JP2016537651A - 流動学的に複雑な流体をモニタするためのセンサ - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2013年11月8日の出願日を有する米国仮特許出願第61/901,738号に基づく優先権および当該出願の利益を主張するものである。
Claims (20)
- センサを含むセンサパッケージを備える、容器内流体流の継続的インサイチュモニタリングのためのシステムであって、
前記センサは、
a)第1外表面部分と第1内表面部分とを含むように内部空洞を規定する本体部材であって、前記内部空洞が流体流から隔絶され、かつ、前記第1外表面部分が前記流体流と接するように、前記流体流中へ延在するように構成され、前記第1外表面部分と前記第1内表面部分とは、それぞれ、前記流体流の牽引力の少なくとも一部に基づいて変形するように構成され、前記第1内表面部分が前記第1外表面部分の変形を転化する本体部材と、
b)前記本体部材の前記空洞内に配置されて前記第1内表面部分の前記変形を測定するように構成されて、前記第1内表面部分の変形測定値を伝送する第1歪ゲージと、
を含むシステム。 - 前記第1内表面部分は、前記本体部材のうちで前記流体流の前記牽引力が前記本体部材内での最大の変形を発生させる部分を規定する、請求項1に記載のシステム。
- 前記センサパッケージは、
a)前記第1内表面部分の変形測定値を分析し、
b)前記第1内表面部分の前記変形測定値の少なくとも一部に基づいて流体流パラメータを計算する、
ように構成される請求項1に記載のシステム。 - 前記流体流パラメータは、流体の力、温度、速度、流率、粘度および密度からなるグループから選択される、請求項3に記載のシステム。
- 前記流体流は粒子状であり、前記流体流パラメータは前記流体流中の粒子の質量および密度からなるグループから選択される、請求項3に記載のシステム。
- 前記第1歪ゲージは、光学歪ゲージ、電気抵抗式歪ゲージおよび半導体歪ゲージからなるグループから選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記本体部材は球形または円筒形である、請求項1に記載のシステム。
- 容器内流体流の継続的インサイチュモニタリングのためのシステムであって、
a)センサを備え、このセンサは、
b)第1外表面部分と第1内表面部分とを含むように内部空洞を規定する本体部材であって、前記内部空洞が流体流から隔絶され、かつ、前記第1外表面部分が前記流体流と接するように、前記流体流へ延在するように構成され、前記第1外表面部分と前記第1内表面部分とは、それぞれ、前記流体流の牽引力の少なくとも一部に基づいて変形するように構成され、前記第1内表面部分が前記第1外表面部分の変形を転化する本体部材と、
c)前記本体部材の前記空洞内に配置されて前記第1内表面部分の前記変形を測定するように構成され、光信号を介して前記第1内表面部分の変形測定値を伝送する第1光学式歪ゲージと、
d)前記第1光学式歪ゲージと通信可能に結合されて前記光学式歪ゲージにより伝送された光信号を受け取るように構成され、前記第1内表面部分の変形測定値を伝送する質問器と、
を備えるシステム。 - 前記質問器に通信可能に結合され、
a)前記質問器から前記第1内表面部分の前記変形測定値を受け取り、
b)前記第1内表面部分の前記変形測定値を分析し、
c)前記第1内表面部分の前記変形測定値の少なくとも一部に基づいて流体流パラメータを計算する
ように構成されたコントローラをさらに備える、請求項8に記載のシステム。 - 前記本体部材は、
a)それぞれ、前記流体流の牽引力の少なくとも一部に基づいて変形するように構成された第2外表面部分および第2内表面部分と、
b)前記第2内表面部分の変形を測定するように構成された第2歪ゲージと、
をさらに含み、
前記第2内表面部分は、前記第2外表面部分の変形を転化し、
前記第2および第1内表面部分は第1面によって位置揃えされる、
請求項1に記載のシステム。 - 前記本体部材は、
a)それぞれ、前記流体流の牽引力の少なくとも一部に基づいて変形するように構成された第3および第4外表面部分並びに第3および第4内表面部分と、
b)前記第3内表面部分の前記変形を測定するように構成され、前記第3内表面部分の変形測定値を伝送する第3歪ゲージと、
c)前記第4内表面部分の前記変形を測定するように構成され、前記第4内表面部分の変形測定値を伝送する第4歪ゲージと、
をさらに含み、
前記第3内表面部分は、前記第3外表面部分の変形を転化し、
前記第4内表面部分は、前記第4外表面部分の変形を転化し、
前記第3および第4内表面部分は第2面によって位置揃えされ、
前記第1および第2面は交差して角度を規定する、
請求項10に記載のシステム。 - 前記センサパッケージは、
a)前記第1、第2、第3および第4内表面部分の変形測定値を分析し、
b)前記第1、第2、第3および第4内表面部分の前記変形測定値と、前記第1および第2面によって規定される角度と、の少なくとも一部に基づいて流体流パラメータを計算する
ように構成される、請求項11に記載のシステム。 - 前記第1および第2面によって規定される角度は90.0°である、請求項12に記載のシステム。
- 容器内流体流の継続的インサイチュモニタリング方法であって、
a)容器内流体流中に少なくとも部分的にセンサを延設し、前記センサは本体部分と第1歪ゲージとを含み、前記本体部分は第1内表面部分を含むように内部空洞を規定し、前記内部空洞は前記流体流から隔絶され、前記第1歪ゲージは前記内部空洞内に配置されることと、
b)前記第1歪ゲージにより前記第1内表面部分の変形を検出することと、
c)前記第1歪ゲージにより前記第1内表面部分の前記変形の測定値を伝送することと、
d)前記第1内表面部分の前記変形測定値を分析することと、
e)前記第1内表面部分の前記変形測定値の少なくとも一部に基づいて流体流パラメータを計算することと、
を備える、容器内流体流の継続的インサイチュモニタリング方法。 - 前記流体流を変えることをさらに備える請求項14に記載の方法。
- 前記センサは、第2、第3および第4歪ゲージをさらに含み、
前記本体部材は、第2、第3、および第4内表面をさらに含み、
前記第1および第2内表面部分は、第1面によって位置揃えされ、
前記第3および第4内表面部分は、第2面によって位置揃えされ、
前記第1および第2面は交差して角度を規定し、
前記方法は、
f)前記第2歪ゲージにより前記第2内表面部分の変形を検出することと、
g)前記第3歪ゲージにより前記第3内表面部分の変形を検出することと、
h)前記第4歪ゲージにより前記第4内表面部分の変形を検出することと、
i)前記第1、第2、第3および第4内表面部分の変形測定値を伝送することと、
j)前記第2、第3および第4内表面部分の変形測定値を分析することと、
をさらに備え、
前記流体流パラメータを計算することは、前記第2、第3および第4内表面部分の前記変形測定値の少なくとも一部にさらに基づき、
前記流体流パラメータを計算することは、
i)前記第1および第2内表面部分の前記変形測定値を比較することと、
ii)前記第3および第4内表面部分の前記変形測定値を比較することと、
を含む、請求項14に記載の方法。 - 前記流体流パラメータを計算することは、
iii)前記第1および第2内表面部分の変形測定値間の差を計算することと、
iv)前記第3および第4内表面部分の変形測定値間の差を計算することと、
v)前記第1および第2内表面部分の変形測定値間の差と、前記第3および第4内表面部分の変形測定値間の差と、の少なくとも一部に基づいて前記流体流パラメータを計算することと、
をさらに含む、請求項16に記載の方法。 - 前記流体流パラメータはベクトルであり、
前記流体流パラメータを計算することは、
iii)前記第1および第2面により規定される角度と、前記第1および第2内表面部分の変形測定値と、の少なくとも一部に基づいて前記流体流パラメータの第1ベクトル成分を計算することと、
iv)前記第1および第2面により規定される角度と、前記第3および第4内表面部分の変形測定値と、の少なくとも一部に基づいて前記流体流パラメータの第2ベクトル成分を計算することと、
をさらに含む、請求項16に記載の方法。 - 前記流体流パラメータを計算することは、
vi)前記第1および第2内表面部分の変形測定値間の差の少なくとも一部に基づいて前記第1および第2歪ゲージから差信号を計算することと、
vii)前記第1および第2内表面部分の変形測定値間の差の少なくとも一部に基づいて第1および第2歪ゲージから平均値信号を計算することと、
viii)前記第1内表面部分の熱膨張に対する前記流体流の牽引力に起因する前記第1内表面部分の変形を計算することと、
をさらに含む、請求項17に記載の方法。 - 前記センサは、前記流体流の温度を感知するように構成された参照温度センサをさらに含み、
前記流体流パラメータを計算することは、
ix)前記参照センサにより前記流体流の温度を検出することと、
x)前記参照センサにより前記流体流の温度測定値を伝送することと、
xi)前記流体流の牽引力に対する前記流体流の温度に起因する前記第1内表面部分の熱膨張を計算することと、
をさらに含む、請求項19に記載の方法。
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