專利名稱：流體密度和粘度的無(wú)損測(cè)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及流體密度和粘度的測(cè)量，具體的說(shuō)，是關(guān)于采用聲學(xué)技術(shù)進(jìn)行流 體密度和粘度的測(cè)量。
背景技術(shù)：
目前，振動(dòng)U型管密度計(jì)廣泛用于測(cè)量流體密度，裝有流體試管的機(jī)械振動(dòng)頻率 隨著液體密度改變而改變。將流體放置在振動(dòng)U管內(nèi)，監(jiān)測(cè)其共振頻率。頻率與流體密度 相關(guān)。機(jī)電元件和反饋回路放大器保持振動(dòng)，提供了流體密度確定的頻率輸出。這種測(cè)量 法要求流體管內(nèi)的流體流進(jìn)U-管內(nèi)。采用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)_均相模型，流體有效地加入到U-管/流體體系中，因?yàn)榱黧w通常對(duì) 該體系的剛度幾乎沒(méi)有影響。將流體引入管內(nèi)，然后改變?cè)擉w系振動(dòng)的固有頻率。管內(nèi)的 流體質(zhì)量與流體密度Pfluid成正比，體系的固有頻率fnat隨流體密度的提高而降低，符合
方程丄—Q^，此處，β為與振動(dòng)管的幾何形狀和振動(dòng)特征相關(guān)的校正常
<formula>formula see original document page 4</formula>為管結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，Kstrart為與管材質(zhì)的彈性性能相關(guān)的剛度常數(shù)。裝載流體的管道
的固有頻率可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為<formula>formula see original document page 4</formula>此處，Hifluid為管內(nèi)流體的質(zhì)量。如上文中規(guī)定的，管道或者圓筒(或任何形狀容器)的固有頻率隨著流體
負(fù)載而改變?？展芎脱b有流體的管道的固有頻率可表達(dá)為<formula>formula see original document page 4</formula>，而
<formula>formula see original document page 4</formula>可進(jìn)行重排使得管內(nèi)的流體密度影響可根據(jù)管道的固有頻率進(jìn)行
表達(dá)，如下<formula>formula see original document page 4</formula>此處，<formula>formula see original document page 4</formula>為流體質(zhì)量，mpipe 為
管道或圓筒的質(zhì)量，ρ fluid為該流體的密度，Vpipe為管內(nèi)體積，ffull為裝有流體的管道的頻 率，Kpipe為與管材質(zhì)的彈性性能相關(guān)的常數(shù)。下標(biāo)指流體和管道。上述程序通過(guò)監(jiān)測(cè)固有振 動(dòng)頻率而有效確定內(nèi)部裝有流體的管道和沒(méi)有流體的管道的重量，從質(zhì)量可得到其密度。普遍實(shí)行的過(guò)程要求在被觀察的具有流體的管內(nèi)裝有一個(gè)分支，連接振動(dòng)U管或 者管外部的科氏測(cè)量?jī)x。這有必要在管上鉆幾個(gè)孔，連上凸緣和管的其他更改，所有無(wú)損操作。在2000年4月25日授予Dipen N. Sinha的美國(guó)專利No. 6，053，041中，名稱為 "Noninvasive Method For Determining TheLiquid Level And Density Inside Of A Container”中描述了一種測(cè)定流體密度的無(wú)損方法，通過(guò)采用超聲波猝發(fā)聲在容器壁上產(chǎn) 生彈性聲波，測(cè)量初始生成波的彈性波與生成波的彈性波的相位差，初始生成波與生成波 存在一小段距離，相變的幅度與流體密度相關(guān)，與容器表面上的測(cè)量位置正相反。