用于燃气涡轮发动机的光学成像系统的制作方法

本发明涉及用于燃气涡轮发动机的光学成像系统。

背景技术：

涡轮发动机(特别是燃气或燃式涡轮发动机)是旋转式发动机，其从通过发动机传到多个涡轮机叶片上的燃烧气体流提取能量。燃气涡轮发动机已用于陆地和海上移动和发电，但是最常用于航空应用，例如用于包括直升机的飞行器。在飞行器中，燃气涡轮发动机用于飞行器的推进。在陆地应用中，涡轮发动机通常用于发电。

用于飞行器的燃气涡轮发动机设计成在高温下操作至最大化发动机效率。高压涡轮机中的温度为约1000℃至2000℃，并且来自压缩机的流体为约500℃至760℃。在涡轮机停机期间，通过将管道镜通过外涡轮机壳体中的开口插入并且铰接管道镜的视频头以获得期望的检查视图，典型地视觉地检查燃气和蒸汽涡轮机的内部部件，例如蒸汽涡轮机叶片。在关机之后和检查之前典型地需要等待时间，原因是当前的管道镜检查设备具有大约50℃的温度限制。作为该温度限制的结果，在涡轮机从其正常操作温度冷却下来之前不能执行燃气和蒸汽涡轮机检查。

技术实现要素：

技术方案1：一种光学成像系统，包括：

外壳，所述外壳配置成用于安装到涡轮发动机的壁；

中空探头，所述中空探头从所述外壳延伸并且具有纵向轴线；

在所述中空探头的端部处的图像接收装置；

引导管，所述引导管具有第一端部和第二端部并且限定接收所述中空探头的至少一部分的内部，其中所述第一端部或所述第二端部中的至少一个包括弯曲部分；以及

一组弹簧，所述一组弹簧朝着所述第二端部压迫所述引导管，同时允许所述引导管的轴向运动和摇摆运动。

技术方案2：根据技术方案1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一端部和所述第二端部都包括弯曲部分，使得所述引导管能够在那些弯曲部分处枢转。

技术方案3：根据技术方案1所述的光学成像系统，其特征在于，其还包括与所述图像接收装置可通信地联接的照相机。

技术方案4：根据技术方案3所述的光学成像系统，其特征在于，所述照相机是高温计照相机或红外照相机中的至少一种。

技术方案5：根据技术方案3所述的光学成像系统，其特征在于，所述照相机配置成感测所述涡轮发动机的内部中的表面的温度。

技术方案6：根据技术方案3所述的光学成像系统，其特征在于，所述照相机配置成视觉地检查一组涡轮机叶片。

技术方案7：根据技术方案6所述的光学成像系统，其特征在于，当一组涡轮机叶片旋转经过所述图像接收装置时，所述照相机配置成视觉地检查所述一组涡轮机叶片。

技术方案8：根据技术方案6所述的光学成像系统，其特征在于，所述图像接收装置配置成使所述照相机能够观察基本上垂直于所述纵向轴线的图像。

技术方案9：根据技术方案1所述的光学成像系统，其特征在于，所述中空探头与限定所述引导管的内部的内表面隔开。

技术方案10：根据技术方案1所述的光学成像系统，其特征在于，还包括帽，所述帽将所述中空探头的端部可操作地连接到所述引导管的第二端部。

技术方案11：根据技术方案1所述的光学成像系统，其特征在于，所述中空探头或所述引导管中的至少一个包括一组冷却凹槽，所述一组冷却凹槽配置成使冷却介质流动以冷却所述中空探头。

技术方案12：根据技术方案1所述的光学成像系统，其特征在于，所述图像接收装置包括透镜、反射镜或棱镜中的至少一种。

技术方案13：根据技术方案1所述的光学成像系统，其特征在于，所述一组弹簧包括多个弹簧。

技术方案14：根据技术方案1所述的光学成像系统，其特征在于，还包括在与所述图像接收装置相对的所述中空探头的端部处的光学元件。

技术方案15：根据技术方案14所述的光学成像系统，其特征在于，所述一组弹簧包括光学器件弹簧，所述光学器件弹簧配置成朝着所述第二端部压迫所述光学元件。

技术方案16：根据技术方案14所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学器件弹簧配置成允许所述光学元件相对于所述中空探头的运动的至少一部分。

