示に説明される技法を実装するために使用され得る、コンピューティングデバイス８００およびモバイルコンピューティングデバイス８５０の実施例を示す。コンピューティングデバイス８００は、ラップトップ、デスクトップ、ワークステーション、携帯情報端末、サーバ、ブレードサーバ、メインフレーム、および他の適切なコンピュータ等の種々の形態のデジタルコンピュータを表すことが意図される。モバイルコンピューティングデバイス８５０は、携帯情報端末、携帯電話、スマートフォン、および他の類似するコンピューティングデバイス等の種々の形態のモバイルデバイスを表すことが意図される。ここで示される構成要素、それらの接続および関係、ならびにそれらの機能は、実施例であるように意図されているにすぎず、限定的となるように意図されていない。
【００９８】
コンピューティングデバイス８００は、プロセッサ８０２と、メモリ８０４と、記憶デバイス８０６と、メモリ８０４および複数の高速拡張ポート８１４に接続する高速インターフェース８０８と、低速拡張ポート８１４および記憶デバイス８０６に接続する低速インターフェース８１２とを含む。プロセッサ８０２、メモリ８０４、記憶デバイス８０６、高速インターフェース８０８、高速拡張ポート８１０、および低速インターフェース８１２はそれぞれ、種々のバスを使用して相互接続され、共通マザーボード上に、または必要に応じて他の様式で搭載されてもよい。プロセッサ８０２は、高速インターフェース８０８に結合されたディスプレイ８１６等の外部入出力デバイス上のＧＵＩのためにグラフィカル情報を表示するように、メモリ８０４の中に、または記憶デバイス８０６上に記憶された命令を含む、コンピューティングデバイス８００内で実行するための命令を処理することができる。他の実装では、複数のメモリおよび複数のタイプのメモリとともに、複数のプロセッサおよび／または複数のバスが、必要に応じて使用されてもよい。また、複数のコンピューティングデバイスが接続されてもよく、各デバイスは、（例えば、サーババンク、ブレードサーバ群、またはマルチプロセッサシステムとして）必要な動作の部分を提供する。
【００９９】
メモリ８０４は、コンピューティングデバイス８００内に情報を記憶する。いくつかの実装では、メモリ８０４は、１つまたは複数の揮発性メモリユニットである。いくつかの実装では、メモリ８０４は、１つまたは複数の不揮発性メモリユニットである。メモリ８０４はまた、磁気または光ディスク等の別の形態のコンピュータ可読媒体であってもよい。
【０１００】
記憶デバイス８０６は、コンピューティングデバイス８００のための大容量記憶装置を提供することが可能である。いくつかの実装では、記憶デバイス８０６は、フロッピディスクデバイス、ハードディスクデバイス、光ディスクデバイス、またはテープデバイス、フラッシュメモリもしくは他の類似するソリッドステートメモリデバイス、または記憶領域ネットワークもしくは他の構成におけるデバイスを含むデバイスのアレイ等のコンピュータ可読媒体であってもよい、またはそれを含有してもよい。命令は、情報キャリア内に記憶されることができる。命令は、１つまたはそれを上回る処理デバイス（例えば、プロセッサ８０２）によって実行されると、上記に説明されるもの等の１つまたはそれを上回る方法を実施する。命令はまた、コンピュータまたは機械可読媒体（例えば、メモリ８０４、記憶デバイス８０６、またはプロセッサ８０２上のメモリ）等の１つまたはそれを上回る記憶デバイスによって記憶されることもできる。
【０１０１】
高速インターフェース８０８が、コンピューティングデバイス８００の帯域幅集中動作を管理する一方、低速インターフェース８１２は、より低帯域幅の集中動作を管理する。そのような機能の割当は、実施例にすぎない。いくつかの実装では、高速インターフェース８０８は、メモリ８０４、（例えば、グラフィックスプロセッサまたはアクセラレータを通して）ディスプレイ８１６、および種々の拡張カード（図示せず）を許容し得る高速拡張ポート８１０に結合される。本実装では、低速インターフェース８１２は、記憶デバイス８０６および低速拡張ポート８１４に結合される。種々の通信ポート（例えば、ＵＳＢ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、無線Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））を含み得る、低速拡張ポート８１４は、キーボード、ポインティングデバイス、スキャナ、または、例えば、ネットワークアダプタを通したスイッチまたはルータ等のネットワーキングデバイス等の１つまたはそれを上回る入出力デバイスに結合されてもよい。
【０１０２】
