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公開番号2025092441
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2024205554
出願日2024-11-26
発明の名称航空機の周囲の大気中のガス分子を特徴付けるための技術
出願人ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド,Honeywell International Inc.
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 21/27 20060101AFI20250612BHJP(測定;試験)
要約【課題】航空機の外部又は航空機の一部分の内部の測定容積内の、例えば温室効果ガスの異なるタイプの分子のレベルを決定するための技術を提供する。
【解決手段】一実施形態では、航空機101上及び/又は航空機内にデュアル光周波数コム(DOFC)システム102-1、102-2、102-3、102-4を取り付ける。第1のDOFCシステム102-1は、航空機の機体123に取り付けられる。第2のDOFC102-2は、航空機の第2の翼107に取り付けられる。第3のDOFCシステム102-3は、航空機のだ第1の翼103に取り付けられる。第4のDOFCシステム102-4は、第3の翼109に取り付けられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
航空機内又はその周囲の大気の容積内の分子のタイプのレベルを決定するように構成された装置であって、前記装置は、
第１のデュアル光周波数コム分光（ＤＯＦＣ）システムであって、第１の光周波数コム発生器、第２の光周波数コム発生器、第１のミキサ、及びＤＯＦＣ処理回路を含む、第１のＤＯＦＣシステムを含み、
前記第１及び前記第２の光周波数コム発生器の各々は、レーザを含み、
前記第１の光周波数コム発生器は、第１の光周波数コムを前記第１のミキサに送信するように構成され、
前記第２の光周波数コム発生器は、第２の光周波数コムを前記第１のミキサに送信するように構成され、
前記第１及び前記第２の光周波数コムのうちの少なくとも１つは、前記第１のミキサによって受信される前に、第１の測定容積を通して送信されるように構成され、
受信された第１及び第２の光周波数コムを使用して、前記第１のミキサは、第１のヘテロダインビート周波数コムを生成するように構成され、
前記ＤＯＦＣ処理回路は、
前記第１のヘテロダインビート周波数コムを受信することと、
前記第１のヘテロダインビート周波数コムのどのスペクトル成分が減少した振幅及び各そのような減少した振幅の量を有するかを決定することと、
そのような減少した振幅を有すると決定された前記第１のヘテロダインビート周波数コムのスペクトル成分を使用して、前記第１の測定容積内の分子の各タイプを決定することと、
減少した振幅を有すると決定された前記第１のヘテロダインビート周波数コムの各スペクトル成分の振幅を使用して、前記第１の測定容積内の少なくとも１つのタイプの分子の濃度を決定することと、を行うように構成され、
前記第１の光周波数コムが前記第２の光周波数コムに位相ロックされるか、又は前記第１及び前記第２の光周波数コムの各々が基準信号に位相ロックされるかのいずれかである、装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
１つの決定されたタイプの分子は、水、１つのタイプの温室効果ガス、又は前記航空機のエンジンによって使用される燃料中の１つのタイプの分子を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第２のＤＯＦＣシステムであって、第３の光周波数コム発生器と、第４の光周波数コム発生器と、第２のミキサとを含む、第２のＤＯＦＣシステムを更に含み、
前記第３及び前記第４の光周波数コム発生器の各々は、レーザを含み、
前記第３の光周波数コム発生器は、第３の光周波数コムを前記第２のミキサに送信するように構成され、
前記第４の光周波数コム発生器は、第４の光周波数コムを前記第２のミキサに送信するように構成され、
前記第３及び前記第４の光周波数コムのうちの少なくとも１つは、前記第２のミキサによって受信される前に、第２の測定容積を通して送信されるように構成され、
受信された第３及び第４の光周波数コムを使用して、前記第２のミキサは、第２のヘテロダインビート周波数コムを生成するように構成され、
前記ＤＯＦＣ処理回路は、
前記第２のヘテロダインビート周波数コムを受信することと、
前記第２のヘテロダインビート周波数コムのどのスペクトル成分が減少した振幅及び各そのような減少した振幅の量を有するかを決定することと、
そのような減少した振幅を有すると決定された前記第２のヘテロダインビート周波数コムのスペクトル成分を使用して、前記第２の測定容積内の分子の各タイプを決定することと、
減少した振幅を有すると決定された前記第２のヘテロダインビート周波数コムの各スペクトル成分の振幅を使用して、前記第２の測定容積内の少なくとも１つのタイプの分子の濃度を決定することと、
