提出用于非侵入式地同时测量非气态的易流动材料的密度和抗剪力的相关变量的方法和装置。在一个实例中，在船内以已知的或恒定的水平设置所述非气态的易流动的材料。依据这种实例，基于系统的测量，所述方法和装置利用可调节的数学模型来确定密度和抗剪力的相关变量，所述系统包括填充材料、船壁和与壁相互作用的动态测量仪器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的特征涉及用于非侵入式地测量船中非气态的、易流动性物质的机械性质的系统和方法，更特别地，涉及确定非气态的、易流动性物质的密度和抗剪力的相关变量。
技术介绍
密度和粘度测量是许多工艺流程不可或缺的部分，遍及多个工业，比如包括化学制品、药品、石油和汽油、食品、建筑材料和废水。虽然经过几百年的工业发展，已经开发了大量测量密度和粘度的方法，但只有几个方法能够非侵入式地测量密度或粘度。传统上，使用若干方法之一来检查船内非气态材料，从而执行所述材料的物理性质的非侵入式测量。这些方法中所使用的检查技术本质上可以是辐射测量的、重力的、光的或超声的。基于辐射的方法监视辐射能穿过船壁和内部包含的材料的衰减。令人遗憾地是，基于辐射的方法有许多缺点。举例来说，这种方法典型地主要集中在密度上，这是因为基于辐射的方法一般不适用于测量与抗剪力相关的变量，比如液体的粘度或固体颗粒的聚结。此外，典型地，利用辐射的密度测量装置不是便携式的，因为这种设备的安装、校准和维护的准确性和精确性需要有经验的人员。另外，与轻型粉末材料(例如，汽相二氧化硅)相关的20到150g/L的密度范围内，这些系统执行起来的密度准确性减少。另外，要想保持足够的安全系数，基于辐射的系统典型地需要特定设计和努力操作。基于辐射、非侵入式的非气态材料的密度测量方法的实例包括由Berthold Technologies公司供应的RadiationUni-Probe LG 491和下列美国专利中所描述的设备和方法美国专利4292522 (Okumoto)、4506541(Cunningham),6738720(Robins)和 7469O33 (Kulik 等)。用于测量非气态材料的密度的重力系统需要针对空船的重量和内部尺寸进行调节。由于经常运用各种载荷单元配置的重量测量设备的安装问题，重力系统受限于它们的适用性。此外，重量测量系统不适用于粘度测量。光学法适用于测量船内材料的密度，所述船装备有孔径，用于聚焦通过填充材料的光束。美国专利5110208(Sre印ada等)描述了这样一种方法，其中所述填充材料是〃...基本上透明的"，并可具有"...由基本上透明的具有光滑、圆形表面的泡沫、液滴或颗粒组成的分散相"。由于对要测量的材料有透光性要求，因此用于密度测量的光学、非侵入式方法的使用受到限制。利用超声波的传播来测量填充船的材料的物理性质的方法有着特定的意义。基于超声的方法表现出辩别船内材料的各种性质的卓越能力。如果使用于液体，这些方法允许在预定这些性质之一之后测量密度或粘度。然而，利用超声波的传统测量方法具有一些缺点。举例来说，基于超声的方法需要大量均勻的填充材料。因此，基于超声的技术不适用于松散的固体和非均勻的液体，例如泥浆、悬浮液、浆料或膏剂。在船中，各种搅动部件、混合器或起泡器的存在可以对密度或粘度测量的准确性产生相似的作用。此外，这些方法需要附着于船壁的超声发射器/接收器。典型地，这些附着需要对所述容器的表面进行特定处理，以便为由传送器发射入所述容器的超声波创建输送管。此外，基于超声的方法对影响介质中的声速的干扰非常敏感，例如温度和流的变化。因此，按照惯例，使用特定的补偿技术来提供输出变量对这些干扰的不变性。而且，超声换能器为提供足够的脉动所耗费的能量会限制这些方法的适用性。各种超声密度或粘度测量的实现实例公开于下列美国专利和美国专利申请美国专利申请20030089161，美国专利7059171 (Gysling)，只用于测量流动液体的密度；美国专利5359541 (Pope等)，其局限于用定位于船的相对侧的声学发射器和接收器来测量船内的液体密度；美国专利6945094 (Eggen等)，只用于测量流动液体的流变性质；美国专利5686661 (Singh)，用于测量高密度熔融材料的粘度；美国专利6194215 (Rauh等)，用于测量和控制溶液的成分。一些基于超声的方法包括用于在测量密度时将填充材料的抗剪力影响最小化的操作(和一些利用所述方法的设备，包括装置)。