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供在沒(méi)有必須將流體從管道或圓筒轉(zhuǎn)移或流向單獨(dú)的U管或其他裝置的情況下，測(cè)定流體密度的設(shè)備和方法，其中流體包含在管內(nèi)或圓筒內(nèi)。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供了在沒(méi)有必須將流體從管道或圓筒轉(zhuǎn)移或流向單獨(dú) 的U管或其他裝置的情況下，測(cè)定流體密度和粘度的設(shè)備和方法，其中流體包含在管內(nèi)或 圓筒內(nèi)。然而，本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是為了提供在沒(méi)有必須將流體從管道或圓筒轉(zhuǎn)移或流 向單獨(dú)的U管或其他容器的情況下，無(wú)損測(cè)定流體密度和粘度的設(shè)備和方法，其中流體包 含在管內(nèi)或圓筒內(nèi)。本發(fā)明的另外的目標(biāo)、優(yōu)勢(shì)和新穎性的特征的一部分將在接下來(lái)進(jìn)行描述，另一 部分通過(guò)閱讀下面的描述對(duì)于對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的 實(shí)施中了解到。本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)可通過(guò)所附的權(quán)利要求書中明確限定的手段和聯(lián)合手 段來(lái)實(shí)現(xiàn)并達(dá)到。為了得到前述和其他目標(biāo)，依據(jù)本發(fā)明的目的，如本文中體現(xiàn)并廣泛描述的，測(cè)量 容器內(nèi)流體密度的設(shè)備，該容器具有帶有外層表面的容器壁，合并包括激磁換能器，放置 在該容器的外表面上；掃頻儀，用于在所選頻率范圍之外激發(fā)激磁換能器，借以在容器壁上 生成固有頻率；接收換能器，安置在容器外表面用于接收來(lái)自容器壁的振動(dòng)，接收換能器產(chǎn) 生所接收到的振動(dòng)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；接收來(lái)自接收換能器的電信號(hào)的裝置，用于測(cè)定容器壁 內(nèi)共振的頻率，流體密度從而得到。在本發(fā)明另一個(gè)方面，根據(jù)其目標(biāo)和目的，測(cè)量容器內(nèi)流體密度的設(shè)備，該容器具 有帶有外層表面的容器壁，其合并包括激磁換能器，其被放置在該容器的外表面上；接收 換能器，安置在容器外表面用于接收來(lái)自容器壁的振動(dòng)，接收換能器產(chǎn)生所接收到的振動(dòng) 對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；激磁換能器和接收換能器電接觸中的高增益反饋回路，借以，電信號(hào)中的隨 機(jī)噪聲被擴(kuò)大，容器的共振模式被選取，接收來(lái)自接收換能器的電信號(hào)和測(cè)定容器壁共振 頻率的設(shè)備，流體密度從而得到。然而，在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，根據(jù)其目標(biāo)和目的，測(cè)量容器內(nèi)流體密度的方 法，該容器具有外層表面的容器壁，其包括步驟激發(fā)容器壁的共動(dòng)；接收來(lái)自容器壁的振 動(dòng)，并產(chǎn)生該振動(dòng)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；接收電信號(hào)，測(cè)定容器壁共振的頻率，流體密度從而得到。仍在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，根據(jù)其目標(biāo)和目的，一種測(cè)量容器內(nèi)流體密度的方 法，容器具有帶有外層表面的容器壁，激磁換能器和接收換能器接觸該表面，其包括步驟 使激磁換能器和接收換能器電連接高增益反饋回路，借以電信號(hào)中的隨機(jī)噪聲被擴(kuò)大并且 管道或容器的共振模式被選??；測(cè)定容器壁共振的頻率，流體密度從而得到。