专利名称：使用近场微波的流测量的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业过程控制监视系统。更具体地，本发明涉及对工业过程的多相流的测量。
背景技术：
工业过程被用于各种流体和成分的制造和提炼。示例包括油的提炼和分配、纸浆制造等等。在许多例子中，需要测量过程流体的流速。可以利用各种技术来测量流速，包括孔板差压降，涡流感测技术、基于磁的技术以及其他技术。然而，对整体多相过程流体(非同质的、且可以包含不止一种相态(诸如气、液或固态)的不同材料的过程流体)的流速的测量存在问题。因此，一直需要提供用于确定多相过程流体的流速的测量技术。
发明内容
用于测量过程流体的流速的流量计包括被配置为生成微波信号的微波源。探头针耦合到微波源，并且在靠近过程流体的近场中。探头针被配置为将微波信号施加到过程流体。耦合到探头针的微波探测器被配置为探测来自过程流体的响应于施加的微波信号的近场微波。流计算电路根据探测到的微波信号来确定过程流体的流速和/或构成。
图1是示出用于控制或者监视工业过程的系统的简化示图，该系统包括用于测量多相过程流体的流速和构成的流测量设备。图2是图1的流设备的部件的简化示图。图3是示出在确定多相过程流体的流速和构成中使用的步骤的简化流程图。
具体实施例方式许多工业过程操作多相过程流体。如在背景技术部分讨论的，很难精确地测量多相过程流体的流速。利用多相过程流体的过程的一个例子是石油生产。具体地，使用先进的恢复技术的石油生产可以利用多相流体。对现有油井的输出进行提高的需求和难度增大的当前趋势已经导致使用注水和注入蒸汽来作为从具有中等生产能力的油井获取油的措施。这种井的石油产品以水、油、天然气和沙子的多相混合物为特征。为了监视这种井的流速，存在使用伽马射线、IR、微波和超声传感器的、通常与机械分离系统相结合的多种多相流测量技术，所述机械分离系统创建笨重而昂贵的工程。发射线源由于它们在产品中的处理常常不受青睐。此外，在寿命结束时的处理会引起潜在的危险。光AR方法可能遭受光部分的灵敏度受到脏环境影响的问题。超声传感器尽管具有吸引人的分辨率的特性，但是类似地可能受到沙子、泥土的影响，导致高的损耗或高的功率要求。尽管每种方法具有其优点，但是微波可以更有效地用于表征多相流。
已经存在通过使用微波的电解质测量来表征多相流的现有努力。该方法的基础常常被视作下述“逆”问题给定构成要素的(复)介电常数ε !,2,3以及混合物的形状特性，可以如何根据混合物的介电常数￡mix来计算体积比例。从多端口测量或者共振模式的频移或品质因素来获取混合物的介电常数ε mix (例如，参见http://www. aRarcorp. com/, EP0495849B1，和 W02007109772A2)。然而，该方案面临许多问题。一个问题在于构成要素(例如，水)的介电常数对于微波存在色散，并且需要针对温度和可溶解的并如图1所示在频率超过IGHZ时导致严重损耗的离子物(盐、酸)的微小差异进行补偿。表 权利要求
1.一种用于测量过程流体的流速的流量计，包括微波源，被配置为生成微波信号；探头针，耦合到所述微波源，并且在靠近过程流体的近场中，被配置为将微波信号施加到过程流体；微波探测器，耦合到所述探头针，被配置为探测来自过程流体的响应于所施加的微波信号的反射的近场微波信号；流计算电路，根据探测到的微波信号来确定所述过程流体的流速和流构成中至少之一ο
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述流计算电路确定所述反射的近场微波信号的统计参数。
3.根据权利要求1所述的设备，包括耦合到所述探头针的定向耦合器。
4.根据权利要求1所述的设备，包括反馈电路，被配置为基于所述反射的微波信号来提供输出。
5.根据权利要求4所述的设备，包括模数变换器，被配置为基于来自反馈电路的与所述反射的微波信号有关的输出来提供数字输出。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述流计算电路包括微处理器。
7.根据权利要求2所述的设备，其中，所述统计参数包括平均值。
8.根据权利要求1所述的设备，包括将所述微波源耦合到所述探头针的同轴电缆。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述过程流体包括多相过程流体。
10.一种测量过程流体的流速的方法，包括从微波源生成微波信号；利用探头针将所述微波信号施加到过程流体，所述探头针在靠近过程流体的近场中；从所述探头针探测响应于所施加的微波信号生成的反射的近场微波信号；根据探测到的微波信号来确定过程流体的流速。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，确定流速包括确定所述反射的近场微波信号的统计参数。
12.根据权利要求10所述的方法，包括提供耦合到探头针的定向耦合器。
13.根据权利要求10所述的方法，包括提供反馈电路，所述反馈电路被配置为基于所述反射的微波信号来提供输出。
14.根据权利要求13所述的方法，包括将来所述自反馈电路的与所述反射的微波信号有关的输出转换为数字信号。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述统计参数包括平均值。
16.根据权利要求10所述的方法，包括提供将所述微波源耦合到所述探头针的同轴电缆。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述过程流体包括多相过程流体。
全文摘要
用于测量过程流体的流速和流构成的流量计(12)包括被配置为生成微波信号的微波源(100)。探头针(30)耦合到微波源(100)，并且在靠近过程流体(16)的近场中。探头针(30)被配置为将微波信号施加到过程流体(16)。耦合到探头针(30)的微波探测器(102)被配置为探测来自过程流体(16)的响应于施加的微波信号的近场微波。流计算电路(112)根据探测到的微波信号来确定过程流体的流速和/或构成。
文档编号G01F1/66GK102369417SQ201080014380
公开日2012年3月7日 申请日期2010年9月21日 优先权日2009年9月25日
发明者法比安·温格 申请人:罗斯蒙德公司