用于使用微波确定材料属性值的设备和方法技术

在此披露了用于确定在一个微波空腔内部的导管中流动的材料的一个属性的值的方法和设备。这种设备可以包括：其中具有该导管的一个多模微波空腔；多个馈源，每个馈源被配置用于向该空腔馈送RF辐射，以在该空腔中激发多种模式；一个检测器，该检测器被配置用于检测指示该空腔对馈送至该空腔的RF辐射的电响应的参数；以及一个处理器，该处理器被配置用于基于该检测器检测到的这些参数确定该属性的值。在一些实施例中，这些馈源中的至少一个包括在该空腔外部的一个辐射元件和被配置用于将波从该辐射元件引导至该空腔的一个波导。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请的夺叉引用 本申请要求于2013年5月3日提交的美国临时专利申请号61/819, 042和于2013 年7月12日提交的美国临时专利申请号61/845, 415中的每一个的权益。这些申请中的每 一个的包括说明书、权利要求、以及附图的披露内容都通过引用以其全部内容结合在此。 领域和背景 本申请属于通过使用微波研究材料的领域。更具体地但是非排他性地说，一些实 施例属于研究原油或其他多相材料的相组成的领域。 至少从20世纪七十年代开始就已提出了使用微波研究多相材料的建议，但是就 本专利技术人所知，这些建议从未成熟为一种可商购获得的产品。因此，本专利技术人相信该领域可 以从一种新方法中获益。 概沭 根据本专利技术的一些实施例，提供了一种用于确定在一个微波空腔内部的一个导管 中流动的一种材料的一个属性的值的设备。该设备可以包括： 其中具有该导管的一个多模微波空腔； 多个馈源，每个馈源被配置用于向该空腔馈送RF辐射，以在该空腔中激发多种模 式； 一个检测器，该检测器被配置用于检测指示该空腔对馈送至该空腔的RF辐射的 电响应的参数；以及 一个处理器，该处理器被配置用于基于由该检测器检测到的这些参数来确定该属 性的值。在一些实施例中，这些馈源中的至少一个包括在该空腔外部的一个辐射元件和被 配置用于将波从该辐射元件引导至该空腔的一个波导。 在一些实施例中，该设备可以进一步包括附接到该空腔上的一个衰减器。该衰减 器可以被配置用于使从该空腔离开的电场衰减，例如衰减至小于该空腔内部的电场的1%。 在一些实施例中，该衰减器可以包括一个RF反射衰减导管部分。在一些实施例 中，一个电介质衰减导管部分可以被附接到该RF反射衰减导管部分上。 在一些实施例中，该衰减导管可以被安排为使得在每个电介质导管部分的远离金 属导管部分的端部处的场强小于该空腔内部的场强的1%。 在一些实施例中，该衰减器可以被安排成不干扰该材料的流动。 在一些实施例中，指示该空腔对馈送至该空腔的RF辐射的电响应的这些参数可 以包括在一个给定馈源处从该空腔返回的所测量功率与在该给定馈源处朝向该空腔行进 的所测量功率的一个比率。例如，指示该空腔对馈送至该空腔的RF辐射的电响应的这些参 数可以包括一个散射参数Sn。 在一些实施例中，这些馈源彼此隔离。例如，这些场之间的隔离可以使得在该空 腔中激发大多数模式（例如，60%、70%、或80%的模式）时，小于10%的通过一个馈源进 入该空腔的功率通过另一个馈源离开该空腔。在一些实施例中，该隔离使得响应于大多数 频率，小于10%的通过一个馈源进入该空腔的功率通过另一个馈源退出该空腔。在一些实 施例中，该隔离使得在激发大多数模式时（或者，在一些实施例中，当利用大多数频率照射 时），小于10 %的通过一个馈源进入的功率通过所有其他馈源一起离开该空腔。在一些实施例中，当该空腔充满具有与该导管相同的介电常数的材料时，小于 10 %的通过一个馈源进入的功率通过其他馈源离开该空腔。在一些实施例中，这些馈源中的一个是相对于该空腔的一个对称轴倾斜的。在一 些实施例中，这些馈源中的两个或更多个都是这样倾斜的。在一些实施例中，两个馈源可以 彼此间隔开，这样使得沿着一个馈源的一个对称轴传播且从该空腔的一个内表面反射的电 磁辐射通过另一个馈源传播出该空腔。在一些实施例中，这两个馈源可以同等地倾斜。 在一些实施例中，这些馈源可以包括一对倾斜的平行馈源。在一些实施例中，两对 或更多对倾斜的平行馈源可以被包括在该设备中。这些倾斜的平行馈源的对称轴可以是彼 此不重叠的。 在一些实施例中，一个馈源可以包括具有一个端部的一个辐射元件、和用于将波 从该辐射元件的该端部引导至该空腔的一个波导。