技术方案17：根据技术方案1所述的光学成像系统，其特征在于，所述一组弹簧包括中空探头弹簧，所述中空探头弹簧配置成相对于所述引导管至少部分地保持所述中空探头。

技术方案18：根据技术方案17所述的光学成像系统，其特征在于，中空探头弹簧配置成朝着所述第二端部压迫所述中空探头。

技术方案19：根据技术方案17所述的光学成像系统，其特征在于，所述中空探头弹簧配置成允许所述中空探头相对于所述引导管的运动的至少一部分。

技术方案20：一种燃气涡轮发动机，包括：

径向壁，所述径向壁限定所述燃气涡轮发动机的内部和外部并且具有孔；

一组涡轮机叶片，所述一组涡轮机叶片位于所述内部中并且配置成围绕轴旋转；以及

光学成像系统，所述光学成像系统包括：

外壳，所述外壳配置成用于安装到所述径向壁；

中空探头，所述中空探头从所述外壳延伸并且具有纵向轴线；

在所述中空探头的端部处的图像接收装置，其中所述图像接收装置邻近所述内部内的热气体路径定位；以及

引导管，所述引导管具有第一端部和第二端部并且限定接收所述中空探头的至少一部分的内部，其中所述第一端部或所述第二端部中的至少一个包括弯曲部分，所述弯曲部分配置成允许所述引导管在所述弯曲部分处的摇摆运动。

技术方案21：根据技术方案20所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其还包括邻近所述中空引导管的第一端部的弹簧，所述弹簧朝着所述第二端部压迫所述中空引导管，同时允许所述引导管的轴向运动和摇摆运动。

技术方案22：根据技术方案20所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，当所述燃气涡轮发动机正在操作时，所述光学成像系统配置成对所述燃气涡轮发动机的内部的至少一部分成像。

技术方案23：根据技术方案20所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一端部的所述至少一部分包括球形部分。

技术方案24：一种引导管组件，包括中空引导管，所述中空引导管具有第一端部、配置成容纳在燃气涡轮机的一部分附近的第二端部以及限定内部的内表面，并且其中所述第二端部的至少一部分包括允许其抵靠所述燃气涡轮机的所述部分摇摆的弯曲表面。

技术方案25：根据技术方案24所述的引导管组件，其特征在于，所述第二端部的所述至少一部分包括球形部分。

技术方案26：根据技术方案24所述的引导管组件，其特征在于，其还包括邻近所述中空引导管的第一端部的弹簧，所述弹簧朝着所述第二端部压迫所述中空引导管，同时允许所述引导管的轴向运动和摇摆运动。

附图说明

在附图中：

图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。

图2是示出根据本说明书中所述的各方面的光学成像系统的框图。

图3是示出根据本说明书中所述的各方面的、具有光学观察管的、诸如图2中的光学成像系统的装置的透视图。

图4是根据本说明书中所述的各方面的图3的光学成像系统的部分的截面图。

图5是示出根据本说明书中所述的各方面的图4的引导管的运动的截面图。

具体实施方式

本说明书中所述的各方面涉及一种用于在涡轮发动机操作时检查涡轮发动机的内部部件的光学成像系统(例如管道镜组件)和方法。在操作的燃气涡轮机中安装光学器件以监测和成像热气体路径部件(例如翼型和燃烧器)不是相对容易或直接的任务。目前，刚性光学器件以比光纤更高的成像保真度传输光，并且因此刚性光学器件可以位于燃气涡轮机内部以将图像中继到适宜的位置，在所述位置可以放置诸如红外(ir)照相机的成像装置。然而，为了用固定光学探头成像其内部，发动机必须关闭。本说明书中所述的各方面涉及一种在燃气涡轮机操作时可操作的光学成像系统。

