SE516979C2 - Aktiv akustisk spektroskopi - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 m 919 o n o v .. 2. processfluiden och den möjliga återkopplingen av en sådan analys är vanligtvis långsam. Ett analysiörfarande som är lärnpligt för att tillhandahålla data för styrningssyften måste utföras i direkt anslutning till det faktiska processfluidflödet.

För att göra off-line förfarandet snabbare (upp till 5- 10 gånger) har ett on-line- förfarande med automatiska provtagningssystem utvecklats, i vilket mätningar som baseras på t.ex. optiska mättekniker används. Typiska sådana system arbetar genom att avleda en liten del av processfluiden till ett speciellt rör eller volym. Ett exempel är PQM-systemet (Pulp Quality Monitor) från Sunds Defibrator, vilket mäter malningstillstånd, fiberlängd och spetinnehåll i en massasuspension. Ett vanligt problem med alla off-line och vissa on-line och at-line-förfaranden är att endast en del av flödet mäts. Egenskaperna i ett sådant avlett flöde kan skilja sig från huvudflödet. TCA (Thermomechanical pulp Consistency Analyser) tillgänglig från ABB AB mäter massans konsistens. Systemet använder fiberoptiska tekniker. Andra liknande system är SPPT" (Smart Pulp Platform) från ABB och “Fibre Master" utvecklad av Skogsindustrins tekniska forskningsinstitut (STFI).

In-line-förfaranden som verkar direkt på hela processfluiden utan att extrahera fluid till ett speciellt testutrymme, är allmänt snabbare än off-line- förfaranden och kan reducera vissa av problemen som gäller för dessa förfaranden. Mekaniska anordningar måste emellertid föras in i processlinjen för att extrahera flödesprover, vilket kan störa huvudflödet och vilket försvårar underhåll och utbyte av delar. Vidare kan sensorer kontamineras eller kan flödet kontamineras av sensorerna.

Ett alternativ till att använda optiska eller elektromagnetiska vågor är att använda mekaniska (akustiska) vågor. Detta har flera fördelar. Akustiska vågor är miljövänliga och till skillnad från elektromagnetiska vågor kan de utbreda sig i alla typer av fluider. 10 15 20 25 30 516 979 5 I artikeln "Ultrasonic propagation in paper fibre suspensions" av D. J.

Adams, 3rd International IFAC Conference on Instrumentation and Automation in the Paper, Rubber and Plastics Industries, sidorna 187-194, Noordnederlands Boekbedrijf, Antwerpen, Belgien, visas det hur ultraljudsstrålar med frekvenser mellan 0,6 MHz och 15 MHz skickas genom en suspension av fibrer och såväl därnpningen som fashastigheten kan mätas som en funktion av frekvens. Det är genom detta möjligt att erhålla information om fiberkoncentration, -storlek och i viss grad fibertillståndet.

Ett omständligt kalibreringsförfarande är emellertid nödvändigt för att få förfarandet att fungera.

I "Pulp suspension flow measurement using ultrasonics and correlation" av M. Karras, E. Harkonen, J. Tornberg och O. Hirsimaki, 1982 Ultrasonics Symposium Proceedings, sidorna 915-918, vol. 2, Ed: B. R. McAvoy, IEEE, New York, NY, USA, visas ett system som mäter överföringstid. Systemet mäter i första hand medelflödeshastigheten och tester från olika massasuspensioner beskrivs. Doppler-skiftmätningar används för att bestämma hastighetsproñler. En frekvens på 2,5 MHz användes.

I den franska patentpublikationen FR 2 772 476 beskrivs ett förfarande och en anordning för övervakning av fasövergångar. Förfarandet använder mätningar av vägutbredningshastigheter för att uppskatta viskoelastiska egenskaper hos t.ex. mjölkprodukter som undergår fasövergångar.

Föredragna frekvenser är över 10 kHz.

I den internationella patentansökan WO99/ 15890 visades ett förfarande och en anordning för processövervakning som använder akustiska mätningar.

Inneboende akustiska fält i systemet (upp till 100 kHz) registreras indirekt via mätningar av väggvibrationer på ett transportrör, genom vilket en fibersuspension flödar. Registreringarna graderas av ett databehandlingsprogram enligt förutbestämda egenskaper och en vibrationskarakteristik skapas. Lagrade vibrationskarakteristiker som avser tidigare registreringar jämförs vid varje registrering för korrelering med 10 15 20 25 30 516 979 " " H suspensionens egenskaper. De registrerade vibrationerna kan användas för att på ett lämpligt sätt styra processen, för att slå larm vid felsituationer eller för att visa ändrade tendenser.

Förfarandet i patent ovan resulterar i ett antal problem eftersom det baseras på ett förfarande som använder internt uppkomna vibrationer. Ett problem är att inte bara ljud som genereras i fluiden plockas upp, utan även vibrationer från mekaniska källor, t.ex. pumpar, som är anslutna till fluiden.

Detta leder till en stor mängd störningar, vilket ökar mängden medelvärdesbildning eller överbestämning. Vidare är processförfaranden för att undertiycka störningar svära att tillämpa eftersom det inte finns någon styrning av källan. Dessutom måste det föreslagna förfarandet kalibreras för varje enskild plats, eftersom de inneboende vibrationerna är platsberoende.

Denna sista aspekt är en väsentlig praktisk begränsning eftersom den kommer att orsaka mycket stora produktionsförluster vid installering.

SAMMANFATTNING Ett allmänt syfte med den föreliggande uppfinningen är att förbättra karakteriseringen av en processfluid och därmed att styra processen i vilken processfluiden deltar. Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är därför att eliminera systemspecificiteten. Detta kommer att göra identiñeringen oberoende av resten av systemet och kalibrering kommer inte att bero på platsen utan endast på den inblandade processfluiden. Ett annat syfte är att förbättra förhållandet "signal - brus” eller “signal - störningar” i systemidentiñeringsmätningar. Ytterligare ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen är att klargöra förhållandena mellan uppmätta signaler och processfluidens egenskaper. Ett ytterligare syfte är även att göra databehandlingen av mätningar effektivare.

De ovan nämnda syftena ästadkoms genom förfaranden och apparater enligt de medföljande patentkraven. I allmänna ordalag sänder en styrbar akustisk källa i kontakt med processfluiden ut en akustisk signal in i fluiden, vilken 10 15 20 25 30 516979 5 består av en suspension av partiklar. ”Partiklar” definieras i den föreliggande ansökan allmänt som volymer av gas-, våtskefas eller fast fas. Företrädesvis beaktas volymer av en annan fas än fluiden. Den styrbara akustiska signalen växelverkar med partiklarna och åtminstone en spektralkomponent av de akustiska signalerna (tryck, våggvibrationer) som uppkommer från en sådan växelverkan mäts via en sensor. Den (de) uppmätta spektralkomponenten (-komponenterna) korreleras till egenskaper, innehåll och/ eller storlek av partiklarna och / eller används för att styra en process i vilken processfluiden deltar. Den uppmätta spektralkomponenten har företrädesvis en våglängd som är stor jämfört med den typiska storleken hos processfluidens partiklar och avståndet mellan processfluidens partiklar.

Den använda akustiska signalen har typiskt sett en frekvens under 20 kHz.

Eftersom den utsända akustiska signalen är styrbar, företrädesvis avseende amplitud, frekvens, fas och/ eller tidsfördröjning, kan den styrbara akustiska signalen väljas för att framhäva akustiska beteenden hos partiklarna/volymerna i processfluiden, t.ex. genom att tona in frekvensen till karakteristiska frekvenser hos partiklarna/volymerna. Dessutom kan signalen innefatta en eller flera enstaka frekvenser eller frekvensband som även kan variera med tiden. Den styrbara akustiska signalen kan även sändas ut under begränsade tidsintervall eller amplitudmoduleras, vilket möjliggör olika förfaranden för eliminering av brus och störningar på de uppmätta akustiska signalerna för att öka signal/ brus-förhållandet.