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，根據(jù)其目標(biāo)和目的，測(cè)量容器內(nèi)流體密度和粘度的設(shè)備，容器具有帶有外層表面的容器壁，其合并包括激磁換能器，放置在該容器的外表面上；接 收換能器，安置在容器外表面用于接收來(lái)自容器壁的振動(dòng)，所述接收換能器產(chǎn)生所接收到 的振動(dòng)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；激磁換能器和接收換能器電接觸高增益反饋回路，借此，電信號(hào)中的 隨機(jī)噪聲被擴(kuò)大，容器的共振模式被選取，接收來(lái)自接收換能器的電信號(hào)和測(cè)定容器壁共 振的頻率的裝置，流體密度從而得到；高增益反饋回路內(nèi)的帶通濾波器，其用于選擇高增益 反饋回路的頻率范圍；將激磁換能器從高增益反饋回路斷開(kāi)的模擬開(kāi)關(guān)；接收電信號(hào)并監(jiān) 測(cè)所選共振衰減的裝置，流體粘度從而被測(cè)定。本發(fā)明的利益和優(yōu)勢(shì)包括，但不限于，當(dāng)保持該體系的完整性時(shí)，其中流體正在流 動(dòng)，在無(wú)需機(jī)械改造管道的情況下，實(shí)時(shí)、無(wú)損連續(xù)監(jiān)測(cè)流經(jīng)管道的流體。


附圖，加入并成為說(shuō)明書的一部分，舉例說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方案，與下列說(shuō)明一 起，解釋本發(fā)明的原則。附圖中圖IA是本發(fā)明以連續(xù)方式監(jiān)測(cè)流體密度的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方案示意圖；圖IB是本發(fā)明在不要求波形發(fā)生器或直接數(shù)字合成器(圖IA中舉例說(shuō)明)的情 況下監(jiān)測(cè)流體密度設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案示意圖；圖IC是監(jiān)測(cè)管內(nèi)流體的密度和粘度的設(shè)備示意圖，對(duì)圖IB中舉例說(shuō)明的設(shè)備進(jìn) 行改進(jìn)。圖2是與施用于含流體的管道上的激發(fā)頻率成函數(shù)關(guān)系的接收信號(hào)振幅曲線圖。圖3是與四種流體的流體密度成函數(shù)關(guān)系的共振頻率曲線圖。圖4是繪制為^^；的流體粘度曲線圖，與寬度成函數(shù)關(guān)系，如繪制在圖2上該 流體的第一共振頻率Af。
具體實(shí)施例方式簡(jiǎn)單地說(shuō)，本發(fā)明包括管道部分靜態(tài)或動(dòng)態(tài)液體密度和粘度的無(wú)損測(cè)量法，管道 執(zhí)行傳感儀器作用。如本文中采用的，管道或裝入流體的容器是可互換的。管道的適宜結(jié) 構(gòu)共振頻率測(cè)量和這種共振寬度允許分別對(duì)密度和粘度進(jìn)行測(cè)定。粘度也可通過(guò)監(jiān)測(cè)管道 共振振幅的時(shí)間衰減進(jìn)行測(cè)量。管道具有多維振動(dòng)共振模式；通常，最低振動(dòng)模式對(duì)于測(cè) 定流體密度最靈敏，最低振動(dòng)模式低于第一容器壁厚度模式共振更好。因此，頻率掃描在約 IkHz至約IOOkHz之間。以下將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施方案，其實(shí)施例在附圖中闡明，圖中，相同結(jié)構(gòu)將采 用相同附圖標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)。轉(zhuǎn)到圖1A，設(shè)備10的一個(gè)實(shí)施方案示意圖，用于以連續(xù)方式監(jiān)測(cè)流 體密度。壓電激磁換能器12，和壓電接收換能器14，粘貼在容器壁18的外層表面上，管道 20的外層表面上，其彼此靠近，盡管管道20表面16上精確位置和兩個(gè)換能器之間的分隔都 不是關(guān)鍵的。因?yàn)檎麄€(gè)管道部分振動(dòng)，在哪檢測(cè)到振動(dòng)無(wú)關(guān)緊要。如果接收換能器所選位 置是任何共振的結(jié)點(diǎn)，共振模式的振幅受到影響，但頻率仍可被測(cè)定。通常，激磁換能器和 接收換能器彼此間隔Icm放置(邊對(duì)邊)。發(fā)射換能器的頻帶寬度可在約IkHz至IOOkHz 之間，可經(jīng)機(jī)械鉗緊或膠水和類似物品附著在管道上。在采用鋼管的情況中，換能器可經(jīng)磁力吸附上。