为了示例的目的，将关于飞行器燃气涡轮发动机描述本发明。然而将理解本发明不限于此并且可以在非飞行器应用(例如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用)中具有一般适用性。图1是用于飞行器的常规燃气涡轮发动机10的示意性横截面图，本说明书中所述的光学成像系统可以在其中操作。燃气涡轮发动机10具有从前部14延伸到后部16的大致纵向延伸的轴线或中心线12。燃气涡轮发动机10包括成下游串联流动关系的包括风扇20的风扇部段18，包括增压器或低压(lp)压缩机24和高压(hp)压缩机26的压缩机部段22，包括燃烧器30的燃烧部段28，包括hp涡轮机34和lp涡轮机36的涡轮机部段32，以及排气部段38。

风扇部段18包括围绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括围绕中心线12径向布置的多个风扇叶片42。

hp压缩机26、燃烧器30和hp涡轮机34形成生成燃烧气体的燃气涡轮发动机10的芯44。芯44由芯壳体46围绕，所述芯壳体可以与风扇壳体40联接。

围绕燃气涡轮发动机10的中心线12同轴布置的hp轴或线轴48将hp涡轮机34驱动地连接到hp压缩机26。围绕燃气涡轮发动机10的中心线12同轴地布置在较大直径的环形hp线轴48内的lp轴或线轴50将lp涡轮机36驱动地连接到lp压缩机24和风扇20。

lp压缩机24和hp压缩机26相应地包括多个压缩机级52、54，其中一组压缩机叶片56、58相对于相应的一组静态压缩机轮叶60、62(也称为喷嘴)旋转以压缩或加压通过该级的流体流。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可以设在环中，并且相对于中心线12径向向外从叶片平台延伸到叶片尖端，而相应的静态压缩机叶片60、62定位在旋转叶片56、58的下游和附近。应当注意，图1中所示的叶片、轮叶和压缩机级的数量仅仅是为了示例的目的被选择，并且其它数量是可能的。

hp涡轮机34和lp涡轮机36相应地包括多个涡轮级64、66，其中一组涡轮机叶片68、70相对于相应的一组静态涡轮机轮叶72、74(也称为喷嘴)旋转以从通过该级的流体流提取能量。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮机叶片68、70可以设在环中并且相对于中心线12径向向外从叶片平台延伸到叶片尖端，而相应的静态涡轮机轮叶72、74定位在旋转叶片68、70的上游和附近。应当注意，图1中所示的叶片、轮叶和涡轮机级的数量仅仅是为了示例的目的被选择，并且其它数量是可能的。

在操作中，旋转风扇20将环境空气供应到lp压缩机24，所述lp压缩机然后将加压的环境空气供应到hp压缩机26，所述hp压缩机进一步加压环境空气。来自hp压缩机26的加压空气与燃烧器30中的燃料混合并且点燃，由此产生燃烧气体。通过驱动hp压缩机26的hp涡轮机34从这些气体提取一些功。燃烧气体排出到lp涡轮机36中，所述lp涡轮机提取额外的功以驱动lp压缩机24，并且废气最终经由排气部段38从燃气涡轮发动机10排出。lp发动机36的驱动驱动lp线轴50以使风扇20和lp压缩机24旋转。

由风扇20供应的一些环境空气可以旁路通过发动机芯44，并且用于冷却燃气涡轮发动机10的部分，特别是热部分，和/或用于冷却飞行器的其它方面或用于为飞行器的其它方面供能。在涡轮发动机的背景中，发动机的热部分通常在燃烧器30(特别是涡轮级部段32)的下游，hp涡轮机34是最热部分，原因是它位于燃烧部段28的直接下游。冷却流体的其它源可以包括但不限于从lp压缩机24或hp压缩机26排出的流体。