Genom att inte bara mäta frekvens och motsvarande amplitud hos den resulterande akustiska signalen utan även fas-, tids- och rumsberoenden kan statistisk modellering som baseras på t.ex. flervariabelanalys eller neurala nätverk utnyttjas för att göra analysen ännu robustare.

Rumsberoendet realiseras genom användning av speciella geometriska uppställningar av sensorer längs med och/ eller vinkelrätt mot flödesriktningen. 10 15 20 25 30 b Enligt den föreliggande uppfinningen kan information från de uppmätta akustiska signalerna även användas för att styrs olika delprocesser i ett processystem. Mätningarna kan utföras uppströms om en delprocess för att karakterisera den processfluid som förs in i delprocessen, dvs. framkopplad information, och/ eller nedströms om en delprocess för att tillhandahålla återkopplad information om resultatet från delprocessen.

Förfarandena och anordningarna är lämpliga att använda i t.ex. pappersmassaprocesser och kan t.ex. användas för styrning av driften av en raffinör.

Fördelarna med den föreliggande uppfinningen är att den tillhandahåller ett övervaknings- och/ eller styrförfarande som är icke-destruktivt, miljövänligt samt tillhandahåller, beroende på nödvändigheten av medelvärdesbildning, data i “realtid”. Styrbarheten hos den akustiska källan och möjligheten att tona in frekvensen till ett specifikt område gör det möjligt att framhäva viktiga spektrala egenskaper hos processfluiden och medger brus- och störningsreducering. Med en styrbar akustisk källa kan dessutom olika akustiska utbredningsvägar exciteras och användas för analyssyften. Den föreliggande uppfinningen tillhandahåller även möjligheten att använda flervariabelanalys samt kan utnyttjas för olika materialfaser. Ingen provbehandling är inblandad och det nya förfarandet har potentialen att vara möjlig att använda inom ett stort koncentrationsområde och även vid höga temperaturer. Slutligen har laboratorietcster visat genomförbarheten för förfarandet att utföra “realtidsmätriiiigaf av storlek och styvhet av cellulosafibrer.

Ytterligare fördelar och särdrag inses från den följande detaljerade beskrivningen av ett antal utföringsformer. 10 15 20 25 30 'I oc; g u ., , 0 u . n u .. .',,° ' - n , ,,". H o. . , __ p n. u. u; I fl ° o . ,, ' 0' 0 n n. 0 u 0 o» . u "I ., ._ 0:" u. : KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen, tillsammans med ytterligare syften och fördelar med denna, kan bäst förstås genom hänvisningar till följande beskrivning läst tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: FIG. 1 är en schematisk ritning av en analysanordning enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 2 är ett flödesdiagram för ett systemidentifieringsförfarande enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. Sa och 3b är schematiska ritningar av processtyrsystemen enligt den föreliggande uppfinningen, vilka tillhandahåller fram- respektive återkoppling.

FIG. 4 är ett flödesdiagram över ett förfarande för processtyrning enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 5a-5i är diagram som illustrerar exempel på utsända akustiska signaler eller uppmätta akustiska signaler i olika förenklade situationer; FIG. 6a-6c är schematiska ritningar som illustrerar konfigurationer för sensoruppställningar; FIG. 7 är en schematisk illustration av en utförningsform av en raffinörlinje enligt den föreliggande uppfinningen; samt FIG. 8 är en schematisk illustration av en utföringsforrn av en farmaceutisk processlinje enligt den föreliggande uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING Fig. l illustrerar en analysanordning 13 för ett processystem som inbegriper en processfluid 10. Processfluiden 10 innefattar suspenderade partiklar 12 i gas-, vätskefas eller fast fas. Processfluiden kan t.ex. vara en gas som innehåller fasta partiklar, en gas som innehåller vätskedroppar, en suspension av fasta partiklar i en vätska, en emulsion av vätskedroppar i en annan vätska, en vätska som innehåller gasvolymer eller vilka kombinationer av sådana fluider som helst. En analysanordning 13 används för att utvärdera egenskaper för processfluiden 10 och partiklarna däri. 10 15 20 25 30 8 Analysanordningen innefattar en sändare 14 som utgör en akustisk signalkälla, samt en styrenhet 16 för att driva sändaren 14. Sändaren 14 är anordnad för att sända ut akustiska signaler in i processfluiden 10.

Akustiska signaler 18 utbreder sig som vågor genom processfluiden 10 och kommer då att påverkas av närvaron av de suspenderade partiklarna 12.

Denna påverkan kommer huvudsakligen att yttra sig som en förändrad fluidkompressibilitet för vågor med en våglängd mycket större än storleken av partiklarna och avståndet mellan dem. Detta kommer att leda till en förändring i fashastigheten samt till absorption av de akustiska signalerna 18, vilken kommer att vara frekvensberoende. Speciellt stora förändringar kan förväntas i frekvensområden där de suspenderade partiklarna 12 uppvisar resonansvibrationsbeteende. Resonansfrekvenserna beror t.ex. på densitet, dimensioner, styvhet, bindningar inom partikeln och bindningar mellan partiklar samt många andra egenskaper. Detta frekvensområde återfinns för nästan alla praktiska tillämpningar i det hörbara området under ultraljud, dvs. under 20 kHz. Eftersom påverkan av till och med låga partikelkoncentrationer, t.ex. luftbubblor i vatten, på fluidkompressibiliteten kan vara mycket stor är ett förfarande som baseras på långvågiga akustiska signaler potentiellt mycket känsligt för att detektera blandningsvariationer i íluiden. Denna höga känslighet innebär naturligtvis även att speciella mätningar kan behövas för att styra eventuell oönskad påverkan på fluidegenskaperna. Detta kan uppnås genom att tillämpa speciella signalprocesstekniker, vilket diskuteras vidare nedan.

Genom att dessutom använda frekvenser väl under ultraljudsområdet kan koherenta signaler tillhandahållas, vilket möjliggör mätningar av både amplitud- och fassvar. Detta beskrivs i mer detalj nedan.

Partiklar-na 12 kommer således att påverka processfluidens akustiska överföringsegenskaper (fashastighet) och absorbera vibrationsenergi och därmed förändra de ursprungligen utsända akustiska signalerna. De vibrerande partiklarna 12 kommer även själva att sända ut energi i form av 10 15 20 25 30 v' 516- 979 ”J akustiska signaler 20. Dessa signaler kommer typiskt sett att vara i samma frekvensområde som partikelvibrationerna, dvs. i frekvensområdet under ultraljudsområdet. De modifierade utsända akustiska signalerna 18 från sändaren 14 och de akustiska signaler som sänds ut från partiklarna 20 kommer tillsammans att bilda en resulterande akustisk signal 22.

En akustisk signalsensor 24 anordnas vid systemet för mätning av akustiska signaler i processfluiden 10. Åtminstone en komponent ur det akustiska spektrumet av akustiska signaler mäts. Dessa akustiska signaler är de resulterande signalerna 22 från växelverkan mellan de utsända akustiska signalerna 18 och partiklarna 12. Eftersom växelverkan mellan akustiska signaler och partiklarna 12 är indikativ för partiklarnas 12 natur innefattar de uppmätta akustiska signalerna information som är relaterade till de i processfluiden 10 suspenderade partiklarna 12. Analysanordningen innefattar vidare en processor 28 som kopplas till sensorn 24 genom en sensoranslutning 26. Processorn 28 är en utvärderingsenhet anordnad för att korrelera de uppmätta akustiska signalerna till egenskaper, innehåll eller fördelning av partiklarna 12 i processfluiden 10. Styrenheten 16 för sändaren är företrädesvis styrbar från processorn 28 genom en sändaranslutning 30 för att tona in eller styra de utsända akustiska signalerna beroende på eller samordnat med mätoperationen.

