感器上。特别地在油砂工业中，大量沥青材料悬浮在泡沫中。其它技术不能在这种环境下操作。
[0162]在实施例中，传感器/传感器系统/传感方法也可提供其它优点，例如能够在浮选室/浮选池中物质高速搅拌和通气的情形下操作。此外，传感器/传感器系统/传感方法可简单安装和校准，不需要替换移动部件，对密度不敏感并且对非导电性不敏感。所述技术可提供泡沫高度测量以便提供有关浮选室/浮选池是否具有泡沫转移(这是正确操作所必需的)。
[0163]此外，传感器/传感器系统/传感方法可提供泡沫的密度测定，其中所述技术可用于警告操作者:
[0164].低密度泡沫，其中浮选法要求试剂调节和/或气流速度调节；
[0165].高密度泡沫，其中泡沫很容易崩塌，使得它不溢出流水槽，其可能要求气流速度调节。
[0166]要理解，传感器/传感器系统/传感方法使用用于产生脉冲压力波的声学技术(转换器)以便产生空化作用并且提供超声清洗(自清洁)。就此，超声清洁取决于频率，例如可使用高频率(30kHz，40kHz至10kHz和更高，即短波长)。频率越高，可被清洁或去除的微粒越小。然而，高频率转换器也可产生更低幅值压力波的效果。
[0167]相反地，较低频率的转换器(例如25kHz、20kHz、15kHz、12kHz、1kHz和5kHz)具有更长的波长和更高的幅值压力波效果，这已被发现增强了超声波清洁效果。此外，已经发现频率为25kHz和更低频率的转换器是浮选室/浮选池的情形下最佳的。
[0168]还已经发现，当频率变化时声能转换器尺寸变化；低频转换器(5kHz)是高频率转换器(20kHz)尺寸的两倍。在实施例中，每个转换器具有可被调谐至的中心频率，并且转换器包括连接于一对压电晶体两侧的质量(mass)。
[0169]本发明的实施例可使用在大约50kHz_5kHz下操作的转换器。然而，转换器的选择通常取决于应用传感器/传感器系统/传感方法的环境和操作条件。
[0170]在一些实施例中，传感器/传感器系统/传感方法将在转换器阵列中使用25kHz或12.5kHz的转换器。要理解，12.5kHz的转换器实体地大于25kHz的转换器，因此要求更大的罩壳。在实施例中，每个转换器阵列(或延伸阵列组件)将具有八个转换器。用于这种传感器/传感器系统/传感方法的控制器将适于用特定的转换器操作。
[0171 ] 在一个实施例中，具有放置在浮选室/浮选池中的又一转换器，从而相对地面对阵列或延伸阵列内最顶部的转换器。这个实施例可能测量泡沫密度作为两个相对面对的转换器之间信号幅值的函数。此外，这个实施例也能检测泡沫移动，这样的泡沫移动在两个转换器之间产生多普勒效应。在这个实施例中，额外的转换器始终是用于自清洁目的“发送器”，而阵列或延伸阵列中最顶部的转换器是“接收器”，但在自清洁和阵列扫描之前也可作为阵列的一部分起作用。
[0172]在实施例中，转换器可为商用现货供应(COTS)类型产品。这种转换器常常具有自身的外护层和/或壳体，适于采矿应用。传感器/传感器系统/传感方法可通过使用外壳或罩壳提供额外保护，其也提供了用于任何电子仪器的保护连同为转换器提供了额外保护。在一些实施例中，外壳/罩壳中的垫片可充满物质例如环氧树脂，以便在浮选室/浮选池的高压情况下加强壳体/罩壳。
[0173]期望提供延伸阵列，所述阵列组件(转换器阵列)彼此连接以便形成延伸的纵向阵列。在这个实施例中，提供了阵列组件(阵列模块)之间的总线连接。要理解，必须防止任何这种总线连接连同位于浮选室/浮选池中的所有其它电子元件出现由浮选室/浮选池中的物质产生的情形，因此必须被封闭在阵列组件内，当阵列组件共同连接以形成延伸阵列时也必须被封闭。
[0174]在一个实施例中，传感器可包括用于传感器阵列的罩壳。罩壳可由玻璃加强的丙烯制成。已经发现，丙烯有助于避免结垢积聚，因此更易于清洁。