图2更清楚地示出芯壳体46(在图1中显示)可以包括限定燃气涡轮发动机10的外部113和内部115的径向壁110。至少一个孔111可以形成于径向壁110的部分中并且优选地邻近位于燃气涡轮发动机10的内部115中并且配置成围绕轴或转子旋转的一组涡轮机叶片68、70(在图1中显示)定位。转子可以是发动机的任何旋转部件，包括但不限于hp线轴48(在图1中显示)和lp线轴(在图1中显示)。当燃气涡轮发动机10正在操作时光学成像系统100配置成对燃气涡轮发动机10的内部115的至少一部分成像。

光学成像系统100的实施例可以包括外壳106，位于外壳106内的照相机108，从外壳106延伸的中空探头118或光学器件管，在中空探头118的端部处的图像接收装置114，以及被配置成在燃气涡轮发动机10的内部115内操纵中空探头118的至少一个机构104。外壳106被包括并且配置成用于安装到涡轮发动机的径向壁110。可以操作光学成像系统100以定向地控制图像接收装置114，包括当在燃气涡轮发动机10的内部时。更具体地，至少一个机构104可以与外壳106联接，并且配置成推压中空探头118以沿着或横穿123纵向轴线112移动通过孔111进入燃气涡轮发动机的内部115。此外，推压机构104可以配置成使中空探头118围绕纵向轴线112旋转以引起偏航125。推压机构104可以包括用于旋转和平移轴的一个或多个马达。例如，如图所示，推压机构104可以包括平移马达122和旋转马达124两者。推压机构104可以由用于沿着纵向轴线112推压或操纵中空探头118进入涡轮发动机的内部115中的腔中的任何装置形成，包括但不限于一个或多个永磁步进马达，混合同步步进马达，可变磁阻步进马达，lavet式步进马达，ac马达，dc马达，齿轮箱等，以及它们的组合。

图像接收装置114的方向控制由在燃气涡轮发动机10的外部的控制器102提供。因此，图像接收装置114被定向控制使得在燃气涡轮发动机10的内部的选定的一个或多个部件可以在燃气涡轮发动机10的外部被观察。可以冷却光学成像系统100的部件，包括但不限于通过使冷却介质沿着中空探头118的长度的主要部分并且特别地围绕图像接收装置114流动。

外壳106可以经由沿着纵向轴线112到推压机构104的联接件间接地安装到径向壁110。也就是说，推压机构104在涡轮发动机的外部113处直接安装到径向壁110并且外壳106经由可以沿着纵向轴线112横动123和偏航125的轴通过孔111联接到推压机构。外壳106可以通过任何已知的安装方法安装到径向壁110，并且可以包括直接安装到径向壁110和间接安装，由此外壳106联接到安装到径向壁110的附加部件。外壳106可以由适于保护容纳的照相机108免受与燃气涡轮发动机关联的高温度和压力的任何材料制成，包括但不限于不锈钢、铝、钛等。

包含在外壳106内，照相机108响应于定位在图像接收装置114的视场128内的涡轮发动机的一个或多个部件的成像数据。照相机108配置成感测燃气涡轮发动机10的腔或内部115中的表面的温度。照相机108可以是用于记录与表面温度相关的图像数据的任何装置，包括但不限于红外照相机，可见光照相机，高温计，多光谱照相机，高光谱照相机，电荷耦合器件，有源像素传感器，互补金属氧化物半导体(cmos)传感器等。照相机108也可以配置成视觉地检查燃气涡轮发动机10的一组涡轮机叶片，其包括当一组涡轮机叶片旋转经过图像接收装置时照相机配置成视觉地检查一组涡轮机叶片。

也可以被称为管道镜的中空探头118从外壳106大致沿着垂直于径向壁110的纵向轴线112朝着涡轮发动机10的内部115延伸。中空探头118在探头118的端部处提供来自图像接收装置114的光通信的管路，使得图像接收装置114与外壳106内的照相机108可通信地联接。中空探头118可以包括用于传输光学数据的任何部件，包括但不限于自由空间，一个或多个透镜，光纤电缆以及它们的组合。