I ett typiskt fall arbetar processorn 28 enligt en viss modell för det inblandade systemet. Modellen baseras företrädesvis på teorier om den fysikaliska växelverkan mellan partiklarna och de akustiska vågorna.

Modellen eller parametrarna i modellen kalibreras genom att använda en akustiska laboratoriemätningar av partikelegenskaperna av intresse. Modellen är uppsättning av signalmätningar och motsvarande därefter möjlig att använda för att prediktera partiklarnas egenskaper från akustiska spektra av okända prover.

Ett motsvarande förfarande för systemidentifiering illustreras i flödesdiagrammet i fig. 2. Förfarandet börjar i steg 300. I steg 302 sänds en nnnn g, 10 15 20 25 30 51 6 m lb akustisk signal med frekvenser under ultraljudsområdet in i en processfluid som innefattar suspenderade partiklar. De akustiska signalerna växelverkar med de suspenderade partiklarna och ger upphov till en resulterande akustisk signal. Denna resulterande akustiska signal mäts i steg 306 och i steg 308 används mätresultaten för att prediktera egenskaperna hos partiklarna i fluiden, t.ex. enligt en förkalibrerad modell. De predikterade egenskapema är företrädesvis mekaniska eller kemiska data, koncentrationer, fördelningar och storlekar av partiklarna. Om systemidentifieringen utförs i ett processystem kan prediktionen även kopplas till egenskaper hos produkter som tillverkas av processfluiden.

Förfarandet avslutas i steg 310.

Fig. 3a illustrerar ett allmänt processystem som innefattar en processfluid 10. Ett flödesinlopp 32 styr processfluiden 10 in i en delprocessanordning 38, i vilken processfluiden påverkas. Processfluiden 10 lämnar, typiskt i ett modifierat tillstånd, delprocessanordningen 38 i ett flödesutlopp 34.

Processfluiden flödar således i pilarnas 36 riktning, från vänster till höger i fig. 3a. En analysanordning 13 såsom den ovan beskrivna, anordnas på det flödesinloppet 32 uppströms och anordnas för att analysera partiklar i processfluiden 10 innan processfluiden kommer in i delprocessanordningen 38. Processorn 28 använder information från akustiska spektra för att prediktera egenskaperna hos partiklarna i processfluiden 10 t.ex. enligt en förkalibrerad modell. Egenskaper som är av betydelse för den följande delprocessen kan därmed övervakas. En operatör kan t.ex. använda denna information för att i enlighet därmed styra delprocessen eller så kan värdena av de predikterade partikelegenskaperna användas som inparametrar i tillgängliga konventionella processtyrorgan.

En processtyrenhet 40 styr delprocessens driftsparametrar och är ansluten genom en styranslutning 42 till analysanordningens 13 processor 28.

Genom att förse processorn 28 med information om hur delprocessens parameterinställningar påverkar egenskaperna hos processfluidens partiklar kommer processorn 28 kunna förse processtyrenheten 40 med lämplig 10 15 20 25 30 979 ll styrinformation som baseras på partiklarnas faktiska egenskaper. Denna information kan t.ex. användas av en operatör för att styra delprocessen för att i enlighet därmed ge partiklar med vissa förutbestämda egenskaper.

Alternativt tillhandahåller processorn 28 värden av de predikterade partikelegenskaperna som inparametrar till processtyrenheten 40. En framkopplad styrning åstadkoms således.

Fig. 3b illustrerar en annan uppställning av ett allmänt processystem som inbegriper en processfluid 10. Detta system innefattar samma enheter och delar som i den föregående uppstâllningen, men anordnade på ett något annorlunda sätt. Här anordnas analysanordningen 13 med dess sändare 14 och sensor 24 på flödesutloppet 34 nedströms, och anordnas för att analysera partiklar inuti processfluiden 10 efter att processfluiden lämnar delprocessanordningen 38. Processorn 28 använder information från akustiska spektra för att prediktera egenskaper hos partiklarna i processfluiden 10 t.ex. enligt en förkalibrerad modell. Egenskaper som år av betydelse för hur delprocessen har utförts kan därmed övervakas. En operatör kan t.ex. använda denna information för att i enlighet därmed styra delprocessen eller så kan värdena av de predikterade partikelegenskaperna användas som inparametrar i tillgängliga konventionella processtyrorgan.

En processtyrenhet 40 styr delprocessens driftsparametrar och är ansluten genom en styranslutning 42 till analysanordningens 13 processor 28.

Genom att förse processorn 28 med information om hur delprocessens parameterinställningar påverkar egenskaperna hos processfluidens partiklar kommer processorn 28 kunna förse processtyrenheten 40 med lämplig styrinformation som baseras på egenskaperna hos partiklarna som blev resultatet från delprocessen. Alternativt tillhandahåller processorn 28 värden av de predikterade partikelegenskaperna som inparametrar till processtyrenheten 40. En àterkopplad styrning åstadkoms således.

Självklart kan dessa två olika systemstynnoder kombineras i vilken konfiguration som helst. lO 15 20 25 30 51 6 979 IL förfarande för illustreras i systemstyrning flödesdiagrammet i fig. 4. Förfarandet börjar i steg 320. I steg 322 sänds en Ett motsvarande akustisk signal med frekvenser under ultraljudsområdet ut in i en processfluid som innefattar suspenderade partiklar. De akustiska signalerna växelverkar med de suspenderade partiklarna och ger upphov till en resulterande akustisk signal. Denna resulterande akustiska signal mäts i steg 326 och i steg 328 utvärderas mätresultaten, företrädesvis i termer av egenskaper hos partiklarna i fluiden. De utvärderade egenskaperna är företrädesvis mekaniska eller kemiska data, koncentrationer, fördelningar och storlekar av partiklarna. Dessa egenskaper kan även kopplas till egenskaper hos produkter som tillverkas av processfluiden och en motsvarande utvärdering av sådana egenskaper är således möjlig att utföra.

Dessa egenskaper används i steg 330 för att styra en delprocess av systemet som påverkar processfluiden. Förfarandet avslutas i steg 332.

Styrbarheten för den akustiska källan är mycket viktigt. Genom att välja amplitud, frekvens, fas och/ eller tidpunkt hos de akustiska signalerna kan man inrikta sig mot olika egenskaper hos partiklarna. Genom att styra frekvensen kan de akustiska signalerna t.ex. tonas in till vissa resonansfrekvenser som år kopplade till partiklarna och därmed inrikta sig på specifika egenskaper. Genom modulering av signalkällans amplitud kan brusreducering genomföras eller så kan tidsberoende växelverkan framhävas eller undertryckas. Dynamiska mätningar underlättas genom att styra fasen.

Genom att styra tidpunkten för de akustiska signalerna kan processer som har tidsberoenden undersökas. Sådana undersökningar är inte möjliga att utföra genom användning av endast passiva källor av akustiska signaler. Ett par exempel på förenklade situationer kommer att visa möjligheterna med styrning av signalkällan.

I fig. 5a sänder signalkällan ut en akustisk signal som har en frekvens f med intensitet IE. Frekvensen är intonad till en viss frekvens som motsvarar en karakteristisk frekvens hos partiklarna, t.ex. absorptionsfrekvens hos 10 15 20 25 30 'Û ICO y . ,, ,' _- .. . n 0 a; 0 I :I " II lo Inn roa. 1: z ' ' : :',,° I O; o :a u: 9 f _ . n 4 ,. _.. on g .