[0175]在一个实施例中，转换器阵列或延伸阵列可被脉冲以使阵列内所有转换器产生空化作用以便同时自清洁。该设备对于内操作清洁目的是有用的。
[0176]用于使用声能转换器检测液体层(浆料/浆液)、泡沫层和空气层特性(信号特性)的操作原理
[0177]浆料浆液检测:首先根据声学清洁能力(产生空化作用的能力)调整转换器(实施例中为每个阵列或阵列组件有8个)阵列的频率以使它们可在包括倾向于结垢和积聚在容器内的任何侵入物上的物质的浮选室/浮选池环境下操作。
[0178]在一个实施例中，操作包括给定持续时间内一次仅进行一个转换器脉冲。该持续时间根据施加的脉冲幅值而变化。通常地，脉冲时间持续时间越长、脉冲幅值越大，则转换器膜片的清洁空化作用越大。
[0179]在这个实施例中，当转换器被脉冲时，脉冲转换器两侧上的转换器作为接收器。它们事实上是被动的，并且在接收期间它们不清洁。声音信号以非常广的角度传输至浮选室。典型地，声音不能容易穿过液体，因为在通气和/或搅动期间浮选室/浮选池中产生的气泡在信号到达浮选室/浮选池另一侧之前将削弱信号。如果转换器浸没在液体浆液内，则液体中脉冲束的广角足以被接收器转换器检测到。
[0180]转换器频率的选择取决于应用。浮选室/浮选池也产生从通气噪音、搅动噪声、栗、镖阀(dart valve)等等发出的大范围的背景频率。如果背景噪声匹配转换器的工作频率，则接收器也可作为水听器并且可提高检测液体浆料的效率。这在液体浆料特别是如此。当背景噪声是随机时，不能依赖它，但它可提高性能。
[0181 ] 传感器/传感器系统/传感方法多路传输转换器脉冲和接收序列。传感器/传感器系统/传感方法检测哪个转换器在发出脉冲以及哪个转换器在接收。这样，传感器/传感器系统/传感方法检测接收器和发送转换器是否浸没在液体浆料中并且基于接收器是否接收信号来输出与信号状态成正比的信号。
[0182]泡沫检测:浮选室/浮选池中的泡沫由数以千计的不同尺寸的气泡构成。具有基于脉冲转换器前方气泡数量的数以千计的针对声传输的阻抗变化的事实暗示着脉冲信号将在声能转换器范围内的大多数声频在泡沫中不能工作的程度上被泡沫大大地衰减。因此当液体内接收的信号幅值大于泡沫内的数百倍时可能识别转换器是否浸没在泡沫或液体浆料中。
[0183]空气检测:也必须识别浮选室/浮选池是否“转移(carryover) ”。转移是进入流水槽的泡沫溢出以使泡沫浓缩为浓缩增稠剂。
[0184]如果泡沫转移，则泡沫溢入流水槽并且浮选室正在工作。如果泡沫不转移，可以看见泡沫与流水槽之间的气隙。也应当检测这个。这仅影响了顶部阵列组件内顶部的两个转换器向下。当转换器脉冲时，转换器随着施加的能量移动，虽然移动地很微小。在去除脉冲之后，由于其质量，转换器上仍然有剩余能量。这就产生了所谓的“转换器响铃(ringing)”或振铃。振铃t特性随着频率而变化，因为质量随着每个转换器频率而变化。传感器/传感器系统/传感方法检测浸没在泡沫中的转换器与自由空气中转换器之间不同的振铃特性。自由空气中的转换器将具有比浸没在转换器中的泡沫更长的响铃特征。自由空气转换器也将显示从浮选结构反射出的其它信号(具有特性)，其也可用于检验它处于“自由空气”中。
[0185]用于实施例中的标准25Khz和12.5hz的转换器将检测传输穿过空气的脉冲回声。
[0186]除非上下文需要，否则在本说明书和随后的权利要求中，要理解，措辞“包括”暗示包括所列出的整数或步骤或整数或步骤的群组而不排除任何其它整数或步骤或整数或步骤的群组的存在。
[0187]本说明书中任何现有技术的参考不应当被作为确认或者现有技术的任何形式的建议形成公知常识的一部分。
【主权项】