直接數(shù)字合成器集成電路22，受到微處理器24控制，向激磁換能器12施加正弦 波電壓在管道20的管道壁18上有效生成振動(dòng)。換能器14的輸出經(jīng)擴(kuò)大器24擴(kuò)大。信 號(hào)幅度的測(cè)量采用有效值-直流(RMS-DC)轉(zhuǎn)換電路26進(jìn)行。對(duì)于任一給定正弦波振幅， RMS-DC轉(zhuǎn)換器提供了直流電壓值，其與正弦波的有效值相關(guān)。被存儲(chǔ)在微處理25的存儲(chǔ)器 內(nèi)之前，這個(gè)信號(hào)幅度的直流值采用模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器28進(jìn)行數(shù)字化。微處理器25也 可包括用于同時(shí)顯示的圖形屏幕。激發(fā)頻率任何時(shí)與管道20的振動(dòng)共振模式一致，該管道 共振模式被激發(fā)，負(fù)荷流體，因此，可能與流體密度相關(guān)。頻譜被記錄，在下文中將進(jìn)行更詳 細(xì)描述，它也包含關(guān)于流體粘度的信息。典型的譜圖記錄少于10秒，這取決于存儲(chǔ)的點(diǎn)的 數(shù)量。如果僅小頻率范圍( 5KHz)被覆蓋，僅少量的頻率步進(jìn)(-100步)被采用，通常足 夠進(jìn)行所需測(cè)量。在本發(fā)明設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案中，不需要波形發(fā)生器或直接數(shù)字合成器。一旦 經(jīng)其他測(cè)量測(cè)定管道20的共振特性(給定體系的特性僅需要進(jìn)行測(cè)量或模擬一次)，可采 用最簡(jiǎn)單的測(cè)量體系。在振動(dòng)測(cè)量設(shè)備30中，圖IB中舉例說(shuō)明的，如果一個(gè)設(shè)備在激磁換 能器12和接收換能器14之間的反饋回路32中產(chǎn)生高增益，回路自動(dòng)鎖定在管道20的最 近共振處。帶通濾波器34可調(diào)整限制回路32的頻率范圍至濾波器帶通范圍內(nèi)的所需共 振。一般，接收換能器14探測(cè)到的精選體系內(nèi)的噪聲將通過(guò)高增益擴(kuò)大器36a和36b進(jìn)行 擴(kuò)大來(lái)驅(qū)動(dòng)激磁換能器12，回路迅速鎖定管道20內(nèi)的共振，共振頻率經(jīng)頻率計(jì)數(shù)器40或者 其他適宜裝置進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。頻率計(jì)數(shù)器40可包括一個(gè)微處理，必要時(shí)，流體密度可實(shí)時(shí) 顯示。該系統(tǒng)產(chǎn)生正弦波，因?yàn)楣舱衿鸬秸瓗V波器作用，從而僅允許正弦波生成并由接 收器14檢測(cè)到。在下文中更詳細(xì)地進(jìn)行描述，如果反饋回路32打開(kāi)，管道20內(nèi)的共振振 幅將隨時(shí)間衰減。衰減時(shí)間常數(shù)是最大峰值振幅一半處共振峰頻寬的倒數(shù)，一個(gè)在時(shí)域內(nèi) (衰減時(shí)間)，另一個(gè)在頻率域內(nèi)。管道20可通過(guò)管道無(wú)流體時(shí)測(cè)量任一所選振動(dòng)模式的共振頻率，再裝入已知流 體時(shí)確定參數(shù)Pfluid和結(jié)構(gòu)常數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。一旦這些值被確定，引入到管道內(nèi)的未 知流體的密度可被測(cè)定。如圖2中觀察到的，粘性流體減弱管道的共振；舉個(gè)例子，玉米糖漿明顯比水粘稠 產(chǎn)生比水更寬的峰。衰減是振動(dòng)能量泄露進(jìn)入管道內(nèi)的流體中的結(jié)果。通常，管道的共振 具有兩個(gè)組分(一個(gè)實(shí)部和一個(gè)虛部)，這兩個(gè)組分明確其特性。實(shí)部組分有助于頻移，例 如由于管道的質(zhì)量負(fù)荷，因此，與流體密度有關(guān)。虛部組分有助于共振峰的衰減或減弱。這