位于中空探头118的远端处的图像接收装置114重定向输入的光学数据以沿着纵向轴线112中继。图像接收装置也可以沿着垂直于纵向轴线的轴线126从视场128中继图像以使照相机108能够观察基本上垂直于纵向轴线112的图像。图像接收装置114可以配置成从任何合适的视场128和轴线中继图像以便沿着纵向轴线112传输到照相机108。图像接收装置114可以包括已知用于重定向或聚焦光学成像的任何光学元件，包括但不限于反射镜，光纤，透镜，棱镜，以及它们的组合。

与中空探头118同心，一个或多个引导管116、130可以保护和帮助操纵中空探头118。例如，移动引导管116可以包括邻近照相机108或外壳106的第一端部134以及邻近护罩120的第二端部136。移动引导管116可以配置成沿着纵向轴线112与照相机外壳106一起横动和旋转。作为另一示例，固定或静止引导管130可以固定到涡轮发动机10的壁，其中壁可以是涡轮发动机10内的任何内部结构，包括但不限于形成涡轮级的轮叶的径向壁110，或护罩120。如图所示，移动引导管116可以位于静止引导管130的内部内，并且可以相对于静止引导管130沿着纵向轴线112横动和旋转。

当中空探头118或管道镜被操纵到正确的位置时，探头光学器件使照相机108能够相对于护罩120对护罩120的表面或一组涡轮机叶片132成像。有利地，当燃气涡轮发动机正在操作时，附连到横动和偏航推压机构104并且联接到中空探头118的照相机108允许对护罩120成像。中空探头118与引导管116、130一起可以包括具有光学元件和用于冷却和吹扫空气的通道的多个管。

现在参考图3，显示光学成像系统100的部分的透视图。光学成像系统100配置成横动123进入或离开涡轮发动机10以视觉地检查一组涡轮机叶片68、70或护罩120。由于系统配置，当一组涡轮机叶片68、70相对于延伸的中空探头118的远端旋转经过图像接收装置114或视场128时，光学成像系统100可以视觉地检查一组涡轮机叶片68、70。在燃气涡轮发动机10的操作期间，热气体路径的边缘和径向壁110由于热生长、压力和温度变化而相对于彼此移动。在涡轮发动机10操作期间相对于彼此移动的两个部件之间延伸的引导管116、130组件需要是挠性的。然而，光学管或中空探头118不能挠曲，原因是它由若干光学元件组成，所述光学元件需要在刚性管中对准以能够将图像从远端处的图像接收装置114传输或中继到相对端部，在所述相对端部处图像由照相机108接收。

图4是根据本公开的实施例的光学成像系统100的一部分和引导管116、130的截面图。如图所示，外壳106包括限定壳体内部150的内表面148。移动引导管116接收在外壳内部150中，并且包括限定移动引导管内部156的内表面152，和外表面154。邻近第一端部134的移动引导管116的外表面154显示为具有第一弯曲部分或第一弯曲外表面158。第一弯曲外表面158可以尺寸确定成、成形为或以另外方式具有轮廓使得它与外壳106的内表面148接触。

第一弯曲外表面158的实施例可以包括面对外壳106的内表面148的球形、半球形、圆形或弓形表面、轮廓或形状。第一弯曲外表面158可以被选择或配置成使得移动引导管116基本上在第一端部134处或其附近的枢转允许至少一个运动范围，其中第一弯曲外表面158保持与外壳106的内表面148基本上接触。在一个非限制性示例中，第一弯曲外表面158的配置可以允许相对于纵向轴线112在任何径向方向上的至少有限的运动范围。在另一非限制性示例中，移动引导管116可以基本上在第一端部134处或其附近从示出的休止纵向轴线(restinglongitudinalaxis)112枢转达到五度。

静止引导管130也可以包括限定静止引导管内部162的内表面160，所述静止引导管内部进一步接收移动引导管116的第二端部136的至少一部分。第二弯曲部分或第二弯曲外表面164可以邻近第二端部146、护罩120或涡轮发动机10的内部而包括在移动引导管116上。第二弯曲外表面可以尺寸确定成、成形为或以另外方式具有轮廓，使得移动引导管116的第二弯曲外表面164基本上与静止引导管130的内表面160接触。