前記第１の測定容積及び前記第２の測定容積内にあると決定された少なくとも１つのタイプの分子の決定された濃度を使用して、前記第２の測定容積と前記第１の測定容積との間で追加又は除去された少なくとも１つのタイプの分子の濃度を決定することと、を行うように更に構成され、
任意選択的に、前記第１の測定容積は、エンジンナセルの入口に又はその周囲にあり、前記第２の測定容積は、前記エンジンナセルの出口に又はその周囲にある、請求項１に記載の装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２３年１２月８日に出願された米国特許出願第６３／６０７９１２号及び２０２３年１２月１３日に出願された米国特許出願第６３／６０９７７７号の利益を主張する。前述の特許出願のそれぞれの全内容は、その全体が記載されているかのように参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 4,100 文字）【背景技術】
【０００２】
大気中の温室効果ガスは、地球規模の気候変動を引き起こす。このような気候変動を予測するために、大気中の温室効果ガスを監視する必要がある。
【発明の概要】
【０００３】
いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、航空機内又はその周囲の大気の容積内の分子のタイプのレベルを決定するための方法に関し、方法は、航空機の内部容積又は外部部分の第１の領域から、少なくとも１つの光周波数コムが航空機の外部の周囲、又は航空機の内部部分内又はその周囲の測定容積を通して送信される２つの光周波数コムを放射することと、２つの光周波数コムのうちの少なくとも１つが測定容積を通過した後に、２つの光周波数コムを、航空機の内部容積又は外部部分の第１の領域又は第２の領域においてそれぞれ受信することと、受信された２つの光周波数コムを使用して、ヘテロダインビート周波数コムを生成することと、ヘテロダインビート周波数コムのどのスペクトル成分が減少した振幅及び各そのような減少した振幅の量を有するかを決定することと、そのような減少した振幅を有すると決定されたヘテロダインビート周波数コムのスペクトル成分を使用して、測定容積内の各タイプの分子を決定することと、減少した振幅を有すると決定されたヘテロダインビート周波数コムの各スペクトル成分の振幅を使用して、測定容積内の１つ以上のタイプの分子の濃度を決定することと、を含む。
【０００４】
いくつかの態様では、本明細書に記載される技術は、航空機内又はその周囲の大気の容積内の分子のタイプのレベルを決定するように構成された装置に関し、この装置は、第１の光周波数コム発生器、第２の光周波数コム発生器、第１のミキサ、及びＤＯＦＣ処理回路を含む第１のデュアル光周波数コム分光（dual optical frequency comb spectroscopy、ＤＯＦＣ）システムを含み、第１及び第２の光周波数コム発生器の各々は、レーザを含み、第１の光周波数コム発生器は、第１の光周波数コムを第１のミキサに送信するように構成され、第２の光周波数コム発生器は、第２の光周波数コムを第１のミキサに送信するように構成され、第１及び第２の光周波数コムのうちの少なくとも１つは、第１のミキサによって受信される前に、第１の測定容積を通して送信されるように構成され、受信された第１及び第２の光周波数コムを使用して、第１のミキサは、第１のヘテロダインビート周波数コムを生成するように構成され、ＤＯＦＣ処理回路は、第１のヘテロダインビート周波数コムを受信することと、第１のヘテロダインビート周波数コムのどのスペクトル成分が減少した振幅及び各そのような減少した振幅の量を有するかを決定することと、そのような減少した振幅を有すると決定された第１のヘテロダインビート周波数コムのスペクトル成分を使用して、第１の測定容積内の分子の各タイプを決定することと、減少した振幅を有すると決定された第１のヘテロダインビート周波数コムの各スペクトル成分の振幅を使用して、第１の測定容積内の分子の少なくとも１つのタイプの濃度を決定することと、を行うように構成される。
【０００５】
いくつかの態様では、本明細書に記載の技術は、エンジン内で生成された分子のタイプのレベルを決定するように構成された装置に関し、装置は、第１の光周波数コム発生器と、第２の光周波数コム発生器と、第１のミキサと、ＤＯＦＣ処理回路とを含む第１のデュアル光周波数コム分光（ＤＯＦＣ）システムを含み、第１及び第２の光周波数コム発生器の各々は、レーザを含み、第１の光周波数コム発生器は、第１の光周波数コムを第１のミキサに送信するように構成され、第２の光周波数コム発生器は、第２の光周波数コムを第１のミキサに送信するように構成され、第１及び第２の光周波数コムのうちの少なくとも１つは、第１のミキサによって受信される前に、第１の測定容積を通して送信されるように構成され、第１の測定容積は、エンジン内の第１の位置にあり、受信された第１及び第２の光周波数コムを使用して、第１のミキサは、第１のヘテロダインビート周波数コムを生成するように構成され、ＤＯＦＣ処理回路は、第１のヘテロダインビート周波数コムを受信することと、第１のヘテロダインビート周波数コムのどのスペクトル成分が減少した振幅及び各そのような減少した振幅の量を有するかを決定することと、