在一些这种实施例中，该辐射元件的该 端部可以与该空腔距离半个波长或更多。该波长可以是该波导中在该空腔中激发这些模式 的最低频率的微波辐射的波长。 在一些实施例中，从该材料具有在一个给定范围内的介电常数的意义上来说，所 研究的材料可以是熟知的。在一些这种实施例中，该导管（在操作中该材料可以在该导管 中流动）可以由具有在所述给定范围内的介电常数的一种电介质材料制成。例如，该导管 可以由具有在所述给定范围的下半部分中的介电常数的一种材料制成。在一些实施例中，该波导可以具有一个截止频率，该截止频率低于或等于该空腔 的截止频率。在一些实施例中，该波导的直径是该空腔的直径的一半或更少。在一些实施例中，该处理器可以被配置用于确定所研究的该材料的该属性的值， 这通过将一种核方法应用于与频率（或者其他激发设置）相关联的测量结果，利用指示该 空腔对该激发的电响应的参数的值来实现。在一些实施例中，指示该空腔对该空腔中的这些模式的激发的电响应的这些参数 包括在一个给定馈源处从该空腔返回的所测量功率与在该给定馈源处朝向该空腔行进的 所测量功率的一个比率。例如，指示该空腔对该空腔中的这些模式的激发的电响应的这些 参数包括一个散射参数Si1<3在一些实施例中，指示该空腔对激发的电响应的这些参数的值可以包括由该检测 器测得的值。在一些实施例中，该处理器可以被配置用于将由该检测器测得的参数组合，以便 获得组合参数。该处理器可以被进一步配置用于基于这些组合参数来确定该属性。在一些 实施例中，每个组合参数与这些馈源中的一个相关联。可以由该处理器用来确定物体的该 属性的值的参数的例子可以包括s参数、Γ参数、以及耗散率。根据本专利技术的一些实施例，提供了一种确定在一个微波空腔内部的一个导管中流 动的一种材料的一个属性的值的方法。该方法可以包括：通过多个馈源在该空腔中激发多种模式；检测指示该空腔对该空腔中的这些模式的激发的电响应的参数；并且 基于这些检测到的参数来确定该属性的值。 在一些实施例中，该方法可以包括： 在多个激发设置下将微波辐射照射到该空腔中，这些激发设置各自限定了影响在 该空腔中激发的一个场图的一组可控制参数； 检测指示该空腔对这些照射微波的电响应的参数；并且 基于这些检测到的参数来确定该属性的值。 在一些实施例中，这些馈源中的至少一个包括在该空腔外部的一个辐射元件和被 配置用于将波从该辐射元件引导至该空腔的一个波导。 在一些实施例中，该空腔中的该多种模式的激发可以包括数量大于馈源数量的模 式的激发。 在一些实施例中，确定该属性的值可以包括应用核方法。这些方法可以应用于由 这些检测器测得的参数。在一些实施例中，这些核方法可以应用于组合参数。这些组合参 数可以是这些测量参数的组合。在一些实施例中，这些组合可以是线性的。在一些实施例 中，这些组合可以是非线性的。 因此，在一些实施例中，确定该属性的值包括将由该检测器测得的参数组合以便 获得组合参数，并且基于这些组合参数来确定该属性。 在一些实施例中，该方法可以包括操作一个设备，该设备自身是根据本专利技术的一 些实施例的。 在一些实施例中，激发多种模式是通过在多个激发设置下向该空腔施加RF辐射。 在一些实施例中，这些激发设置中的每两个在频率或馈源中的至少一个上不同于彼此，RF 辐射被通过该激发设置馈送至该空腔来获得激发。 在一些实施例中，该材料是一种多相材料，例如，原油或乳。在一些这类实施例中， 该属性可以是该材料的相组成，或者该材料的组分中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定在微波空腔内部的导管中流动的材料的一个属性的值的设备，该设备包括：其中具有该导管的一个多模微波空腔；多个馈源，每个馈源被配置用于向该空腔馈送RF辐射以便在该空腔中激发多种模式，其中这些馈源中的至少一个包括在该空腔外的一个辐射元件和被配置用于将波从该辐射元件引导至该空腔的一个波导；一个检测器，该检测器被配置用于检测指示该空腔对馈送至该空腔的射频(RF)辐射的电响应的参数；以及一个处理器，该处理器被配置用于基于该检测器检测到的这些参数确定该属性的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克西姆·布瑞森，拉姆·埃尔波伊姆，埃里·迪克特尔曼，本·齐克尔，
申请(专利权)人：高知有限公司，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛;BM