コンピューティングデバイス８００は、図に示されるように、いくつかの異なる形態で実装されてもよい。例えば、標準サーバ８２０として、またはそのようなサーバ群の中で複数回実装されてもよい。加えて、これは、ラップトップコンピュータ８２２等のパーソナルコンピュータ内で実装されてもよい。これはまた、ラックサーバシステム８２４の一部として実装されてもよい。代替として、コンピューティングデバイス８００からの構成要素は、モバイルコンピューティングデバイス８５０等のモバイルデバイス（図示せず）内の他の構成要素と組み合わせられてもよい。そのようなデバイスはそれぞれ、コンピューティングデバイス８００およびモバイルコンピュータデバイス８５０のうちの１つまたはそれを上回るものを含有してもよく、システム全体が、相互に通信する複数のコンピューティングデバイスから構成されてもよい。
【０１０３】
モバイルコンピューティングデバイス８５０は、他の構成要素の中でもとりわけ、プロセッサ８５２と、メモリ８６４と、ディスプレイ８５４等の入出力デバイスと、通信インターフェース８６６と、送受信機８６８とを含む。モバイルコンピューティングデバイス８５０はまた、付加的な記憶装置を提供するために、マイクロドライブまたは他のデバイス等の記憶デバイスを提供されてもよい。プロセッサ８５２、メモリ８６４、ディスプレイ８５４、通信インターフェース８６６、および送受信機８６８はそれぞれ、種々のバスを使用して相互接続され、構成要素のうちのいくつかは、共通マザーボード上に、または必要に応じて他の様式で搭載されてもよい。
【０１０４】
プロセッサ８５２は、メモリ８６４内に記憶された命令を含む、命令をモバイルコンピューティングデバイス８５０内で実行することができる。プロセッサ８５２は、別個かつ複数のアナログおよびデジタルプロセッサを含む、チップのチップセットとして実装されてもよい。プロセッサ８５２は、例えば、ユーザインターフェースの制御、モバイルコンピューティングデバイス８５０によって実行されるアプリケーション、およびモバイルコンピューティングデバイス８５０による無線通信等のモバイルコンピューティングデバイス８５０の他の構成要素の協調を提供してもよい。
【０１０５】
プロセッサ８５２は、制御インターフェース８５８およびディスプレイ８５４に結合されたディスプレイインターフェース８５６を通して、ユーザと通信してもよい。ディスプレイ８５４は、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ）ディスプレイ、またはＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイ、もしくは他の適切なディスプレイ技術であってもよい。ディスプレイインターフェース８５６は、グラフィカルおよび他の情報をユーザに提示するようにディスプレイ８５４を駆動するための適切な回路を備えてもよい。制御インターフェース８５８は、ユーザからコマンドを受信し、それらをプロセッサ８５２に提出するために変換してもよい。加えて、外部インターフェース８６２が、他のデバイスとのモバイルコンピューティングデバイス８５０の近距離通信を可能にするように、プロセッサ８５２との通信を提供してもよい。外部インターフェース８６２は、例えば、いくつかの実装では有線通信、または他の実装では無線通信を提供してもよく、複数のインターフェースもまた、使用されてもよい。
【０１０６】
メモリ８６４は、モバイルコンピューティングデバイス８５０内に情報を記憶する。メモリ８６４は、１つもしくは複数のコンピュータ可読媒体、１つもしくは複数の揮発性メモリユニット、または１つもしくは複数の不揮発性メモリユニットのうちの１つまたはそれを上回るものとして実装されることができる。拡張メモリ８０４もまた、提供され、例えば、ＳＩＭＭ（シングルインラインメモリモジュール）カードインターフェースを含み得る、拡張インターフェース８１２を通してモバイルコンピューティングデバイス８５０に接続されてもよい。拡張メモリ８１４は、モバイルコンピューティングデバイス８５０のための余剰記憶空間を提供してもよい、またはモバイルコンピューティングデバイス８５０のためのアプリケーションまたは他の情報も記憶してもよい。具体的には、拡張メモリ８１４は、上記に説明されるプロセスを実行または補完する命令を含んでもよく、また、安全な情報を含んでもよい。したがって、例えば、拡張メモリ８１４は、モバイルコンピューティングデバイス８５０のためのセキュリティモジュールとして提供されてもよく、かつモバイルコンピューティングデバイス８５０の安全な使用を可能にする命令でプログラムされてもよい。加えて、ハッキング不可能な様式でＳＩＭＭカード上に識別情報を置くこと等の付加的な情報とともに、安全なアプリケーションが、ＳＩＭＭカードを介して提供されてもよい。
【０１０７】
メモリは、例えば、以下で議論されるように、フラッシュメモリおよび／またはＮＶＲＡＭメモリ（不揮発性ランダムアクセスメモリ）を含んでもよい。いくつかの実装では、命令は、情報キャリア内に記憶され、命令は、１つまたはそれを上回る処理デバイス（例えば、プロセッサ８５２）によって実行されると、上記に説明されるもの等の１つまたはそれを上回る方法を実施する。命令はまた、１つまたはそれを上回るコンピュータまたは機械可読媒体（例えば、メモリ８６４、拡張メモリ８１４、またはプロセッサ８５２上のメモリ）等の１つまたはそれを上回る記憶デバイスによって記憶されることができる。いくつかの実装では、命令は、例えば、送受信機８６８または外部インターフェース８６２を経由して、伝搬信号において受信されることができる。
【０１０８】
モバイルコンピューティングデバイス８５０は、必要な場合にデジタル信号処理回路を含み得る、通信インターフェース８６６を通して無線で通信してもよい。通信インターフェース８６６は、とりわけ、ＧＳＭ（登録商標）音声電話（グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーション）、ＳＭＳ（ショートメッセージサービス）、ＥＭＳ（拡張メッセージングサービス）、またはＭＭＳメッセージング（マルチメディアメッセージングサービス）、ＣＤＭＡ（登録商標）（符号分割多重アクセス）、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）、ＰＤＣ（パーソナルデジタルセルラー）、ＷＣＤＭＡ（登録商標）（広帯域符号分割多重アクセス）、ＣＤＭＡ（登録商標）２０００、またはＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）等の種々のモードもしくはプロトコルの下で通信を提供してもよい。そのような通信は、例えば、高周波を使用して、送受信機８６８を通して起こってもよい。加えて、短距離通信が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−ＦｉＴＭ、または他のそのような送受信機（図示せず）等を使用して起こってもよい。加えて、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機モジュール８１４が、モバイルコンピューティングデバイス８５０上で実行するアプリケーションによって必要に応じて使用され得る、付加的なナビゲーションおよび場所関連無線データをモバイルコンピューティングデバイス８５０に提供してもよい。
【０１０９】
モバイルコンピューティングデバイス８５０はまた、ユーザから口頭の情報を受信し、これを使用可能なデジタル情報に変換し得る、音声コーデック８６０を使用して、可聴的に通信してもよい。音声コーデック８６０は、同様に、例えば、モバイルコンピューティングデバイス８５０のハンドセット内で、スピーカ等を通してユーザのための可聴音を生成してもよい。そのような音は、音声電話からの音を含んでもよく、録音された音（例えば、音声メッセージ、音楽ファイル等）を含んでもよく、また、モバイルコンピューティングデバイス８５０上で動作するアプリケーションによって生成される音を含んでもよい。
【０１１０】
モバイルコンピューティングデバイス８５０は、図に示されるように、いくつかの異なる形態で実装されてもよい。例えば、これは、携帯電話８８０として実装されてもよい。これはまた、スマートフォン８８２、携帯情報端末、または他の類似するモバイルデバイスの一部として実装されてもよい。
【０１１１】
本明細書に説明されるシステムおよび技法の種々の実装は、デジタル電子回路、集積回路、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および／またはそれらの組み合わせにおいて実現されることができる。これらの種々の実装は、記憶システム、少なくとも１つの入力デバイス、および少なくとも１つの出力デバイスからデータならびに命令を受信し、そこにデータおよび命令を伝送するように結合される、専用または汎用であり得る、少なくとも１つのプログラマブルプロセッサを含む、プログラマブルシステム上で実行可能および／または解釈可能である１つまたはそれを上回るコンピュータプログラムにおける実装を含むことができる。
【０１１２】
これらのコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても公知である）は、プログラマブルプロセッサのための機械命令を含み、高次プロシージャおよび／もしくはオブジェクト指向プログラミング言語で、ならびに／またはアセンブリ／機械言語で実装されることができる。本明細書で使用されるように、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体という用語は、機械可読信号として機械命令を受信する機械可読媒体を含む、機械命令および／またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、任意のコンピュータプログラム製品、装置、および／またはデバイス（例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ））を指す。機械可読信号という用語は、機械命令および／またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、任意の信号を指す。
【０１１３】
ユーザとの相互作用を提供するために、ここで説明されるシステムおよび技法は、ユーザに情報を表示するための表示デバイス（例えば、ＣＲＴ（陰極線管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ）と、それによってユーザが入力をコンピュータに提供し得るキーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウスまたはトラックボール）とを有する、コンピュータ上で実装されることができる。他の種類のデバイスも、同様にユーザとの相互作用を提供するために使用されることができ、例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック）であり得、ユーザからの入力は、音響、発話、または触覚入力を含む、任意の形態で受信されることができる。
【０１１４】
ここで説明されるシステムおよび技法は、（例えば、データサーバとしての）バックエンド構成要素を含む、またはミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバ）を含む、またはフロントエンド構成要素（例えば、グラフィカルユーザインターフェースを有するクライアントコンピュータ、またはそれを通してユーザがここで説明されるシステムおよび技法の実装と相互作用し得るウェブブラウザ）を含む、またはそのようなバックエンド、ミドルウェア、もしくはフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含む、コンピューティングシステムにおいて実装されることができる。本システムの構成要素は、任意の形態または媒体のデジタルデータ通信（例えば、通信ネットワーク）によって相互接続されることができる。通信ネットワークの実施例は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、およびインターネットを含む。
【０１１５】
コンピューティングシステムは、クライアントおよびサーバを含むことができる。クライアントおよびサーバは、概して、相互から遠隔にあり、典型的には、通信ネットワークを通して相互作用する。クライアントおよびサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行し、相互にクライアント−サーバ関係を有する、コンピュータプログラムによって生じる。
【０１１６】
ここで説明されるシステムおよび方法の構造、機能、ならびに装置の観点から、いくつかの実施形態では、クロスプラットフォームソフトウェアアプリケーションを開発するための環境および方法が、提供される。無線コンピューティングデバイスのためのソフトウェアアプリケーションの開発および試験をサポートするための方法ならびに装置のある実装を説明したが、本開示の概念を組み込む他の実装も使用され得ることが、当業者に明白となるであろう。したがって、本開示は、ある実装に限定されるべきではなく、むしろ、以下の請求項の精神および範囲によってのみ限定されるべきである。
（均等物）
【０１１７】
本発明は、具体的な好ましい実施形態を参照して、具体的に示され、説明されたが、添付される請求項によって定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態ならびに詳細の種々の変更がその中で成され得ることが、当業者によって理解されるべきである。本明細書に引用される全ての参照物、特許、および特許出願の関連する教示は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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