物理介质中的流动特性的评估制造技术

用于确定流体装置(102)中的流体的流动特性的技术，该流体装置包括被配置成生成多个光学信号的光源(120A

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】物理介质中的流动特性的评估

技术介绍

[0001]用于确定收缩通道中的流体的流动特性的传统方法通常涉及对悬浮在流体中的颗粒进行视觉测量。通常，感兴趣的收缩通道是不透明的(或以其他方式模糊的)，使得基于视觉的测量过程对于确定通道中的流动特性是无效的。
[0002]此类过程还可能需要专门的设备，如透明的观察窗格和复杂的显微镜系统，以便视觉上检查颗粒的流动。因此，用于确定流体的流动特性的这些过程会不必要地昂贵。
[0003]此外，传统过程通常涉及颗粒的连续测量。因此，由于当颗粒在收缩通道中流动时检查颗粒时数据聚集缓慢，因此这些过程可具有相对缓慢的性能。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的一个实施例，提供了一种系统。该系统包括：光源，该光源被配置成生成多个光学信号；示踪剂，该示踪剂悬浮在流体中；多个光子器件，每个光子器件包括光子元件和流动通道；以及测量装置，其被配置来：基于所述多个光学信号和所述多个光子器件中的第一光子器件的流动通道中的所述示踪剂确定第一测量，基于所述多个光学信号和所述多个光子器件中的第二光子器件的流动通道中的所述示踪剂确定第二测量，以及基于所述第一测量和所述第二测量确定与所述流体或所述示踪剂的流相关联的特性。有利地，这使得能够确定通道的流动特性，而不考虑通道的不透明性或视觉模糊性。此外，这降低了确定流体在此类通道中的流动特性的成本，因为这些确定不取决于专用设备，如透明壁和用于视觉检查的精细显微镜系统。
[0005]根据本公开的另一实施例，第一光子器件的光子元件与光源对准，以允许多个光学信号到达第一光子器件的流动通道。有利地，这使得系统能够测量和确定示踪剂的流动，而不依赖于视觉检查。
[0006]根据本公开的另一实施例，第一光子器件的第一光子元件和第一光子器件的第二光子元件在第一光子器件的流动通道的相对侧上对准，使得多个光学信号可从第一光子元件传送到第二光子元件。有利地，这使得系统能够测量光学信号和示踪剂之间的相互作用，使得可以确定流体的流动特性。
[0007]根据本公开的另一实施例，第一光子器件的光子元件包括Y分光器，其中光源设置在Y分光器的第一端上，其中测量装置设置在Y分光器的第二端上，并且其中Y分光器的第三端设置在第一光子器件的流动通道上。有利地，这使得系统能够测量光学信号和示踪剂之间的相互作用，使得可以确定流体的流动特性。
[0008]根据本公开的另一个实施例，第一光子器件的流动通道从第一光子器件的一端延伸到第一光子器件的相对端。有利地，这使得流体能够流过第一硅基光子器件，使得流体通道中的流体流表示流体装置中的流体流。这使得在流动通道进行的测量能够精确地表示流体装置中的流体的流动。
[0009]根据本公开内容的另一个实施例，第一测量和第二测量中的每一个包括光的荧光、反射、折射、吸收或发射中的至少一个。有利地，这使得系统能够测量光学信号和示踪剂
之间的相互作用的效果。
[0010]根据本公开的另一个实施例，一个或多个光子器件被设置在第一光子器件上。有利地，这使得系统能够进行流体或微粒的平行测量，由此增加数据聚合的速度以及流体特性的确定速度。
[0011]根据本公开的另一个实施例，这些示踪剂包括含有荧光分子、无机颗粒、量子点、分子、有机染料、金属微粒、或金属纳米颗粒的聚苯乙烯球中的至少一种。有利地，这使得系统能够测量光信号如何与示踪剂相互作用并影响示踪剂，从而使得能够进行功能测量以确定流体的特性。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，提供了一种光子器件。所述光子器件包括：基板；设置在所述基板上的第一光子元件；设置在所述基板上的流动通道，其中，所述第一光子元件布置成允许光学信号从所述光子器件外部到达所述流动通道；以及盖帽层，所述盖帽层设置在所述第一光子元件和所述流动通道上。有利地，这使得能够测量流经流动通道的流体，从而能够确定流体的特性。
[0013]根据本公开的另一实施例，该流动通道被布置成允许流体流动至第二光子器件。有利地，这使得能够基于在每个光子器件处的测量来确定流动特性，由此使得能够确定在该光子器件与该第二光子器件之间流动的流体的流动特性。
[0014]根据本公开的另一实施例，第一光子元件和第二光子元件在流动通道的相对侧上对准，使得光学信号可从第一光子元件传输到第二光子元件。有利地，这使得系统能够测量光信号和示踪剂之间的相互作用，使得可以确定流体的流动特性。
[0015]根据本公开的另一实施例，所述第一光子元件包括Y分光器，其中所述Y分光器的第一端延伸至所述光子器件的第一侧，其中所述Y分光器的第二端延伸至所述光子器件的所述第一侧，并且其中所述Y分光器的第三端设置在所述流动通道上。有利地，这使得系统能够测量光信号和示踪剂之间的相互作用，使得可以确定流体的流动特性。