V O I " H øøøø ., , ß partiklar i processfluiden. Ju större densitet av partiklar desto större absorption kommer att bli resultatet. Den akustiska signalen sänds ut med en konstant intensitet IE så länge som mätningen varar. Genom att mäta intensiteten 50 av samma frekvenskomponent från den resulterande akustiska signalen från processfluiden som en funktion av tiden kan en indikation på hur partikeldensiteten varierar med tiden erhållas. Detta illustreras schematiskt i fig. 5b. Genom att använda en sådan mätning utförs lätt en koncentrationsövervakning och genom att införa ett intervall av tillåtna variationer kan signalen lått användas som en indikator på en för hög eller för låg koncentration.

Antag att en processfluid har fasta partiklar med något olika dimensioner.

Storleksfördelningen av partiklarna i fluiden kan undersökas genom att man använder kunskapen att en viss resonansvibration är relaterad till en viss 'partikeldimensiom Fig. 5c illustrerar en tidsberoende utsänd akustisk signal. Signalens amplitud eller intensitet hålls konstant medan frekvensen varieras linjärt med tiden, såsom illustreras med linjen 52 i fig. Se. Sensom kan arbeta på ett samordnat sätt och mäta intensiteten hos samma frekvens som den akustiska källan sänder ut vid varje tillfälle. På det sättet kan en resulterande kurva 54 såsom illustreras i fig. 5d erhållas. Ett intensítetsminimum 56 hos kurvan 54 indikerar att denna frekvens motsvarar medianvärdet av dimensionen i fråga. Information om storleksfördelningen kan också erhållas.

På detta sätt kan frekvensen användas för att avslöja olika aspekter som är relaterade till partiklarna. Frekvensen kan således innefatta t.ex. en enstaka konstant frekvens, en enstaka frekvens som varierar med tiden, ett antal enstaka konstanta frekvenser, ett antal enstaka frekvenser som varierar med tiden eller olika typer av begränsade frekvensband, såsom vitt eller färgat brus.

Tidsaspekten av de sända akustiska signalerna kan också användas, t.ex. genom att använda pulsade akustiska signaler som sänds ut under 10 15 20 25 30 i 516 979 lll begränsade tidsintervall. Fig. Se illustrerar en förenklad situation där en akustisk signal sänds ut under ett tidsintervall till tiden to, där utsändningen stängs av. Genom att mäta t.ex. en intensitet av vissa särdrag hos de akustiska signalerna kan en kurva som illustreras i fig. 5f erhållas.

Denna kurva uppvisar en del med en konstant nivå 58 under den tid som pulsen sänds ut. När to nås börjar intensiteten att minska, vilket skapar en genljudsprocess, såsom visas i delen 60, tills intensiteten jämnas ut vid 62.

En tolkning av detta beteende kunde t.ex. vara att inneboende brus inom systemet ger upphov till en intensitet hos signalens särdrag som motsvarar nivån hos delen 62. Denna intensitet skulle därför motsvara bakgrundsbrus.

Bakgrundssignaler i de uppmätta akustiska signalerna kan reduceras helt enkelt genom att subtrahera akustiska signaler som mäts under tidsintervall, i vilka den styrbara akustiska källan är inaktiv.

Intensitetsskillnaden mellan delarna 58 och 62 skulle därför noggrannare motsvarar t.ex. några koncentratíonsvärden av partiklar inuti fluiden. Den avtagande delens 60 detaljerade beteende kan även ge viss information om t.ex. förhållanden rörande mekanisk växelverkan inom eller runt partiklarna.

Lutningen kunde t.ex. motsvara återstående vibrerande partiklar efter avstängningen av den akustiska källan.

Mer sofistikerade förfaranden för bakgrundsreducering skulle kunna finnas tillgängliga genom amplitudmodulering av den utsända akustiska signalen. I fig. 5g varieras en utsänd akustisk signals intensitet med tiden enligt kurvan 64. En motsvarande uppmätt intensitet av något akustiskt spektrumsârdrag skulle då kunna variera t.ex. som 66 i fig. Sh. Intensitetsvariationen är mindre tydlig, vilket innebär att ett bakgrundsbrus troligen finns närvarande. Genom att jämföra amplitudvariationema hos de utsända och avkända signalerna hittas en bakgrundsnivå enligt den streckade linjen 68.

Det är således möjligt att utföra bakgrundreducering även med kontinuerligt utsända signaler.

Från exemplen ovan är det uppenbart att sensorerna bör kunna mäta olika egenskaper hos de resulterande akustiska signalerna. På ett motsvarande 10 15 20 25 30 I s vi .. 9 I . anv. fu' 1.: z : ': z Io"u ,".. O' o r n o o 0 en 0 I: 1 v 9 . gzl: 'Hi øšn-: :' 'az ... u- .

IS sätt som för de utsända signalerna, mäter sensorema t.ex. amplitud, frekvens, fas och/ eller tidpunkt hos de akustiska signalerna som uppkommer genom växelverkan med partiklarna i processfluiden. Det är att föredra om sensorerna kan mäta åtminstone tre av de ovan nämnda egenskaperna eftersom en robust flervariabelanalys då kan utföras.

Användningen av fler variabeldimensioner illustreras av ett förenklat exempel.

Antag en utsänd akustisk signal enligt fig. 5c. En sensor mäter ett akustiskt spektrum inom ett visst frekvensintervall vid ett antal på varandra följande tidpunkter under svepningen av den utsända frekvensen. Ett möjligt resultat visas i fig. 5i. Två huvudkomponenter fmns närvarande i det resulterande spektrumet. En första komponent 72 följer den sända frekvensen och en andra komponent 70 är konstant i frekvens. Resultatet tyder på att partiklarna har en resonansfrekvens som motsvarar en rninimumintensitet (maximal absorption) för den första komponenten 72. När den utsända frekvensen emellertid motsvarar den andra komponenten 70 överlagras de två signalerna och en intensitetskurva som i fig. 5d skulle visa ett säreget beteende. Genom att emellertid följa utvärderingen av spektrumet särskiljs de olika särdragen lätt och en korrekt analys kan erhållas.

Exemplena ovan ges endas som överförenklade exempel för att öka förståelsen av möjligheterna hos ett system med styrbara aktiva akustiska källor. I verkliga fall är situationema mycket mer komplicerade och statistisk flervariabelanalys eller neurala nätverk används till exempel för att utvärdera det uppmätta akustiska spektrumet.

Det registrerade akustiska spektrumet Fourier-transformeras företrädesvis för att erhålla intensitetsvariationer som en funktion av frekvens. Det akustiska spektrumet analyseras därefter företrädesvis genom användning av olika slags flervariabelanalys av data. Grunderna för en sådan analys kan tex. hittas i "Multivariate Calibration" av H. Martens och T. Naes, John Wiley 8:, Sons, Chicester, 1989, sidorna 116-163. Kommersiellt tillgängliga 10 15 20 25 30 516 m =-.-= lb verktyg för flervariabelanalys är t.ex. "Simca-P 8.0" från Umetrics eller PLS- Toolbox 2.0 från Eigenvector Research, Inc. för användning med MATLABT".

Partiella minsta-kvadrat-metoder (PLS-metoder, Partial Least Square) av första eller andra ordningen är särskilt användbara. Neurala nätverkslösningar, såsom Neural Network Toolbox för MATLABW, är också lämpliga att använda för analyssyften.

För att förbättra förmågan för modellprediktering är ibland en förbehandling av spektraldata fördelaktig. En sådan förbehandling kan innefatta ortogonal signalkorrektion eller våglängdskompression av data. Dessutom kan både den reella och imaginära delen av den akustiska signalen användas i flervariabelberäkningar.