第二弯曲外表面164的实施例可以类似地包括面对静止引导管130的内表面160的球形、半球形、圆形或弓形表面、轮廓或形状。第二弯曲外表面164可以被选择或配置成使得移动引导管116基本上在第二端部136处或其附近的枢转允许至少一个运动范围，其中第二弯曲外表面164保持与静止引导管130的内表面160基本上接触。例如，移动引导管116相对于第二端部136的枢转可以与移动引导管116在第一端部134处的相应枢转相关。在一个非限制性示例中，第二弯曲外表面164的配置可以允许相对于纵向轴线112在任何径向方向上的至少有限的运动范围。在另一非限制性示例中，移动引导管116可以基本上在第二端部136处或其附近从示出的休止纵向轴线112枢转达到五度。

尽管移动引导管116被描述为在第一端部134处具有第一弯曲外表面158并且在第二端部136处具有第二弯曲外表面164，但是可以包括本公开的实施例，其中第一端部134或第二端部136中的仅仅一个包括弯曲表面158、164。另外，尽管第二弯曲外表面164被描述为相对于静止引导管130的内表面160确定尺寸、成形、弯曲等，但是可以包括本公开的实施例，其中第二弯曲外表面164相对于另一相关部件布置或配置。例如，其它相关部件可以包括但不限于护罩120，涡轮发动机10等，并且可以至少部分地取决于光学成像系统100的相对配置。

外壳106的内部150还可以包括沿着纵向轴线112定位在移动引导管116的第一端部和外壳106的邻接凸缘169之间的移动引导管弹簧166。在这个意义上，移动引导管弹簧166相对于外壳106和移动引导管116布置以沿着纵向轴线112轴向地偏压移动引导管116远离外壳106或照相机108。移动引导管弹簧166或邻接凸缘169可以围绕纵向轴线112同心地布置。移动导向管弹簧166可以配置成提供移动导向管116相对于外壳106沿着纵向轴线112的轴向平移的至少一部分。移动引导管116相对于外壳106沿着纵向轴线112的轴向平移可以由以下因素导致，所述因素包括但不限于由于热生长、压力和温度变化、燃气涡轮发动机10的操作或它们的组合引起的外壳106、护罩120、静止引导管130、移动引导管116或中空探头118的彼此相对运动。移动引导管弹簧166还可以被选择或配置成使得例如当移动引导管116相对于休止纵向轴线112以一定角度移动或枢转时弹簧166的第一部分与弹簧的另一部分相比可以独立地挠曲、偏压、延伸或压缩。在一个示例性配置中，移动引导管弹簧166可以包括但不限于波形弹簧。

如本说明书中所解释的，移动引导管内部156可以被布置、尺寸确定、成形或以另外方式配置成接收中空探头118。在这个意义上，中空探头118与移动引导管116的内部表面或内表面152隔开。移动引导管内部156还可以用于沿着中空探头118的长度的大部分、平行于纵向轴线112而提供冷却介质。冷却介质可以进一步通过定位在中空探头118的第二端部136上的第一帽138而从移动引导管116或中空探头118中的至少一个排放或排出。在本公开的另一实施例中，移动引导管116的内表面160、中空探头118或第一帽138中的至少一个可以包括一组冷却凹槽或冷却端口，其配置成使冷却介质流动以冷却中空探头118或图像接收装置114。在另一实施例中，第一帽138可以将移动引导管116的第二端部136与中空探头118可操作地联接。