技术实现思路
此处所公开的特征和实例表明这样的认识同时测量密度和抗剪力的相关变量(例如，均质液体的粘度)为用于测量非气态材料的物理性质的超声方法拓宽测量范围、改进测量精度以及提供更大的灵活性创造了机会。另外，此处所公开的特征和实例表明这样的认识所有已知的非侵入式的填充材料测量技术至少受限于填充材料、环境和不同的材料性质在相应的测量系统的输出变量上的联立效应的因素。因此，至少一些实例开发了基于振动的方法，用于非侵入式地同时测量船包含物的密度和抗剪力的相关变量，而不受上述限制。根据一个实例，提供一种用于非侵入式地同时测量填充船至已知水平或恒定水平的非气态的易流动的物质的密度和抗剪力的相关变量的方法。所述方法包括下列操作至少在船的外壁上的单个预定位置处将振动初始化，所述船由非气态的易流动的物质填充至预定水平，捕获壁对机械载荷的振荡响应，分析所述捕获的响应，由分析至少产生两个估计变量的值，用方程表示填充材料相关系统，包括至少一个与填充材料密度相关的变量和一个与抗剪力相关的变量作为未知数以及至少一个第一估计变量的值和一个第二估计变量的值，并求解方程组的所述未知数，从而提供与所述填充材料的密度相关的变量和与抗剪力相关的变量的非侵入式的同时测量，所述填充材料处于施加给船壁的机械载荷的中心附近的有关容积内。根据另一个实例，提供一种用于非侵入式地同时测量填充船至已知水平或恒定水平的非气态的易流动的物质的密度和抗剪力的相关变量的装置。所述装置包括用于在船的外壁产生瞬时的机械载荷的机构，用于控制瞬时载荷的动力学参数的机构，用于接收和指示以进一步处理壁的振荡响应的机构，用于分析振荡响应并由所述分析产生估计变量的机构，用于填写测量过程中涉及的方程的机构，用于求解所述方程并产生所要找的变量的测量值的机构，和用于输送所要找的变量的值和随所述装置之外的被测变量而定的任何附加变量值的机构。所述方法和所述装置允许同时测量均质液体的密度和粘度、非均勻的液体的容积密度和粘度以及松散的固体材料的容积密度和抗剪力的相关变量。根据另一个实例，提供一种用于非侵入式地同时测量填充船的非气态的易流动的物质的密度和抗剪力的相关变量的方法。所述方法包括下列操作确定随着在船壁施加瞬时的机械载荷的时刻之后，船外壁应该产生的动能的最优值；至少在船的外壁上的单个预定位置处将振动初始化，所述船由非气态的易流动的物质填充至预定水平；捕获壁对机械载荷的振荡响应；分析所捕获的响应；由分析至少产生两个估计变量的值；用方程表示填充材料相关系统，包括至少一个与填充材料密度相关的变量和一个与抗剪力相关的变量作为未知数和至少一个第一估计变量的值和一个第二估计变量的值作为所述方程的参数；并求解方程的所述未知数，从而提供与所述填充材料的密度相关的变量和与抗剪力相关的变量的非侵入式的同时测量，所述填充材料处于施加给船壁的机械载荷的中心附近的有关容积内。在所述方法中，所述填充材料可以是均质液体、非均勻的液体或松散的固体材料。另外，在所述方法中，可通过施加于船的外壁上的机械瞬时载荷来产生所述振动；通过固体材料体与所述壁的相互作用、包括空气和液态附加剂的流体动力相互作用、发射撞击和电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·雷克曼，F·M·鲁布拉诺，E·纳迪斯，V·V·卡什恩，A·克里昂斯基，J·库托，
申请(专利权)人：乌尔蒂莫测量有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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