Den relativa geometriska placeringen och/ eller antalet sändare och/ eller sensorer kan också användas för att öka tillförlítligheten av de uppmätta signalerna och därmed partiklarnas egenskaper. I fig. 6a är ett flöde av processfluid riktat i pilens 36 riktning. En sändare 14 anordnas i uppströmsriktningen. Två sensorer 24zl, 2412 placeras nedströms på olika avstånd från källan. Genom användning av mätningar från båda sensorerna kan ytterligare information erhållas. En uppenbar möjlighet är att mäta utbredningshastigheten av de akustiska signalerna inuti fluiden eller flödeshastigheten, genom mätning av fasskiftet eller tidsfördröjningen mellan de två mätningarna. Sådan information kan stödja tolkningen av andra resultat och kan till och med innehålla sin egen information, t.ex. koncentrationen av partiklar. Avståndet mellan sensorerna är företrädesvis i samma storleksordning som den akustiska våglängden för att tillåta fasmätningar. Det skulle även vara möjligt att detektera tidsberoende egenskaper hos partiklarna. Om partiklarna vibrationsexciteras eller påverkas på något annat sätt av en akustisk puls när de passerar sändaren och resultatet från denna excitation eller påverkan kommer att avta med tiden kommer de två sensorerna 24:1 och 24z2 att detektera olika tidsbeteende för deras mätningar. Från skillnaderna kan information om avklingningstid etc. lätt erhållas genom datorstödd analys. 10 15 20 25 30 516 97, I? Placeringen av sensorer kan även användas på andra sätt. I fig. 6b illustreras ett system som innehåller fyra sensorer, av vilka två visas i genomskärriingsvyn längs med flödesriktningen. I fig. 6c illustreras en motsvarande tvärsnittsvy. De fyra sensorerna 24z3, 24:4, 24:5 och 2416 placeras i ett plan vinkelrätt mot flödesvägen 36, asymmetriskt med avseende på sändaren 14 men symmetriskt runt röret som omsluter fluidens flödesväg 36. Genom addering och subtrahering av signaler från de fyra sensorerna som är placerade i ett plan är det möjligt att extrahera upp till fyra olika akustiska vågtyper (moder). Dessutom är en kombination av anordningarna i ñg. 6a och 6b möjlig.

Den akustiska signalsändaren kan vara av olika typer. Ett uppenbart val för gaser är att använda högtalare. Framför allt vid frekvenser på ett par hundra Hz upp till ett par kHz kan en högtalare generera signaler med hög effekt utan några allvarliga problem. För heta gaser eller smutsiga miljöer förses högtalaren företrädesvis med kylhjälpmedel respektive skyddsanordningar.

För processfluider i vätskefas måste mer specifikt konstruerade ljudkällor användas vid låga och intermediära frekvenser. En möjlighet är t.ex. att använda en elektrodynamisk omskakare som driver ett membran eller en lätt kolv.

Sensorer som detekterar akustiska signaler finns lätt tillgängliga enligt känd teknik. Eftersom storheten av huvudintresse här är fluktuerande tryck är det bästa alternativet troligen att använda trycksensorer eller givare. För tillämpningar i gaser vid normala temperaturer (<70°C) används företrädesvis standardkondensorer eller elektriska mikrofoner. Några välkända tillverkare är BruelösKjaer, LarsonßrDavies, GRAS och Rion. Dessa mikrofontyper är känsliga och noggranna men för tillämpningar i heta eller smutsiga miljöer måste de kylas och skyddas. Även mycket höga nivåer (>l4O dB) kan vara ett problem. Ett alternativ för heta och svåra miljöer är piezoelektriska tryckgivare. Dessa är mycket dyrare än kondensorrnikrofoner men kan användas för temperaturer upp till flera hundra grader Celsius. 10 15 20 25 30 S, 6 9,9 lß Nackdelar är att tryckkänsligheten är mycket lägre än för kondensormikrofoner och att denna givartyp kan plocka upp vibrationer. En fördel är att många piezoelektriska givare kan användas både i vätskor och gaser. Det finns emellertid även speciella typer för vätskor som vanligtvis kallas hydrofoner. En ledande tillverkare av piezoelektriska givare är Kiestler.

Om trycket ska mätas måste sensorn vara i direkt kontakt med fluiden.

Detta har emellertid några uppenbara nackdelar eftersom det är nödvändigt att göra ett hål i ett rör eller en vägg för monteringssyften. Ett alternativt val av sensorer är vibrationssensorer, vilka kan monteras på en vägg och mäta vibrationerna som induceras av de akustiska signalerna. Här krävs ingen direkt kontakt med fluiden, varför monteringen kan göras flexiblare och mer skyddad. En Väggmonterad vibrationsgivare plockar emellertid även upp vibrationer som orsakas på andra sätt, t.ex. av maskiner som innefattas i systemet. I viss grad sänder även dessa väggvibrationer ut ljudvågor till omgivande fluid, vilka skulle kunna plockas upp av en tryckgivare, men vanligtvis, åtminstone för gasfyllda system, motsvarar denna effekt en mycket mindre störning.

I fall där både amplitud- och fasmätningar är av intresse sätts ytterligare dimensionsbegränsningar på sensorema och frekvenserna. För att kunna detektera en akustisk signals fas måste sensorn ha en storlek som är liten jämfört med de akustiska signalernas våglängd. Detta sätter i praktiken en övre gräns för den frekvens som kan användas. Om som ett exempel fasen ska mätas av en sensor med en storlek på omkring 1 cm bör den akustiska signalens våglängd vara i storleksordningen av åtminstone 15 cm.

Ljudhastigheten i t.ex. vatten är i storleksordningen 1500 m/s, vilket betyder att en maximal frekvens på 10 kHz kan användas. Mindre sensorstorlekar tillåter högre frekvenser.

Som nämnts ovan kan partiklarna vara av vilken fas som helst; gas, vätska eller fast fas, och av t.ex. gel- eller soltyp. Växelverkan mellan de akustiska 10 15 20 25 30 " S16. 979 10) signalerna och partiklarna blir emellertid typiskt särskilt intensiv om lo en partikelmaterians fas skiljer sig från fasen för fluiden själv. Den viktigaste förklaringen för detta är den större variationen i kompressibilitet som normalt finns mellan olika faser. Fasta partiklar i vätska eller gas, vätskepartiklar i gas och gaspartiklar i vätskor är således bra mål för mätningar.

Med avseende på vibrationsgivare är standardvalet för alla frekvenser som används i den föreliggande uppfinningen så kallade accelerometrar, vilka typiskt sett är piezoelektriska sensorer som ger en utsignal som är proportionell mot acceleration. Med avseende på tillverkare gäller de som redan har listats för kondensormikrofoner även i detta fall.

Analysanordningen och -förfarandet enligt den föreliggande uppfinningen kan tillämpas i många olika områden. Ett par exempel kommer att beskrivas kortfattat nedan.

I massa- och pappersindustrin skulle den akustiska sensom kunna installeras vid alla lägen där ett flöde eller transport av massa utförs. Ett läge av särskilt intresse är i närheten av raffinören. Raffinören är det viktigaste delprocessteget i mekanisk massatillverkning och det finns mycket klara ekonomiska fördelar med att implementera en mer avancerad styrning i av raffinören baserad på ny information. Fig. 7 illustrerar ett typiskt exempeL pä en raffinördel av ett processystem för mekanisk massatillverkning. En tiyckenhet 100 förses med förbehandlat träflis genom en tillförselledning 102. Den trycksatta flisen förs in i en behållarenhet 104, där flisen blandas med vatten 105. En skruvanordning 106 För blandningen med en viss bestämd hastighet in i en raffinörenhet 108. Raffinören 108 som illustreras schematiskt i fig. 7 innefattar dubbla skivor 110, 112, mellan vilka flisblandningen matas in. Varje skiva 110, 112 har en respektive motor 114, 116, vilka anbringar den nödvändiga rotationsrörelsen till raffinörens skivor 110, 112. En styranordning 118 för kraften på rafñnören reglerar kraften 0 a 4 . a n n; 10 15 20 25 30 '516 979 "-.-" 1:5 2.0 med vilken raffinörens skivor 110, 1 12 trycks samman. Flisen mals mellan skivoma, vilket därmed separerar träñbrerna.