如图所示，中空探头118可以通过机械紧固件(例如光学器件引导紧固件168)相对于移动引导管116至少部分地保持。光学器件引导紧固件168可以例如通过螺钉接口相对于中空探头118可选择地固定。中空探头118和光学器件引导紧固件168还可以通过中空探头弹簧170相对于移动引导管116至少部分地保持，所述中空探头弹簧尺寸确定成、选择成或配置成邻接中空探头118或光学器件引导紧固件168中的至少一个的轴向表面。中空探头弹簧170还可以例如通过卡环(snapring)172相对于移动引导管116选择性地固定，所述卡环尺寸确定成、选择成或配置成相对于移动引导管116的第一端部134保持中空探头弹簧170。光学器件引导紧固件168、中空探头弹簧170和卡环172可以围绕纵向轴线112同心地布置，并且配置成提供中空探头118沿着纵向轴线112的轴向平移的至少一部分。光学器件引导紧固件168、中空探头弹簧170和卡环172还可以配置成朝着第二端部136压迫中空探头118。在本公开的一个非限制性示例性实施例中，中空探头弹簧170可以包括但不限于波形弹簧。中空探头118沿着纵向轴线112的轴向平移可以由以下因素导致，所述因素包括但不限于由于热生长、压力和温度变化、燃气涡轮发动机10的操作或它们的组合引起的外壳106、护罩120、静止引导管130、移动引导管116或中空探头118的彼此相对运动。

也如图所示，与帽138相对的中空探头118的端部可以包括通过机械紧固件相对于中空探头至少部分地保持的光学元件140，所述机械紧固件包括但不限于第二帽142。光学元件140可以包括已知用于重定向或聚焦光学图像的任何光学元件，包括但不限于反射镜，光纤，透镜，棱镜，以及它们的组合。第二帽142可以例如通过螺钉接口相对于中空探头118可选择地固定。光学元件140可以通过光学器件弹簧144相对于移动引导管中空探头118至少部分地保持，所述光学器件弹簧尺寸确定成、选择成或配置成邻接中空探头118或光学元件140中的至少一个的轴向表面。光学器件弹簧144还可以例如通过卡环172相对于中空探头118选择性地固定，或固定以朝着第二端部136压迫光学元件140，所述卡环尺寸确定成、选择成或配置成相对于中空探头118保持光学器件弹簧144。

光学器件弹簧144、光学元件140和卡环172可以围绕纵向轴线112同心地布置，并且配置成提供光学元件140沿着纵向轴线112的轴向平移的至少一部分。在本公开的一个非限制性示例性实施例中，光学器件弹簧144可以包括但不限于波形弹簧。光学元件140沿着纵向轴线112或相对于中空探头118的轴向平移可以由以下因素导致，所述因素包括但不限于由于热生长、压力和温度变化、燃气涡轮发动机10的操作或它们的组合引起的外壳106、护罩120、光学元件140或中空探头118的彼此相对运动。在本公开的另一非限制性实施例中，光学元件140可以与中空探头118安装成使得没有穿过中空探头118的光在去往照相机108的途中被光学元件140、卡环172或弹簧144剪切或切断。在本公开的另一非限制性实施例中，穿过中空探头118的光可以进一步穿过光学元件140，并且在去往照相机108的途中穿过窗口146。在这个意义上，窗口146可以配置成密封光学成像系统100的一部分以免受邻近的环境条件或环境条件差异(例如发动机10相对于光学成像系统100的加压环境)的影响。

图5示出图4中所示的光学成像系统100的一部分的截面图，其中移动引导管116在第一和第二端部134、136处枢转。如图所示，第一和第二弯曲外表面158、164保持与外壳106和静止引导管130的相应内表面148、160接触。相对于图4的休止纵轴线112也显示枢转的移动引导管116的第二纵向轴线212。应当理解为了示例和理解的目的，移动引导管116的相对枢转角被放大，并且本公开的非限制性实施例可以包括五度或更小的相对枢转角174。示出的示例也展示如何可以进一步选择或配置移动引导管弹簧166使得例如当移动引导管116相对于休止纵向轴线112以一定角度移动或枢转时，弹簧166的第一部分176与弹簧的另一部分178相比可以独立地挠曲、偏压、延伸或压缩。