[0016]根据本公开的另一个实施例，所述光子器件设置在至少一个其他光子器件上。有利地，这使得系统能够进行流体或颗粒的平行测量，由此增加数据聚合的速度以及流体特性的确定速度。
[0017]根据本公开的一个实施例，提供了一种方法。该方法包括：经由测量装置基于多个光学信号和在第一光子器件的流动通道中的示踪剂的流动确定第一测量；经由该测量装置基于该多个光学信号和在第二光子器件的流动通道中的示踪剂的流动确定第二测量，其中该第一和第二流动通道是流体连接的；并且基于该第一测量和该第二测量经由该测量装置确定与示踪剂的流动相关联的特性。有利地，这使得能够确定通道的流动特性，而不考虑通道的不透明性或视觉模糊性。此外，这降低了确定流体在此类通道中的流动特性的成本，因为这些确定不取决于专用设备，如透明壁和用于视觉检查的精细显微镜系统。
[0018]根据本公开的另一个实施例，确定流动特性进一步包括确定包括示踪剂的流体的宏观流速(U)。有利地，这使得能够确定流体装置的特定通道中的流动特性。
[0019]根据本公开的另一个实施例，该宏观流速(U)是根据该流体在该流体装置的截面积(A)上的流速(Q)来确定的，其中Q是由于所施加的压力梯度引起的，这样使得U＝Q/A。有利地，这使得能够确定流体装置的特定通道中的流动特性。
[0020]根据本公开的另一个实施例，该宏观流速(U)是根据多个示踪剂行进的距离(Δx)
和行进该距离Δx所需的平均时间(<Δt>)来确定的，其中该宏观流速(U)是根据该多个示踪剂行进的通道长度(L)和行进该长度L所需的平均飞行时间(<T
F
>)来确定的，使得U＝Q/A＝Δx/<Δt>＝L/<TF>.有利地，这使得能够确定流体装置的特定通道中的流动特性。
[0021]根据本公开的另一个实施例，确定流动特性还包括基于流体粘度(μ)、宏观流速(U)和压力梯度来确定流体装置的通道的渗透率(κ)，使得有利地，这使得能够确定流体装置的特定通道中的流动特性。
附图说明
[0022]图1示出根据一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：光源，被配置为生成多个光学信号；示踪剂，悬浮于流体中；多个光子器件，每个光子器件包括光子元件和流动通道；以及测量装置，该测量装置被配置成：基于该多个光学信号和该多个光子器件中的第一光子器件的流动通道中的示踪剂确定第一测量，基于该多个光学信号和该多个光子器件中的第二光子器件的流动通道中的示踪剂确定第二测量，并且基于该第一测量和该第二测量来确定与该流体或该示踪剂的流动相关联的特性。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一光子器件的光子元件与所述光源对准，以允许所述多个光学信号到达所述第一光子器件的所述流体通道。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一光子器件的光子元件包括波导、分光器、组合器、混频器或干涉仪中的至少一个。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一光子器件的第一光子元件和所述第一光子器件的第二光子元件在所述第一光子器件的所述流动通道的相对侧上对准，使得所述多个光学信号能够从所述第一光子元件传输到所述第二光子元件。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一光子器件的光子元件包括Y分光器，其中，所述光源设置在所述Y分光器的第一端上，其中，所述测量装置设置在所述Y分光器的第二端上，并且其中，所述Y分光器的第三端设置在所述第一光子器件的所述流动通道上。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一光子器件的所述流动通道从第一光子器件的一端延伸到所述第一光子器件的相对端。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一测量和所述第二测量中的每个包括光的荧光、反射、折射、吸收或发射中的至少一个。8.根据权利要求1所述的系统，其中，一个或多个光子器件布置在所述第一光子器件上。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述示踪剂包括包含荧光分子、无机颗粒、量子点、分子、有机染料、金属微粒或金属纳米颗粒的聚苯乙烯球中的至少一种。10.一种光子器件，包括：基板；第一光子元件，所述第一光子元件设置于所述基板上；设置在所述衬底上的流动通道，其中，所述第一光子元件被布置成允许光学信号从所述光子器件的外部到达所述流动通道；以及设置在所述第一光子元件和所述流动通道上的覆盖层。11.根据权利要求10所述的光子器件，其中，所述流动通道被布置为允许流...

【专利技术属性】
技术研发人员：M恩格尔，R纽曼巴罗斯费雷拉，MB斯坦纳，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：