Efter raffineringen lämnar de malda massafibrerna suspenderade i vattenblandningen raffinören vid högt tryck via ett utgångsrör 120. Det höga trycket reduceras, vilket får en viss del av det (av raffinörprocessen) uppvärmda vattnet att avdunsta till ånga. Ångan 124 separeras från fiberblandningen i en cyklon 122 innan fibrerna förs in till de följande massaprocesstegen.

En sändare 14 med en styrenhet 16 är anordnad vid utgångsröret 120. En sensor 24 är också anordnad vid utgångsröret på ett avstånd från sändaren 14. Sändaren 14 och sensorn 24 kopplas till en utvärderande enhet 28 som innefattar en processor. Sändaren 14 styrs för att sända ut akustiska signaler in i massablandningen inuti utgångsröret 120. Sensom 24 registrerar de resulterande akustiska signalerna och processorn 28 utvärderar resultaten.

Frågor rörande pappersstyrka är ett omfattande område med många olika förfaranden för laboratoriemätningar och utvärderingsmöjligheter. Icke desto mindre är pappersstyrka troligen den vanligaste och viktigaste kvalitetsparametem som kunderna kräver. Den slutliga pappersstyrkan ' påverkas i grund och botten av tre parametrar; enstaka fibrers inre styrka, ytan av fiber-fiberbindningar per längdenhet ñber samt styrkan hos varje fiberbindning. Längre fibrer tillhandahåller möjligheter för fler fiber- fiberbindningar och därför blir ñbernätverket starkare och följaktligen även pappret. Om fibrerna exciteras, vibrerar de med olika frekvenser beroende på deras längd. Punkten för självsvängning kommer vid en lägre frekvens för längre fibrer jämfört med kortare.

Dessutom beror den raffinerade massablandningens egenskap ovan på vissa' inparametrar i raffinörprocessen. Den första parametern är typen och kvaliteten av träflisen. Sådan information kan tillsättas till styrsystemet t.ex. 10 15 20 25 30 s n n.

I ou n: o. .". _: .nu oc o. nu n . -"~ . . . . . . . , zon» . . . 1 n n . nu v. v . . ..'.: :;;-;-.......:': . -. n u . . n _" G I» ~ n n __. . , . ~ u. oooo u» - Zl av en operatör. Andra parametrar som bestämmer effekten av raffinörprocessen är vatteninnehållet, den hastighet med vilken flisen förs in i raffinören, skivomas hastighet och kraften mellan raffinörens skivor 1 10, 112. Sambanden mellan dessa parametrar och massans egenskaper är normalt ganska välkända, eller kan erhållas empiriskt. Baserat på sådana samband kan analysanordningen 13 finna lämpliga ändringar i inställningarna av skivornas hastighet, skivomas kraft, vatteninnehållet eller den hastighet med vilken flisen matas in genom signalanslutningar 126 för att förbättra de resulterande fibrernas egenskaper. Analysanordningen utgör således ett återkopplingssystem som verkar på den slutliga processfluiden från raffinörclelprocessen.

Ett annat exempel på ett processystem för vilket den föreliggande uppfinningen är lämplig är farmaceutisk tillverkning. I vissa processlinjer produceras vätskepartiklar med aktiva substanser i en utspädd form och behandlas ytterligare i en rafñnör för att öka innehållet av det aktiva ämnet.

Fig. 8 illustrerar schematiskt ett delprocessystem av en raffinör. Ett införselrör 200 matar in utspädd substansfluid till raffmören 202 som innefattar separeringselement 204. Hastigheten och läget för separeringselementen 204 bestämmer kvoten mellan det ursprungliga innehållet av aktiv substans och det slutliga innehållet av aktiv substans. En styrenhet 206 styr driften av separeringselementen. Fluid med hög koncentration lärnnar rafffinatorn i ett utgångsrör 208.

Den aktuella koncentrationen av aktiv substans i den ursprungliga fluiden kan variera väsentligt på grund av produktionsprocesser som är svåra att styra på ett fullständigt konsistent sätt. Raffinörens 202 drift måste således anpassas till det skiftande råmaterialet, dvs. till den aktuella koncentrationen av aktiva substans i den inkommande fluiden.

En sändare 14 med en styrenhet 16 anordnas vid införselröret 200. En* sensor 24 anordnas också vid införselröret på ett avstånd från sändaren 14.

Sändaren 14 och sensorn 24 kopplas till en utvärderande enhet 28 som 10 15 20 25 30 516 979 2.2. innefattar en processor. Sändaren 14 styrs för att sända ut akustiska signaler in i fluiden i utgångsröret 120. Sensorn 24 registrerar de resulterande akustiska signalerna och processorn 28 utvärderar resultaten.

Den aktiva substansen finns som små droppar emulgerade i fluiden.

Substansdropparna har olika akustiska egenskaper jämfört med den återstående delen av fluiden. De ändrande egenskaperna gör dropparna i emulsionen till objekt som sprider akustiska signaler.

Spridningsegenskaperna bestäms huvudsakligen av dropparnas storlek och densitet. En akustisk signal som sänds in i iluiden växelverkar med substansdropparna och resulterar i en resulterande akustisk signal som kan detekteras. Den detekterade signalens verkliga särdrag beror på dropparnas storlek och densitet, dvs. på koncentrationen av aktiv substans. Processorn 28 kan därför utvärdera den införda råfluidens koncentration av aktiv substans. Genom att känna till förhållandena mellan raffinörens driftsförhållanden och substanskoncentrationskvoten kan driften av raffinören styras kontinuerligt genom akustisk övervakning genom styranslutningar 210 till styrenheten 206, för att producera en välkontrollerad koncentration av aktiv substans i den utgående processfluiden.

Förfarandet enligt den föreliggande uppfinningen kan implementeras som programvara, maskinvara eller en kombination därav. En datorprogramprodukt som implementerar förfarandet eller en del därav innefattar en programvara eller ett datorprogram som körs på en allmän eller en speciellt anpassad dator, processor eller mikroprocessor. Programvaran innefattar kodelement för datorprogram eller koddelar för programvara som får datorn att utföra förfarandet genom användning av åtminstone ett av stegen tidigare beskrivna i fig. 2 och 4. Programmet kan lagras helt eller delvis på eller i ett eller flera lämpliga datorläsbara medier eller dataminnesorgan såsom en magnetiskdisk, CM-ROM eller DVD-disk, hårddisk, magneto-optiskt minnesorgan, i RAM eller obeständigt minne, i ROM eller flashminne, som fast programvara, eller på en dataserver. 10 15 20 la n. . . n , ~ cu- 'U 00 00 ou . 'H In o. u v . ' ' " vn n u a u : n . n . , , 'g :z v n o nu .--n i N - . ' ' " "' 'U Ir. 1:a. an. : Ls Det kommer att inses av fackmannen att olika modiñeringar och ändringar kan göras av den föreliggande uppfinningen utan att avvika från dess omfattning, vilken definieras av de bifogade patentkraven.

REFERENSER D. J. Adams: "Ultrasonic propagation in paper fibre suspensions", 3rd International IFAC Conference on Instrumentatíon and Automation in the Paper, Rubber and Plastics Industries, sidoma 187-194, Noordnederlands Boekbedrijf, Antwerpen, Belgien.

M. Karras, E. Harkonen, J. Tornberg och O. Hirsimaki: "Pulp suspension flow measurement using ultrasonics and correlation", 1982 Ultrasonics Symposium Proceedings, sidoma 915-918, vol. 2, Ed: B. R. McAvoy, IEEE, New York, NY, USA.

Franskt patent FR 2 772 476.

Internationell patentansökan WO99 / 15890.