当在本说明书中使用时，术语“轴向”或“轴向地”是指沿着光学成像系统100的纵向轴线112、212的维度。同样当在本说明书中使用时，术语“径向”或“径向地”是指在光学成像系统100的中心纵向轴线112、212、外圆周或相对于光学成像系统100布置的圆形或环形部件之间延伸的维度。

所有方向引用(例如，径向，轴向，上，下，向上，向下，左，右，侧向，前，后，顶部，底部，上方，下方，竖直，水平，顺时针，逆时针)仅仅用于识别目的以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于其位置、取向或使用的限制。连接引用(例如，附连，联接，连接，和联结)应当宽泛地解释并且可以包括多个元件之间的中间构件以及元件之间的相对运动，除非另有说明。因而，连接引用不一定推断两个元件直接连接并且彼此处于固定关系。示例性附图仅仅是为了示例的目的，并且在附图中反映的尺度、位置、顺序和相对尺寸可以变化。

本公开预期除了以上图中所示的之外的许多其它可能的实施例和配置。例如，可以包括本公开的实施例，其中移动引导管的第一或第二端部或者第一和第二弯曲外表面配置或选择成适应空心探头或移动引导管的估计相对运动的集合所需的空间或体积。中空探头或移动引导管的估计相对运动的集合可以进一步被确定、计算、估计或基于操作环境的任务和范围。例如，与基于陆地的涡轮发动机发电应用相比，飞行器涡轮发动机的振动量将更大，并且因此包括相对运动的更大估计。另外，可以在移动引导管或中空探头的一个或多个端部处使用附加弹簧以防止中空探头随机移动，或者将其保持推到一个优选端部。例如，可以基于单独的尺寸或组合偏压来选择弹簧或弹簧组以考虑或适应移动引导管或中空探头的预期轴向移动，或将移动引导管或中空探头保持在优选端部所需的力或偏压的确定、预期或估计量。在另一非限制性实施例中，可以选择弹簧组以保证光学成像系统的所有光学部件朝着第二端部偏压远离第一端部。在又一非限制性实施例中，可以选择弹簧组以保证光学成像系统的所有光学部件保持朝着第二端部与物理部件一致接触，或者保持远离第一端部与物理部件一致接触。在本公开的又一实施例中，可以使用光纤部件作为上述光学部件的替代或附加。

因此，可以包括本公开的实施例，其中移动引导管116的弯曲外表面158、164可配置成允许相对于第一或第二端部134、136的轴向、成角、摇摆或可枢转运动。在这个意义上，刚性移动引导管116或刚性中空探头118可以包括在光学成像系统100中，并且其中光学成像系统100允许由于例如热生长、压力和温度变化、燃气涡轮发动机10的操作或它们的组合引起的相对移动，而不会使刚性部件挠曲或弯曲。

上述实施例的益处包括捕获与位于操作的燃气涡轮机中的一组旋转涡轮机叶片上方的护罩的温度相关的二维数据。护罩位于很高的温度和压力环境中并且邻近以很高的速度移动的旋转叶片。光学成像系统提供验证估计这些部件的寿命所需的分析设计和模型所必须的温度测量。光学成像系统的弯曲表面提供围绕附连位置枢转的能力，并且仍然保持刚性和笔直。可以在一个或两个端部处使用一组弹簧以防止探头或引导管随机移动并且保持它们推动到优选端部。

在尚未描述的程度上，各种实施例的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。不能在所有实施例中示出的一个特征不意味着被解释为不能，而是为了简洁的描述而做出。因此，不同实施例的各种特征可以根据需要混合和匹配以形成新的实施例，无论新实施例是否被明确描述。而且，尽管已描述“一组”各种元件，但是将理解“一组”可以包括任何数量的相应元件，包括仅仅一个元件。本说明书中所述的特征的组合或排列由本公开涵盖。

该书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明的实施例，并且也使本领域的任何技术人员能够实施本发明的实施例，包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其它示例。这样的其它示例旨在属于权利要求的范围内，只要它们具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者只要它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等效结构元件。