個(gè)組分與流體粘度μ , ψρfluld中密度Pfluid的組合有關(guān)。因?yàn)榱黧w密度可獨(dú)立由共振的
頻移確定，流體粘度可由共振寬度確定(半峰全寬)。
這個(gè)信息也可從共振隨時(shí)間衰減中得到，可阻斷反饋回路來(lái)確定，例如通 過(guò)臨時(shí)斷開(kāi)圖IB中激磁換能器的信號(hào)來(lái)阻斷反饋回路。一旦反饋回路鎖定共振，然后觀察 接收換能器輸出信號(hào)振幅隨時(shí)間衰減。有幾種方式來(lái)完成，達(dá)到該目的的一個(gè)回路如圖IC 所示。圖IB中的另外組分包括模擬開(kāi)關(guān)42，受控于微控制器44，模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器46。 微控制器44監(jiān)測(cè)帶通濾波器34的信號(hào)輸出并能確定信號(hào)的頻率和振幅。在規(guī)則的時(shí)間間 隔中，微處理器44關(guān)閉模擬開(kāi)關(guān)42，因此斷開(kāi)激磁換能器的電源從而管道共振將衰減，因?yàn)樗鼈儾辉俦患ぐl(fā)。A/D轉(zhuǎn)換器46處理衰減的時(shí)間演化，微處理器44計(jì)算衰減時(shí)間常數(shù)。 微處理器44也測(cè)定共振頻率從而測(cè)定流體密度。從密度和共振振幅衰減信息，可確定流體粘度。如下文中指出的，衰減時(shí)間常數(shù)等于時(shí)間域內(nèi)共振峰寬并與"有關(guān)。為了
試驗(yàn)確定這種關(guān)系，例如水，流進(jìn)管道一次校準(zhǔn)該體系。因此，有可能同時(shí)并以連續(xù)無(wú)損方 式測(cè)定流體粘度和密度。此外，本設(shè)備發(fā)現(xiàn)可用于監(jiān)測(cè)流體性能，流經(jīng)管道的流體從地里抽出，如一個(gè)實(shí)施 例，例如原油。在美國(guó)，多數(shù)被抽取的石油含有大量的水，連續(xù)監(jiān)測(cè)流體密度和粘度來(lái)觀察 原油性質(zhì)是重要的。石油工業(yè)目前采用多種儀器監(jiān)測(cè)原油(舉個(gè)例子，科氏流量計(jì))，但這 些是有損的因?yàn)樗鼈円罅黧w轉(zhuǎn)移至該儀器內(nèi)，并且費(fèi)用高。通常描述本發(fā)明，下列實(shí)施例 提供了另外的細(xì)節(jié)實(shí)施例1圖2是接收的振動(dòng)信號(hào)振幅隨施加于管道表面上的掃頻激振的頻率(在約IkHz 至約1.5kHz之間)變化的曲線圖。測(cè)量方法采用23cm長(zhǎng)、1.8mm厚、直徑7. 3cm銅管，三種 流體玉米糖漿(P = 1. 350g/cm3)、水(P = 0. 998g/cm3)和植物油(玉米油P=O. 922g/ cm3)。振動(dòng)模式顯示共振頻率中明確分開(kāi)，但較低的頻率模式顯示共振中的更大的分辨率， 并用于密度測(cè)量。事實(shí)上，較高模式可被采用，但采用不同的密度分辨率。如下文中指出的， 峰的半峰全寬與流體粘度成正比。實(shí)施例2圖3是共振頻率隨四種流體的流體密度變化的圖表車用機(jī)油10_30(P = 0.863g/cm3)、水(P = 0. 998g/cm3)、乙二醇(防凍劑，P=L 136g/cm3)，和丙三醇(P = 1.350g/cm3)，對(duì)于鋼管，具有明顯更厚容器壁并且比圖2的數(shù)據(jù)收集中所用鋼管更大(5_mm 厚的壁，直徑15cm，長(zhǎng)度60cm)。被測(cè)量的管道最低振動(dòng)模式的共振頻率用點(diǎn)表示，使用理 論曲線擬合該數(shù)據(jù)顯示為實(shí)線。方程的理論形態(tài)與下文中振動(dòng)管密度計(jì)顯示的一致，說(shuō)明 了管道內(nèi)密度測(cè)量行為遵循同一形態(tài)。空管的測(cè)量共振頻率是2. 7kHz，與數(shù)據(jù)擬合的曲線 完全一致(2. 673kH)。實(shí)施例3圖4是繪制成的流體粘度曲線圖，與振幅成函數(shù)關(guān)系，圖2中所示流體的 第一共振Af。試驗(yàn)數(shù)據(jù)由黑點(diǎn)表示，曲線方程= +，采用參
