用于确定两相流中气体含量的多电极传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定在流管中流动的两相流体的气体含量的传感器，该传感器包括能够布置在流管中、在流体流（F）中的套管（10）。传感器的套管（10）包括多个测量电极（1-5），所述测量电极成对地限定所述套管（10）的流道面积的多个再分空间（A-D）。该传感器还具有联接到测量电极（1-5）的切换及测量构件（50），用以控制套管（10）的每个再分空间（A-D）在测量状态和非测量状态之间切换。切换及测量构件（50）配置成彼此独立地、有选择地切换每个再分空间（A-D）的状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于确定在流管中流动的两相流体的气体含量的传感器，该传感器包括能够布置在流管中、在流体流（F）中的套管（10）。传感器的套管（10）包括多个测量电极（1-5），所述测量电极成对地限定所述套管（10）的流道面积的多个再分空间（A-D）。该传感器还具有联接到测量电极（1-5）的切换及测量构件（50），用以控制套管（10）的每个再分空间（A-D）在测量状态和非测量状态之间切换。切换及测量构件（50）配置成彼此独立地、有选择地切换每个再分空间（A-D）的状态。【专利说明】用于确定两相流中气体含量的多电极传感器
本专利技术涉及用于确定流管中流动的两相流体的气体含量的传感器领域，该流管被安装在任意工业应用中，例如火箭或其他发动机中。特别是在航空航天领域的应用中，存在于液体中的气体的体积分数的知识具有许多应用。例如，火箭发动机的涡轮泵被提供低温推进剂，特别是液态氢和液态氧。在泵入口处，存在于液体中的气体会妨碍流体流动，具有能导致涡轮泵空转的气穴现象的风险。因此，关于这种能识别和测量存在于供给推进剂中的气体的应用是非常重要的。
技术介绍
已知传统的电容式传感器具有适于布置在管道中(在管道中流动的两相流体流中)的两个电极。两个电极中的第一个以柱形芯的形式构成阳极，另一个电极构成阴极，该阴极形成管道的一段的一部分。这种传统的电容式传感器被配置成测量在管道中在阳极和阴极之间流动的两相流体的相对电容率(或介电常数)，这样可以确定存在于流体的液相中的气体的体积分数。更确切地说，流体的介电常数直接依赖于其折射率。结果发现，流体在气态状态下的折射率通常稍微地不同于相同流体在液态时的折射率，从而利用这两个折射率的现有知识，使用这种布置在流管中的电容式传感器来测量以两相状态流动的流体的介电常数，就可以确定存在于流体的液相中的气泡含量。然而，通过这种传统传感器测量的气泡含量相比于在该传感器所安装的管段的流截面中形成的气泡的真实含量而言是不准确的。当通过这种传统传感器测量的气泡含量对应于穿过传感器整个流截面的平均含量时，该问题变得特别突出，从而所测量的含量无法检测非常局部范围内的气泡的潜在激士豳>曰ο因此，迫切需要开发一种能准确地测量在给定的流截面内形成的平均气泡含量和局部气泡含量的传感器。
技术实现思路
本专利技术旨在提供这样的传感器。更确切地说，本专利技术含义中的传感器可以确定在流管中流动的两相流体的气体含量，该传感器包括适于布置在流管(流体流)中的套管。传感器的套管包括多个彼此隔开并彼此配准(in register)的测量电极，使得它们成对地限定将所述套管的流截面再分的多个再分空间。传感器还包括以这样的方式联接到测量电极的切换及测量构件，该方式使得套管的每个再分空间在测量状态和非测量状态之间切换，在所述测量状态中，所述构件在限定所考虑的再分空间的两个相邻测量电极之间施加激发电信号，并测出代表接收电信号的值，该信号由施加所述激发电信号产生，以便确定与所述代表值相关的流体的气体含量。切换及测量构件配置成彼此独立地、有选择地切换每个再分空间的状态。能理解，传感器的套管因此具有能将所述套管的流截面再分成两个或更多个再分空间的三个或更多个测量电极，该空间对应于由测量电极成对地限定的位于电极之间的空间。因此，对于给定的流截面和保持同等的所有其他事情而言，本专利技术的传感器的套管中的电极之间的距离小于具有两个电极的上述类型的传统传感器的电极之间的距离，因此可以测量具有较好信噪比的信号，因此可以测量更准确的信号。此外，由于传感器装配有较多数量的测量电极而产生的多个再分空间的存在被有利地用于本专利技术，从而能准确测量局部地仅形成在一个再分空间中或形成在某些再分空间中的气泡含量，所述空间通过在测量和非测量状态之间切换而被选出，因为对于传感器套管的每个再分空间来说，所述切换能被任意并以独立的方式执行。