RU2010127028A

RU2010127028A - Сенсор, система и метод для измерения свойств текучей среды с использованием многомодового квази-сдвигового-горизонтального резонатора

Info

Publication number: RU2010127028A
Application number: RU2010127028/28A
Authority: RU
Inventors: Джеффри Си. АНДЛЕ (US); Джеффри Си. АНДЛЕ
Original assignee: Делавер Капитал Форматион, Инк., (US); Делавер Капитал Форматион, Инк.,
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2011-12-27
Also published as: JP5069799B2; WO2009105354A3; RU2451287C2; JP2011510305A; WO2009105354A2; KR20100095598A; EP2093556A2; US7878044B2; EP2093556A3; KR101171518B1; US20090216467A1

Abstract

1. Способ измерения, по крайней мере, двух свойств текучей среды, отобранных из плотности, вязкости и модуля упругости, когда третье из указанных свойств текучей среды известно или допускается, способ содержит шаги: ! предоставление Многомодового Квази Сдвигового Горизонтального Резонатора (MMQSHR), имеющего вход энергии и измерительную поверхность для контакта с указанной текучей средой; при этом указанная измерительная поверхность имеет по крайней мере первую зону и вторую зону и разделительную область, определенную между ними; возбуждение указанного MMQSHR энергией возбуждения через указанный вход на первой и второй частотах, выбранных для возбуждения первой и второй акустической моды соответственно, при этом каждая из указанных акустических мод вызывает компонент движения горизонтальной сдвиговой волны вышеупомянутой поверхности; ! при этом возбуждение на указанной первой частоте далее побуждает указанные зоны двигаться в фазе относительно друг друга; ! и возбуждение на указанной второй частоте побуждает указанные две зоны двигаться в разных фазах друг относительно друга, индуцируя вертикальное смещение в указанной разделительной области; измерение параметров, относящихся к энергии, на указанной первой моде и второй моде вычисление двух указанных свойств текучей среды, используя указанные параметры, относящиеся к энергии, и информацию, относящуюся к указанному третьему свойству; ! 2. Способ по п.1, в котором указанные параметры, относящиеся к энергии, выбраны из списка, содержащего вносимую потерю, смещение частоты, смещение фазы, амплитуду, изменение тока, эквивалентное последовательное сопротивлен

Claims

1. Способ измерения, по крайней мере, двух свойств текучей среды, отобранных из плотности, вязкости и модуля упругости, когда третье из указанных свойств текучей среды известно или допускается, способ содержит шаги:

предоставление Многомодового Квази Сдвигового Горизонтального Резонатора (MMQSHR), имеющего вход энергии и измерительную поверхность для контакта с указанной текучей средой; при этом указанная измерительная поверхность имеет по крайней мере первую зону и вторую зону и разделительную область, определенную между ними; возбуждение указанного MMQSHR энергией возбуждения через указанный вход на первой и второй частотах, выбранных для возбуждения первой и второй акустической моды соответственно, при этом каждая из указанных акустических мод вызывает компонент движения горизонтальной сдвиговой волны вышеупомянутой поверхности;

при этом возбуждение на указанной первой частоте далее побуждает указанные зоны двигаться в фазе относительно друг друга;

и возбуждение на указанной второй частоте побуждает указанные две зоны двигаться в разных фазах друг относительно друга, индуцируя вертикальное смещение в указанной разделительной области; измерение параметров, относящихся к энергии, на указанной первой моде и второй моде вычисление двух указанных свойств текучей среды, используя указанные параметры, относящиеся к энергии, и информацию, относящуюся к указанному третьему свойству;

2. Способ по п.1, в котором указанные параметры, относящиеся к энергии, выбраны из списка, содержащего вносимую потерю, смещение частоты, смещение фазы, амплитуду, изменение тока, эквивалентное последовательное сопротивление, или любые комбинации этого.

3. Способ по п.1, в котором указанный MMQSHR содержит пьезоэлектрический кристалл, и в котором указанный вход содержит входной преобразователь.

4. Способ по п.1, в котором указанный шаг вычислений осуществляют отдельно для каждого из указанных вычисляемых свойств текучей среды.

5. Способ по п.3, далее содержит выходной преобразователь, и в котором указанный входной преобразователь и указанный выходной преобразователь обращены к заземляющему противоэлектроду.

6. Способ по п.3, в котором указанный MMQSHR использует конструкцию, отобранную из группы, содержащей резонатор объемной акустической волны, планарный резонатор и резонатор на сдвиговой горизонтальной поверхностной акустической волне.

7. Способ по п.1, в котором указанный модуль упругости вычисляется по формуле:

8. Способ по п.1, в котором указанная вязкость вычисляется по формуле

9. Способ по п.1, в котором указанная плотность вычисляется по одной из формул

или

.

10. Способ по п.1, в котором указанная поверхность является гофрированной, при этом способ далее содержит шаг по вычислению указанной плотности текучей среды, реагирующей на изменения параметров, относящихся к энергии, из-за текучей среды, захваченной в вышеуказанных гофрах.

11. Способ по п.1, в котором указанный шаг возбуждения включает в себя обеспечение энергией возбуждения в сочетании с дополнительными частотами, так чтобы побудить указанную поверхность резонировать на больших частотах, чем указанные первая и вторая частоты.

12. Способ по п.1, в котором указанный пьезоэлектрический материал вырезан из кристалла, так чтобы сделать возможным множественность сдвиговых мод, реагирующих на указанное возбуждение.

13. Способ по п.1 в котором указанный MMQSHR содержит электропроводный материал, и в котором указанная энергия возбуждения является электромагнитной.

14. Способ по п.1, в котором указанный шаг возбуждения включает в себя обеспечение энергией возбуждения в комбинации с различающимися уровнями мощности по крайней мере на двух частотах, так чтобы побудить указанную поверхность передавать различные скорости сдвига текучей среде на каждой из указанных частот, позволяя проводить измерения при изменяющейся скорости сдвига.

15. Система для измерения, по крайней мере, двух свойств текучей среды, выбранных из плотности, вязкости и модуля упругости, когда третье из указанных свойств текучей среды известно или допускается, система содержит:

Многомодовый Квази Сдвиговый Горизонтальный (MMQSHR) резонатор содержащий:

измерительную поверхность для контакта с указанной текучей средой; порт входа энергии и порт выхода энергии; по крайней мере первую зону и вторую зону, и разделительную область, заданную между ними; схему возбуждения, соединенную с по крайней мере указанным входа энергии, и выполненную так, чтобы передавать две акустические моды резонансного движения к указанной поверхности; при этом указанные две акустические моды выбраны так, чтобы вызвать различающиеся амплитуды движения, нормального к указанной поверхности, когда возбуждены на резонансной частоте указанных различных акустических мод; измерительную схему, выполненную с возможностью измерения по крайней мере одного параметра энергии, введенной в MMQSHR резонатор и/или выведенной из него; и процессор вычисления параметра, соединенный с указанной измерительной схемой и выполненный с возможностью вычисления по крайней мере указанных двух свойств текучей среды, когда указанное третье свойство известно или допущено.

16. Система по п.15, в которой указанный вход энергии соединен с источником электрической энергии, и далее содержит оптический или механический монитор для мониторинга смещения указанной разделительной области, при этом указанный монитор соединен с указанной измерительной схемой.

17. Система по п.15, далее содержит калькулятор или компьютерную схему для вычисления указанных свойств текучей среды, используя информацию, полученную от указанной измерительной схемы.

18. Система по п.15, в которой указанный MMQSHR содержит пьезоэлектрический монолитный кристаллический фильтр.

19. Система по п.15, в которой указанный MMQSHR содержит пьезоэлектрический поперечно связанный резонаторный фильтр.

20. Система по п.15, в которой указанный MMQSHR содержит электромагнитный акустический преобразователь.

21. Резонатор, содержащий зону добавленной массы, определяющую зону захваченной энергии, указанная зона захваченной энергии поддерживает множество боковых удерживаемых мод, указанные моды взаимодействуют с по крайней мере одним преобразователем, при этом указанный преобразователь обеспечивает электрический импеданс, относящийся к потере энергии в указанном резонаторе захваченной энергии.

22. Система измерения параметра текучей среды, содержащая:

магнитное поле смещения;

колебательное магнитное поле;

резонатор, содержащий:

по крайней мере зону проводящей поверхности;

структуру захвата энергии для размещения внутри указанных магнитных полей смещения и колебания, при этом указанное колебательное магнитное поле вызывает вихревые токи внутри зоны проводящей поверхности;

при этом указанные вихревые токи взаимодействуют с указанным магнитным полем смещения, создают гармоническое по времени силовое поле в указанном резонаторе;

и указанное силовое поле передает квази сдвиговые горизонтальные акустические волны на поверхность указанного резонатора, при этом акустическая волна имеет по крайней мере первую и вторую частоту, соответственно, указанная первая частота выбрана так, чтобы побудить по крайней мере первую зону указанной поверхности и вторую зону указанной поверхности двигаться в фазе относительно друг друга, при этом указанные первая и вторая зоны имеют первую разделительную область, распределенную между ними;

при этом, указанная вторая частота выбрана так, чтобы вызывать третью зону указанной поверхности и четвертую зону указанной поверхности двигаться не в фазе относительно друг друга, при этом указанные первая и вторая зоны имеют вторую разделительную область, распределенную между ними, при этом подают энергию так что резонанс на указанной второй частоте индуцирует вертикальное смещение в указанной второй разделительной области;

23. Система по п.22, в которой указанная первая разделительная область находится в совмещении с вышеуказанной второй разделительной областью.