H. Martens och T. Naes: "Multivariate Calibration", John Wiley 85 Sons, u Chicester, 1989, sidoma 1 16- 163.

Claims (47)

10 15 20 25 30 5172 97,9 '.=:'.'::ï NYA PATENTKRAV

1. l. För-farande fór analys av en processfluid (10), vilken är en suspension av partiklar (12), vilka partiklar (12) är volymer av gas-, vätskefas eller fast fas, vilket förfarande innefattar stegen: utsändande av akustisk signal in i processfluiden (lO); mätning av akustiska signaler från processfluiden (lO); samt prediktering, från de uppmätta akustiska signalerna, av mekaniska/ kemiska egenskaper hos processfluiden (10), kännetecknat av att utsåndandesteget innefattar utsändande av styrbar akustisk signal (18), vilken är styrbar till frekvens, amplitud, fas och/ eller tidsaspekter, in i processfluiden (10) för växelverkan mellan den styrbara akustiska signalen (18) och partiklarna (12), vilka år påverkbara av akustiska signaler; mätningssteget innefattar mätning av ett spektrum av akustiska signaler (22) från processfluiden (10), vilka resulterar från växelverkan mellan den styrbara akustiska signalen (18) och partiklarna (12), vilket spektrum innefattar frekvenser under 20 kHz; samt att predikteringssteget innefattar prediktering, både från det uppmätta spektrumet av akustiska signaler (22) och i betraktande av styrningen av den styrbara akustiska signalen, av mekaniska/ kemiska egenskaper hos partiklarna ( 12) i processfluiden ( l 0) .

2. Förförande för systemstyming för hantering av en processfluid (10), vilken är en suspension av partiklar (12), vilka partiklar (12) är volymer av gas-, vätskefas eller fast fas, vilket förfarande innefattar stegen: utsändande av akustisk signal in i processfluiden (lO); samt mätning av akustiska signaler från processfluiden (10), kännetecknad av att utsåndandesteget innefattar utsändande av styrbar akustisk signal (18), vilken är styrbar till frekvens, amplitud, fas och/ eller tidsaspekter, in i processfluiden (10) för växelverkan mellan den styrbara akustiska signalen (18) och partiklarna (12), vilka är påverkbara av akustiska signaler; 10 15 20 25 30 vs1s 979t äëfiflffië" za' måtningssteget innefattar mätning av ett spektrum av akustiska signaler (22) från processfluiden (10), vilka resulterar från växelverkan mellan den styrbara akustiska signalen (18) och partiklarna (12), vilket spektrum innefattar frekvenser under 20 kHz; och av de ytterligare stegen: bestämning av åtminstone en processtyrparameter, baserad både på det uppmätta spektrumet av akustiska signaler (22) och i betraktande av styrningen av den styrbara akustiska signalen; samt styrning av en delprocess som påverkar mekaniska/ kemiska egenskaper hos partiklarna (12) i fluiden (10) enligt den (de) bestämda processtyrparametern (processtyrparametrarna).

3. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att bestämningssteget i sin tur innefattar steget prediktering, från de uppmätta akustiska signalerna (22), av egenskaperna hos partiklarna (12) i processfluiden (10).

4. Förfarande enligt patentkrav 2 eller 3, kännetecknat av att mätning av akustiska signaler (22) från processfluiden (10) utförs nedströms relativt delprocessen, vilket tillhandahåller en återkoppling av resultatet av delprocessen.

5. Förfarande enligt patentkrav 2 eller 3, kännetecknat av att* mätning av akustiska signaler (22) från processfluiden (10) utförs uppströms relativt delprocessen, vilket tillhandahåller en framkoppling från processfluiden som kommer in i delprocessen.

6. Förfarande enligt något patentkraven 1 till 5, kännetecknat av att åtminstone en av egenskapema för partiklarna väljs från listan av: mekanisk egenskap, kemisk egenskap, koncentration, fonn, samt lO 15 20 25 30 u :nu s' u I ' ., ma; 5 1% 6 9 79 storlek.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 6, kännetecknat av att processfluiden väljs från listan av: en gas som innehåller fasta partiklar, en gas som innehåller vätskedroppar, en suspension av fasta partiklar i en vätska, en emulsion av vätskedroppar i en vätska, en vätska som innehåller gasvolymer, samt en kombination av åtminstone två av de andra alternativen i denna lista.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat av att partiklarna (12) år av en fas som skiljer sig från fluidens (10) fas.

9. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 8, kännetecknat av att den utsända akustiska signalen (18) utgörs av akustiska vågor som har en stor våglängd jämfört med en typisk storlek hos partiklarna (12) och ett typiskt avstånd mellan partiklarna (12).

10. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 9, kännetecknat av V att steget att mäta spektralkomponenfler) innefattar mätning, för åtminstone en frekvens, av åtminstone en av egenskaperna i listan av: arnplitud, fas, samt tidsfördröjning.

11. 1 1. Förfarande enligt patentkrav 10, kännetecknat av att steget att mäta spektralkomponenfler) innefattar mätning, för åtminstone en frekvens, av åtminstone två av egenskapema i listan av: amplitud, fas, samt tidsfördröjning. 10 15 20 25 30 :m 919 n

12. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av det ytterliggare steget att tona in den styrbara akustiska signalens (18) frekvens/ frekvenser till karakteristiska frekvenser för partiklarna (12).

13. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 12, kännetecknat av att den styrbara akustiska signalen (18) år pulsad och sänds ut under begränsade tidsintervall.

14. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 13, kännetecknat av de ytterligare stegen: amplitudmodulering av den styrbara akustiska signalen (18); samt reducering av bakgrundssignaler i de uppmätta akustiska signalerna (22) baserat på amplitudmoduleringen.

15. Förfarande enligt något av patentkraven 1 och 3 till 14, kännetecknat av att predikteringssteget vidare innefattar steget att prediktera, från de uppmätta akustiska signalerna (22), egenskaper hos produkter som tillverkas av processfluiden (10).

16. Förfarande enligt något av patentkraven 1 och 3 till 15, kännetecknat av att innefattar flervariabelanalys av de uppmätta akustiska signalerna (22). predikteringssteget

17. Förfarande enligt något av patentkraven 1 och 3 till 16, kännetecknat av att steget att mäta akustiska signaler (22) innefattar mätning av akustiska signaler (22) vid åtminstone två lägen (24:1-24:6) i anslutning till processfluiden (10), varvid predikteringssteget baseras på uppmätta akustiska signaler (22) från de åtminstone två positionerna (24:1- 2426).

18. Förfarande enligt patentkrav 17, kännetecknat av att åtminstone två av mâtlägena (2421-2426), för de använda frekvenserna, är separerade statistisk i 10 15 20 25 30 516 919 -- 1% med ett avstånd som är mindre än den akustiska våglängden i en riktning väsentligen längs med en flödesväg (36) för processfluiden (10).

19. Förfarande enligt patentkrav 17 eller 18, kännetecknat av att åtminstone två av mätlägena (24:1-24:6) befinner sig i ett plan väsentligen vinkelrätt mot en flödesväg (36) för processfluiden (10).

20. Förfarande enligt patentkrav 17, 18 eller 19, kännetecknat av att predikteringssteget vidare innefattar steget att dela upp de uppmätta akustiska signalema (22) i olika akustiska utbredningsmoder (vågtyper).

21. Analysapparat för analys av en processfluid (10), vilken är en suspension av partiklar (12), vilka partiklar (12) är volymer av gas-, vätskefas eller fast fas, vilken apparat innefattar: akustisk signalkälla (14); akustisk signalsensor (24) för mätning av akustiska signaler (22) från processfluiden (10); samt databearbetande organ (28), vilket innefattar en processor och är ansluten till den akustiska signalsensorn (24) för prediktering, av mekaniska/ kemiska egenskaper, kännetecknad av att den vidare innefattar: styrorgan (16) för styrning av den akustiska signalkällan (14) till i frekvens, amplitud, fas och/ eller tidsaspekter, och av att den akustiska signalkällan (14) är anordnad för att sända ut en styrbar akustisk signal (18) in i processfluiden (10) för växelverkan med partiklarna (l2); att den akustiska signalsensorn (24) är anordnad för att mäta ett spektrum av akustiska signaler (22), vilka resulterar från växelverkan mellan den styrbara akustiska signalen (18) och partiklarna (12), vilket spektrum innefattar frekvenser under 20 kHz; samt. att processorn är anordnad för prediktering, både från det uppmätta spektnimet av akustiska signaler (22) och i betraktande av 10 15 20 25 30 516 9719 Z styrningen av den styrbara akustiska signalen, av rnekaniska/ kemiska egenskaper hos partiklarna (12).