此外，为了确保所考虑的再分空间采取非测量状态，可以特别地将切换及测量构件配置成防止在限定所考虑的所述再分空间的两个邻近测量电极之间形成电激发。若干个可选方案可用于使所考虑的再分空间能采取其非测量状态。因此，在第一有利可选方案中，切换及测量构件施加相同的电势到限定所考虑的再分空间的两个相邻测量电极，从而使得所述空间采取其非测量状态。因此能理解，只要再分空间保持在其非测量状态，限定其的两个测量电极端子的势差就被保持在零值(在实践中，当使用传感器所装配的切换及测量构件时，该势差保持在尽可能接近零的值)。结果，所述两个相邻测量电极保持在防止这两个电极之间形成任何电激发的强制状态。在另一有利可选方案中，切换及测量构件中断限定所考虑的再分空间的两个相邻测量电极之间的所有电连接，从而使得所述空间采取其非测量状态。在这种情况下，当再分空间采取其测量状态时，切换及测量构件能重建该电连接，以使得限定所述空间的两个相邻测量电极之间的电激发被形成。有利地，激发电信号是稳定条件下周期性变化的电压，优选均值为零。特别地，可以使用呈现正弦、方波、三角形、脉冲串等波形的电压。在这种情况下，由施加所述激发电信号而产生的接收电信号(或响应信号)也周期性变化，振幅和/或周期和/或相位相对于激发电信号而转变，其依赖于在所考虑的再分空间中流动的流体的介电常数。然而，在本专利技术的上下文中，在限定所考虑的再分空间的两个相邻测量电极之间也可以施加可变电压，该电压在非稳定条件下是可变的，或者是固定电压，或者是任意其他种类的信号，只要在至少一个给定时间间隔上激发电信号引起电荷在所考虑的再分空间的两个测量电极之间移动，因此可以确定在所考虑的再分空间中流动的流体的介电常数。此外，切换及测量构件可有利地配置成使得由所述构件测量的所述代表值仅代表由于在限定所考虑的再分空间的两个测量电极之间施加激发电信号而产生的接收电信号。因此能理解，所述代表值不会受相邻的再分空间中流动的或再分空间互相流动的流体中的气体含量影响，在该应用的情况下，不管其中相邻空间被发现的切换状态如何。在一有利可选方案中，切换及测量构件可配置成使得所述代表值具有，代表由于在限定所考虑的再分空间的两个测量电极之间施加激发电信号而产生的接收电信号的第一分量，连同代表由于施加可被施加于两个相邻测量电极之间的任意激发电信号而产生的接收电信号的第二分量，所述相邻测量电极限定与所考虑的空间相邻的某些其他再分空间。通过示例的方式，这可通过所述代表值在联接到测量电极的二端电路(优选电阻电路)的端子上被测量而进行，该测量电极共用到所考虑的所述再分空间、所述相邻空间以及处于固定电势(特别是地电势)的传感器的线。在这种情况下，当选择施加在稳定条件下周期性变化的激发电信号时，在所述二端电路的端子上被测量的所述代表值对应于其阻抗。有利地，在测量周期期间，切换及测量构件至少一次地连续切换至少一个再分空间的状态。能理解，因此可以利用切换及测量构件彼此独立地切换传感器的套管的每个再分空间，从而限定测量周期，在该周期期间，这些再分空间中的至少一个在状态之间被连续地切换一次或更多次。在这种情况下，可以限定在该测量周期期间准备执行的任意切换顺序。例如，在测量周期期间，每个再分空间至少一次地采取其测量状态可以是有利的。在这种情况下，在测量周期期间，可以扫描通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定在流管中流动的两相流体的气体含量的传感器，所述传感器包括适于布置在所述流管中、在流体流（F）中的套管（10），所述传感器的特征在于：所述传感器的套管（10）包括多个彼此隔开并彼此配准的测量电极（1‑5），使得所述测量电极成对地限定将所述套管（10）的流截面再分的多个再分空间（A‑D）；所述传感器还包括联接到所述测量电极（1‑5）的切换及测量构件（50），使得所述套管（10）的每个再分空间（A‑D）在测量状态与非测量状态之间切换，在所述测量状态中，所述构件（50）在限定所考虑的再分空间的两个相邻测量电极之间施加激发电信号，并测出代表接收电信号的值，所述信号由施加所述激发电信号产生，以便确定与所述代表值相关的所述流体的所述气体含量；以及所述切换及测量构件（50），配置成彼此独立地、有选择地切换每个再分空间（A‑D）的状态。

【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：菲利浦·尼威特，阿兰·布鲁埃尔，狄狄而·玛塔瑞恩，
申请(专利权)人：斯奈克玛公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR