用于测量介质的不同质性的系统。系统包括：第一超声发射器，沿第一路径发送第一超声信号；第二超声发射器，沿与第一路径不同的第二路径发送第二超声信号；第一超声接收器，接收第一超声发射器发送的第一超声信号并测量接收的第一超声信号的第一测量参数p1；第二超声接收器，接收第二超声发射器发送的第二超声信号并测量接收的第二超声信号的第二测量参数p2；和控制单元。控制单元配置成：从第一超声接收器接收第一测量参数p1；从第二超声接收器接收第二测量参数p2；确定第一测量参数p1与第二测量参数p2的比率p1/p2；确定第一超声信号沿第一路径覆盖的距离h与第二超声信号沿第二路径覆盖的距离D的比率h/D；比较p1/p2和h/D；和基于p1/p2和h/D的比较控制过程。和基于p1/p2和h/D的比较控制过程。和基于p1/p2和h/D的比较控制过程。
【技术实现步骤摘要】
用于测量介质的不同质性的系统
[0001]本专利技术涉及用于测量容器中的介质的不同质性(inhomogeneity)的测量系统和方法、控制单元、程序元件、计算机可读介质，以及这种测量系统的使用。
技术介绍
[0002]外壳内部的材料的同质性的检测对于工业中的许多过程是重要的，这些过程例如物质(例如二相流体、乳剂、固体
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液体混合物、泡沫等)的混合、熔融过程、化学反应监测、聚合物或水泥的固化等。对于这些过程中的许多过程，存在能够检测材料的物理性质(例如颗粒大小或者不同相的比率)的特定传感器系统。
[0003]对于针对外壳内部的材料的无创测量，基于超声的测量可用于基于信号的衰减来分析乳剂中的相对含量和液滴大小。该分析包括预测衰减与系统性质的相关性的复杂模型。一些系统使用来自微粒(例如气泡)的超声信号的散射来确定混合环境中的二相性质和浓度。超声断层摄影将多个换能器并且通常还将信号的衰减和散射用于空间解析具有不同材料性质的不同区域。
技术实现思路
[0004]为了控制依靠容器中液体介质的不同质性状态的知识的过程，期望一种系统和方法，其允许以简单、稳健和节省成本的方式来确定介质的不同质性。
[0005]此问题通过独立权利要求的主题来解决。实施例通过从属权利要求、下面的描述和附图来提供。
[0006]所述的实施例类似地涉及用于测量介质的不同质性的方法、测量系统、控制单元、测量系统的使用、计算机程序元件和计算机可读介质。协同效果可产生于实施例的不同组合，虽然可能没有详细描述它们。
[0007]更进一步，应该注意，涉及方法的本专利技术的所有实施例可利用所描述的步骤的顺序来执行，但是这不必是该方法步骤的唯一且必要的顺序。本文提供的方法能够利用所公开步骤的另一顺序来执行，而不背离相应的方法实施例，除非后文明确提及相反的情况。
[0008]技术术语根据其常识来使用。如果针对某些术语传达特定含意，则下面将在使用术语的上下文中给出该术语的定义。
[0009]在本公开中，使用术语“超声发射器”和“超声接收器”。如果发射器与接收器之间的区分不是必要的，则还使用更一般术语“传感器”或“换能器”。传感器或换能器可以是发射和/或接收超声信号的装置。
[0010]按照第一方面，提供用于测量容器中的介质的不同质性的测量系统。该系统包括：第一超声发射器，配置成沿第一路径发送第一超声信号；第二超声发射器，配置成沿与第一路径不同的第二路径发送第二超声信号；第一超声接收器，接收第一超声发射器所发送的第一超声信号，并且测量所接收的第一超声信号的第一测量参数p1；第二超声接收器，接收第二超声发射器所发送的第二超声信号，并且测量所接收的第二超声信号的第二测量参数
p2。该测量系统进一步包括控制单元，该控制单元配置成从第一超声接收器接收第一测量参数p1，从第二超声接收器接收第二测量参数p2，确定第一测量参数p1与第二测量参数p2的比率p1/p2，将比率p1/p2和第一超声信号沿第一路径覆盖的距离h与第二超声信号沿第二路径覆盖的距离D的比率h/D进行比较。控制单元进一步配置成基于比率p1/p2和比率h/D的比较来控制过程(例如混合过程或化学过程)。
[0011]因此，无创测量系统允许通过使用一个可再现量仅利用一些测量并且仅利用一些数学运算来测量介质的同质性。距离h和D可根据容器的已知规范(例如容器的直径、超声换能器或传感器的位置的已知坐标，或者在信号在介质的表面被反射的情况下的已知液位(level)高度)是已知的。有利地，比率h/D可通过校准测量来确定，使用同质介质来执行该校准测量。如果h/D没有逐个测量地发生变化，例如如果它们仅取决于固定容器和几何结构数据，则比率h/D可存储在非易失性存储器中。否则，例如当h取决于可逐个测量改变的液位高度时，可根据需要执行校准。
[0012]要注意，“第二路径”意味着系统可以还包括第三路径。一般来说，可提供n个不同路径。
[0013]按照实施例，控制单元进一步配置成基于比率p1/p2和比率h/D来确定比较值，以及如果该比较值或者表征两个值的偏差的适当度量高于预定阈值，则控制过程，例如混合过程。如果比较值高于阈值，则可继续该过程。如果比较值等于或低于阈值，则混合过程可被认为完成，并且因此可停止。比较值可通过以下方式来确定，例如：通过从h/D中减去p1/p2(例如diff = p1/p2
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h/D)，或者通过确定t1/t2 = k*h/D中的比率值k并且将k与1进行比较。如果k＝1，则沿两个路径的声速相等。然后，阈值可与diff或者与k进行比较。
[0014]如果距离D和h是恒定的，则它们的关系h/D也是恒定的。在这种情况下，代替比较p1/p2和h/D，测量与随后测量的p1/p2之间的差可被确定，并且与阈值进行比较。这意味着，在这种情况下，h和D不必为已知的。但是，由于平坦渐近曲线，这个变体不如相对于h/D的比较那样准确。
[0015]控制单元优选地具有计算单元。例如，计算单元计算比率p1/p2和h/D，将比率相减，并且将减法的绝对值和可配置阈值进行比较。如果该值小于阈值，则控制单元可停止该过程(例如混合过程)，并且例如以光学、声学方式或者通过向连接到控制单元的服务器发送信号来指示这个事件。备选地，控制单元向例如中央服务器发送测量数据，该中央服务器执行计算，使得控制单元能够保持简单并且保持处于低成本。例如，当必须并行执行大量过程时，这种布置可以是有用的。
[0016]因此，控制单元负责开始、执行和停止测量，并且最终负责通信和指示。此外，它可控制过程本身，即，驱动例如旋转叶片的马达的控制。
[0017]此上下文中的“控制过程”可以是例如针对介质的相变或者温度差或者化学反应来控制混合过程。控制过程还暗示对应参数(例如不同质性状态、温度差等)的监测。
[0018]材料具有针对超声的一些特定特性，例如速度和衰减。速度又是与温度相关的，使得飞行(flight)时间指示不同质性和温度差。
[0019]因此，下列参数可用作测量参数。
[0020]按照实施例，第一测量参数p1是介质中的第一飞行时间t1，并且第二参数p2是介质中的第二飞行时间t2。由于超声波的速度取决于介质的材料和温度，所以当测量不同质
性时，优选地，温度在箱或容器中应当相等。反之亦然，当测量温度差时，介质应当处于同质状态。术语“飞行时间”涉及介质中的飞行时间，并且在本公开中在这个意义上使用。其他影响，例如信号经过容器壁所需的时间以及传感器内部的运行时间，在测量中必须被考虑在内，即，例如必须从测量值中减去。
[0021]第一发射器和第二发射器可包含在一个单换能器中或者不同的换能器中。类似地，第一接收器和第二接收器可包含在一个单换能器中或者不同的换能器中。此外，其任何组合可以是可能的。特别地，在示例中，第一和第二发射器以及第一和第二接收器被集成在一个单换能器中。此外，可通过超声波和/或频率的不同激励模式来实现不同信号和路径本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于测量容器(102)中的介质(140)的不同质性的测量系统(100)，包括：第一超声发射器(104)，配置成沿第一路径(120)发送第一超声信号；第二超声发射器(106)，配置成沿与所述第一路径不同的第二路径(122)发送第二超声信号；第一超声接收器(108)，配置成接收所述第一超声发射器(104)所发送的所述第一超声信号，并且测量所接收的第一超声信号的第一测量参数p1；第二超声接收器(110)，配置成接收所述第二超声发射器(106)所发送的所述第二超声信号，并且测量所接收的第二超声信号的第二测量参数p2；控制单元(112)，配置成：从所述第一超声接收器(108)接收所述第一测量参数p1；从所述第二超声接收器(110)接收所述第二测量参数p2；确定所述第一测量参数p1与所述第二测量参数p2的比率p1/p2；将所述比率p1/p2和所述第一超声信号沿所述第一路径(120)覆盖的距离h与所述第二超声信号沿所述第二路径(122)覆盖的距离D的比率h/D进行比较；基于所述比率p1/p2和所述比率h/D的所述比较来控制过程。2.如权利要求1所述的测量系统(100)，其中，所述控制单元(112)进一步配置成基于所述比率p1/p2和所述比率h/D来确定比较值，以及如果所述比较值高于预定阈值，则控制过程。3.如权利要求1或2所述的测量系统(100)，其中，所述第一测量参数p1是第一飞行时间t1，并且所述第二参数p2是第二飞行时间t2。4.如权利要求1和2中的一项所述的测量系统(100)，其中，所述第一测量参数p1是与所述所发射和所述所接收的第一超声信号相关的所述超声信号的第一衰减a1，并且所述第二参数p2是与所述所发射和所述所接收的第二超声信号相关的所述第二超声信号的第二衰减a2。5.如前述权利要求中的任一项所述的测量系统(100)，其中，所述控制单元进一步配置成监测和控制化学反应、所述介质中的相变、混合过程和/或所述介质(140)的温度差。6.如前述权利要求中的任一项所述的测量系统(100)，其中，所述第一路径(120)是沿竖直方向的路径，并且所述第二路径(122)是沿水平方向的路径。7.如权利要求6所述的测量系统(100)，其中，所述第一超声发射器(104)和所述第一接收器(10...
【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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