そのような減少した振幅を有すると決定された第１のヘテロダインビート周波数コムのスペクトル成分を使用して、第１の測定容積内の分子の各タイプを決定することと、減少した振幅を有すると決定された第１のヘテロダインビート周波数コムの各スペクトル成分の振幅を使用して、第１の測定容積内の分子の少なくとも１つのタイプの濃度を決定することと、を行うように構成され、この装置は更に、第２のＤＯＦＣシステムであって、第３の光周波数コム発生器、第４の光周波数コム発生器、及び第２のミキサを含む、第２のＤＯＦＣシステムを含み、第３及び第４の光周波数コム発生器の各々は、レーザを含み、第３の光周波数コム発生器は、第３の光周波数コムを第２のミキサに送信するように構成され、第４の光周波数コム発生器は、第４の光周波数コムを第２のミキサに送信するように構成され、第３及び第４の光周波数コムのうちの少なくとも１つは、第２のミキサによって受信される前に第２の測定容積を通して送信されるように構成され、第２の測定容積は、エンジン内の第２の位置にあり、受信された第３及び第４の光周波数コムを使用して、第２のミキサは、第２のヘテロダインビート周波数コムを生成するように構成され、ＤＯＦＣ処理回路は、第２のヘテロダインビート周波数コムを受信することと、第２のヘテロダインビート周波数コムのどのスペクトル成分が減少した振幅及び各そのような減少した振幅の量を有するかを決定することと、そのような減少した振幅を有すると決定された第２のヘテロダインビート周波数コムのスペクトル成分を使用して、第２の測定容積内の分子の各タイプを決定することと、減少した振幅を有すると決定された第２のヘテロダインビート周波数コムの各スペクトル成分の振幅を使用して、第２の測定容積内の少なくとも１つのタイプの分子の濃度を決定することと、第１の測定容積及び第２の測定容積内にあると決定された少なくとも１つのタイプの分子の決定された濃度を使用して、第２の測定容積と第１の測定容積との間で追加又は除去された少なくとも１つのタイプの分子の濃度を決定することと、を行うように更に構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図面は例示的な実施形態のみを示し、したがって範囲を限定するものと見なされるべきではないことを理解した上で、例示的な実施形態を添付の図面を使用して更なる具体性及び詳細と共に説明する。
航空機上及び／又は航空機内の１つ以上のデュアル光周波数コム分光システムのための取付け構成の例示的な実施形態を示す。
航空機上の１つ以上のデュアル光周波数コム分光システムのための取付け構成の他の実施形態を示す。
航空機上の１つ以上のデュアル光周波数コム分光システムのための取付け構成の更に他の実施形態を示す。
航空機上の１つ以上のデュアル光周波数コム分光システムのための取付け構成の更なる例示的な実施形態を示す。
航空機の内部容積内の１つ以上のデュアル光周波数コム分光システムのための取付け構成の実施形態を示す。
航空機の内部容積５５１内の１つ以上のデュアル光周波数コム分光システムのための取付け構成の他の実施形態を示す。
デュアル光周波数コム分光システムの一実施形態のブロック図を示す。
ガス濃度を確認するための方法の一実施形態のフロー図を示す。
【０００７】
慣例に従って、記載された様々な特徴は一定の縮尺で描かれているのではなく、例示的な実施形態に関連する特定の特徴を強調するように描かれている。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照し、図面には特定の例示的な実施形態を例として示す。しかしながら、他の実施形態を利用してもよく、論理的、機械的、及び電気的な変更をしてもよいことを理解すべきである。更に、図面及び明細書に提示された方法は、個々の工程が実施され得る順序を限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。
【０００９】
以下に説明する実施形態は、航空機の外部又は航空機の一部分の内部の測定容積内の、例えば温室効果ガスの異なるタイプの分子の濃度を決定するための技術を含む。本明細書で説明される実施形態はまた、航空機のエンジンによって生成される、測定容積内の、例えば温室効果ガスの異なるタイプの分子の濃度を決定するための技術を含む。本明細書で使用される測定容積は、航空機の外部の周囲の環境の領域、例えば、大気の領域である。本明細書では、航空機が教示目的で示されている。本発明の実施形態は、航空機以外の他のタイプのビークルにも適用可能である。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態では、一対の光周波数コム（本明細書の他の箇所で説明される）が、航空機の表面の第１の領域から放射される。光周波数コムのうちの少なくとも１つは、航空機の外部の周囲の１つ以上の測定容積（又は環境若しくは大気の領域）を通して伝搬する。任意選択的に、光周波数コムのうちの少なくとも１つは、航空機の表面の第２の領域から反射される。一対の光周波数コムは、航空機の表面の第１又は第３の領域で受信される。
（【００１１】以降は省略されています）

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