考值yj即fluid很好地?cái)M合試驗(yàn)數(shù)據(jù)。如下文中提到的，試驗(yàn)中測(cè)量的衰減時(shí)間常數(shù)和共振寬
度是相關(guān)的并且提供了同一信息，一個(gè)在頻域內(nèi)和另一個(gè)在時(shí)域內(nèi)。因?yàn)椴煌撵`敏度，方 程參數(shù)與圖2中所示的第二組共振峰稍微有差別，但形態(tài)是相同的。因此，管道內(nèi)的流體衰減明顯使共振曲線減幅。這種影響以兩種不同方式來(lái)證實(shí) (1)共振寬度隨著封入的流體密度增加而變寬；并且(2)共振峰的振幅減少，兩者是相關(guān) 的。此外，共振的振幅隨著時(shí)間成指數(shù)規(guī)律衰減，是模擬頻域的時(shí)域(共振測(cè)量法)，或者Δf=const/Δt因此，兩種類型的測(cè)量得到相同信息。實(shí)施例4
本發(fā)明已用于監(jiān)測(cè)流體中的聚合反應(yīng)，當(dāng)流體溫度改變時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)裝有流體的 玻璃試管的共振譜，其隨時(shí)間成函數(shù)關(guān)系變化。試管夾在彈簧支承的壓電激磁換能器和接 收換能器之間。在IkHz和IOOkHz范圍內(nèi)掃描施加于激磁換能器上的正弦波信號(hào)頻率得到 共振譜。未聚合的流體譜圖顯示銳共振，其隨著流體聚合并變得粘稠而急劇變化。共振峰 實(shí)質(zhì)上消失了，譜圖呈現(xiàn)阻尼。本發(fā)明的前述描述起到了說(shuō)明和描述的目的，不是為了詳盡或限制本發(fā)明至被公開(kāi)的精確形式，顯而易見(jiàn)的，依據(jù)上述教導(dǎo)進(jìn)行了許多修正和變更。選取并進(jìn)行描述這些實(shí) 施方案，為了最好地解釋本發(fā)明的原則和其實(shí)際應(yīng)用，從而能使本領(lǐng)域中技術(shù)人員在各種 實(shí)施方案中最好地利用本發(fā)明和使用適合預(yù)期的特殊應(yīng)用的多種修正。有意識(shí)地通過(guò)附加 權(quán)利要求書界定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種測(cè)量容器內(nèi)流體密度的設(shè)備，所述容器具有帶有外層表面的壁，合并包括放置在該容器的外表面上的激磁換能器；掃頻儀，用于在所選頻率范圍之外激發(fā)激磁換能器，借以在容器的壁上生成共振；接收換能器，安置在容器外表面用于接收來(lái)自壁的振動(dòng)，所述的接收換能器產(chǎn)生電信號(hào)以響應(yīng)所接收到的振動(dòng)；用于接收來(lái)自接收換能器的電信號(hào)并用于測(cè)定容器的壁內(nèi)共振的頻率，其中流體密度從中可以獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括測(cè)量共振的半峰全寬的裝置，其中流體粘 度從中可以獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所選頻率范圍在IkHz和IOOkHz之間。
4.一種測(cè)量容器內(nèi)流體密度的設(shè)備，該容器具有帶有外層表面的容器壁，其合并包括激磁換能器，其放置在該容器的外表面上；接收換能器，安置在容器外表面用于接收來(lái)自容器的壁的振動(dòng)，接收換能器產(chǎn)生電信 號(hào)以響應(yīng)所接收到的振動(dòng)；與所述的激磁換能器和所述的接收換能器電接觸的高增益反饋回路，借此電信號(hào)中的 隨機(jī)噪聲被擴(kuò)大，容器的共振模式被自動(dòng)選??；以及用于接收來(lái)自接收換能器的電信號(hào)和測(cè)定容器壁共振頻率的裝置，流體密度從中被獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括在所述高增益反饋回路內(nèi)的帶通濾波器， 其用于選擇所述高增益反饋回路的頻率范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括將激磁換能器從所述高增益反饋回路斷開(kāi) 的模擬開(kāi)關(guān)；以及用于接收電信號(hào)并監(jiān)測(cè)所選共振衰減的裝置，流體粘度從而被測(cè)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所選頻率范圍在IkHz至IOOkHz之間。