22. Processapparat för hantering av en processfluid (10), vilken är en suspension av partiklar (12), vilka partiklar (12) är volymer av gas-, vätskefas eller fast fas, vilken apparat innefattar: organ (28) för utförande av en delprocess som påverkar mekaniska/ kemiska egenskaper hos partiklarna (12) i fluiden (10); akustisk signalkälla (l4); samt akustisk signalsensor (24) för mätning av akustiska signaler (22) från processfluiden (10), kännetecknar! av: att vidare innefatta styrorgan (16) för styrning av den akustiska signalkällan (14) till frekvens, amplitud, fas och/ eller tidsaspekter; att den akustiska signalkällan (14) är anordnad för att sända ut en styrbar akustisk signal (18) in i processfluiden (10) för växelverkan med partiklarna (12) ; att den akustiska signalsensorn (24) är anordnad för att mäta ett spektrum av akustiska signaler (22), vilka resulterar från växelverkan mellan den styrbara akustiska signalen (18) och partiklarna (12), vilket spektrum innefattar frekvenser under 20 kHz; att vidare innefatta databearbetande organ (28) innefattande en processor och anslutet till den akustiska signalsensorn (24) för bestämning* av åtminstone en processtyrparameter, baserad både på det uppmätta spektrumet av akustiska signaler (22) och i betraktande av styrningen av den styrbara akustiska signalen; samt organ (40) för styrning av organet (38) för utförande av en delprocess enligt den (de) bestämda processtyrparametern (processtyr- parametrarna) .

23. Apparat enligt patentkrav 22, kännetecknad av att det clatabearbetande organet (28) vidare är anordnat för prediktering av, från de 10 15 20 25 30 ^ 515 979 ' šo uppmätta akustiska signalerna (22), egenskaperna hos partiklarna (12) i processfluiden (10).

24. Apparat enligt patentkrav 22 eller 23, kännetecknad av att åtminstone en akustisk signalsensor (24) är placerad nedströms relativt organet (38) för utförande av delprocessen, vilket tillhandahåller en återkoppling av resultatet av delprocessen.

25. Apparat enligt patentkrav 22, 23 eller 24, kännetecknar! av att åtminstone en akustisk signalsensor (24) är placerad uppströms relativt organet (38) för utförande av delprocessen, vilket tillhandahåller en framkoppling från processfluiden (10) som kommer in i av delprocessen.

26. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 25, kännetecknad av att åtminstone en av egenskaperna för partiklarna väljs från listan av: mekanisk egenskap, kemisk egenskap, koncentration, form, samt storlek.

27. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 26, kännetecknar! av I att processfluiden (10) väljs från listan av: en gas som innehåller fasta partiklar, en gas som innehåller vätskedroppar, en suspension av fasta partiklar i en vätska, en emulsion av vätskedroppar i en vätska, en vätska som innehåller gasvolymer, samt en kombination av åtminstone två av de andra alternativen i denna lista.

28. Apparat enligt patentkrav 27, kännetecknar! av att partiklarna (12) är av en fas skiljer sig från fluidens (10) fas. 10 15 20 25 30 15,, 9,, 5!

29. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 28, kännetecknad av att den akustiska signalsensom (24) har en liten storlek jämfört med våglängden hos vågor som sänds ut av den akustiska signalkållan (14).

30. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 29, kännetecknad av att den akustiska signalsensorn (24) känner av frekvenser under 20 kHz.

31. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 30, kännetecknad av att den akustiska signalsensorn (24) år anordnad för mätning, för åtminstone en frekvens, av åtminstone en av egenskaperna i listan av: amplítud, fas, samt tidsfördröjning.

32. Apparat enligt patentkrav 31, kännetecknad av att den akustiska signalsensorn (24) år anordnad för mätning, för åtminstone en frekvens, av åtminstone två av egenskaperna i listan av: amplitud, fas, samt tidsfördröjning.

33. Apparat enligt patentkrav 30, kännetecknad av att styrorganet (16) innefattar organ för intoning av den styrbara akustiska signalens (18) frekvens/ frekvenser till karakteristiska frekvenser för partiklarna (12).

34. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 33, kännetecknad av att styrorganet (16) innefattar organ som får den akustiska signalkållan (14) att sända ut under begränsade tidsintervall.

35. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 34, kännetecknad av att styrorganet (16) vidare innefattar arnplitudmodulerande organ för den styrbara akustiska signalen (18) och att apparaten vidare innefattar organ 10 15 20 25 30 516 979 52. för reducering av bakgrundssignaler i de uppmätta akustiska signalerna (22), ansluten till styrorganet (16), för mottagning av infonnation om amplitudmoduleringen.

36. Apparat enligt något av patentkraven 21 och 23 till 35, kännetecknad av att det databearbetande organet (28) vidare är anordnat för prediktering, från de uppmätta akustiska signalerna (22), av egenskaper hos produkter som tillverkas av processfluiden (10).

37. Apparat enligt något av patentkraven 21 och 23 till 36, kännetecknad av att det databearbetande organet (28) vidare innefattar organ för statistisk flervariabelanalys av de uppmätta akustiska signalerna (22).

38. Apparat enligt något av patentkraven 21 och 23 till 37, kännetecknad av åtminstone en ytterligare akustisk signalsensor (24:1- 24:6) vid en annan (andra) position (positioner) i anslutning till processfluiden (10), ansluten (anslutna) till det databearbetande organet (28).

39. Apparat enligt patentkrav 38, kännetecknad av att åtminstone två av de akustiska signalkålloma (24:1-24:6) för de använda frekvenserna år separerade med ett avstånd mindre än den akustiska våglängden i en~ riktning väsentligen längs med en flödesvâg (36) för processfluiden (10).

40. Apparat enligt patentkrav 38 eller 39, kännetecknad av att åtminstone två av de akustiska signalsensorema (24:1-24:6) är separerade väsentligen vinkelrätt mot en flödesväg (36) för processfluiden (10).

41. Apparat enligt patentkrav 38, 39 eller 40, kännetecknad av att det databearbetande organet (28) vidare innefattar organ för uppdelning av' de uppmätta akustiska signalerna (22) i olika akustiska utbredningsmoder (vågtypßfl- 10 15 20 25 5,, 9,, ~~ 53

42. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 41, kännetecknad av att åtminstone en akustisk signalsensor (24) är en akustisk trycksensor eller en rörelsesensor.

43. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 42, kännetecknad av att åtminstone en akustisk signalsensor (24) år fäst på utsidan av en inneslutning av processfluiden (10).

44. Apparat enligt något av patentkraven 21 till 43, kännetecknad av att den akustiska signalkållan (24) väljs i listan av: en elektrodynarnisk högtalare, samt en elektrodynamisk omskakare kopplad till en kolv eller ett membran.

45. Datorprogramsprodukt som innefattar datorkordsorgan och/ eller mjukvarukodsdelar för att få en processor att utföra stegen i något av patentkraven 1 till 21.

46. Datorprogramsprodukt enligt patentkrav 45 som tillhandahålls via ett nåt, såsom Intemet.

47. Datorläsbart medium som innefattar datorprograrnsprodukt enligt patentkrav 45 eller 46.