8.一種測(cè)量容器內(nèi)流體密度的方法，該容器具有外層表面的容器壁，其包括步驟有 激發(fā)容器的壁中的共振；接收來(lái)自容器壁的振動(dòng)，并產(chǎn)生電信號(hào)以響應(yīng)該振動(dòng)； 接收電信號(hào)，測(cè)定容器壁共振的頻率，從中可以獲得流體密度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中流體粘度可以從測(cè)量共振的半峰全寬的步驟中獲得。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所選的頻率范圍在IkHz至IOOkHz之間。
11.一種測(cè)量容器內(nèi)流體密度的方法，容器具有帶有外層表面的容器壁，激磁換能器和 接收換能器接觸該表面，其包括步驟有使激磁換能器和接收換能器電連接高增益反饋回路，借以電信號(hào)中的隨機(jī)噪聲被擴(kuò)大 并且管道或容器的共振模式被選?。灰约皽y(cè)定容器壁共振的頻率，流體密度從而得到。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括選取高增益反饋回路的頻率范圍的步馬聚ο
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括將激磁換能器從高增益反饋回路內(nèi)斷開(kāi)并監(jiān)測(cè)所選共振衰減的步驟，流體粘度從而被測(cè)定。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所選頻率范圍在IkHz至IOOkHz之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中采用高增益反饋回路內(nèi)的帶通濾波器來(lái)選取頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中模擬開(kāi)關(guān)用于將激磁換能器從高增益反饋回路 斷開(kāi)。
17.—種測(cè)量容器內(nèi)流體密度和粘度的設(shè)備，容器具有帶有外層表面的容器壁，其合并 包括激磁換能器，放置在該容器的外表面上；接收換能器，安置在容器外表面用于接收來(lái)自容器壁的振動(dòng)，所述接收換能器產(chǎn)生電 信號(hào)以響應(yīng)所接收到的振動(dòng)；與所述的激磁換能器和所述的接收換能器電接觸高增益反饋回路，借此電信號(hào)中的隨 機(jī)噪聲被擴(kuò)大，容器的共振模式被選取，；用于接收來(lái)自接收換能器的電信號(hào)和測(cè)定容器壁共振的頻率的裝置，流體密度從而得到；在所述的高增益反饋回路內(nèi)的帶通濾波器，其用于選擇高增益反饋回路的頻率范圍；將激磁換能器從高增益反饋回路斷開(kāi)的模擬開(kāi)關(guān)；用于接收電信號(hào)并監(jiān)測(cè)所選共振衰減的裝置，流體粘度從而被測(cè)定。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的設(shè)備，其中所選頻率范圍在IkHz至IOOkHz之間。
全文摘要
所描述的是管道中靜止或流動(dòng)液體的密度和粘度的無(wú)損測(cè)量法，其中管道執(zhí)行了傳感儀器作用。管道的適宜結(jié)構(gòu)共振頻率測(cè)量和這種共振寬度允許分別對(duì)密度和粘度進(jìn)行測(cè)定。該粘度也可通過(guò)監(jiān)測(cè)管道共振的時(shí)間衰減進(jìn)行測(cè)量。
文檔編號(hào)G01F17/00GK101809420SQ200880109538
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2008年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日
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