1.一种用于确定至少一个物质的至少一个特征的传感器，所述传感器包括: 至少一个阵列，每个阵列包括带有最近端转换器和最远端转换器的多个声能转换器； 控制器: 用于控制每个转换器以选择性地处于生成模式或接收模式，在所述生成模式下适于生成分析信号，在所述接收模式下适于接收被传输穿过多个物质的一个或更多个物质的分析信号和/或自多个物质的一个或更多个物质反射的分析信号以产生输出信号，并且 用于控制所述传感器以执行所述至少一个阵列的扫描，每个扫描具有多个扫描步骤，使得在每个扫描步骤期间，来自所述至少一个阵列中任意阵列的至少一个转换器处于生成模式下并且来自所述至少一个阵列中任意阵列的至少一个其它转换器处于接收模式下；以及 处理器，用于处理能从所述控制器、处于生成模式下的转换器和处于接收模式下的转换器中的一个或更多个接收的一个或更多个信号以便从所述一个或更多个信号确定所述至少一个特征。2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述控制器进一步适于控制每个转换器以选择性地处于用于生成在所述至少一个物质的一个或更多个内形成空化作用的信号的清洁模式，使得如果一个或更多个所述物质已经积累在所述转换器上和/或附近，则所述空化作用从所述转换器上和/或附近去除至少一些所述积累物。3.根据权利要求1或权利要求2所述的传感器系统，其中，能由所述处理器接收的一个或更多个信号的其中之一是来自所述控制器或处于生成模式的转换器的指示所述转换器处于生成模式下并生成分析信号的信号， 其中，能由所述处理器接收的所述一个或更多个信号的其中之一是来自所述控制器或处于接收模式的转换器的指示所述转换器处于接收模式下并能够接收分析信号的信号， 其中，能由所述处理器接收的所述一个或更多个信号的其中之一是来自处于接收模式的转换器的输出信号，并且 其中，能由所述处理器接收的所述一个或更多个信号的其中之一是来自处于生成模式的转换器的指示所述转换器正产生振铃的信号。4.根据权利要求1-3任意一项所述的传感器，其中，所述至少一个阵列的一个或更多个阵列是成单直线的转换器。5.根据权利要求1-4任意一项所述的传感器，其中，所述至少一个阵列的一个或更多个阵列包括至少两条平行直线的转换器，并且其中，处于一条直线上的转换器相对于一个或更多条其它直线上的转换器偏置地定位。6.根据权利要求5所述的传感器，其中，所述偏置是转换器宽度的至少一半。7.根据权利要求1-6任意一项所述的传感器，其中，所述至少一个阵列包括至少一个主阵列和至少一个次级阵列，所述至少一个次级阵列具有与所述至少一个主阵列的转换器相对地面对定位的转换器。8.根据权利要求7所述的传感器，其中，所述至少一个主阵列比所述至少一个次级阵列长。9.根据权利要求8所述的传感器，其中，所述至少一个次级阵列位于所述至少一个主阵列的最近端转换器处或附近。10.根据权利要求8或9所述的传感器，其中，第一次级阵列位于所述至少一个主阵列的最近端处或附近，并且第二次级阵列位于所述至少一个主阵列的最远端处或附近。11.根据权利要求1-10任意一项所述的传感器，其中，所述至少一个阵列包括多个彼此可连接的阵列以形成带有最近端转换器和最远端转换器的延伸阵列。12.根据权利要求1-11任意一项所述的传感器，其中，所述控制器进一步适于控制每个扫描步骤以使仅一个转换器处于生成模式下。13.根据权利要求12所述的传感器，其中，所述控制器进一步适于按照从所述最近端转换器处于生成模式至所述最远端转换器处于生成模式的顺序控制每个扫描。14.根据权利要求1-13任意一项所述的传感器，其中，所述控制器进一步适于控制每个扫描步骤以使处于接收模式下的至少一个其它转换器包括与处于生成模式下的转换器相邻的至少一个转换器。15.根据权利要求1-14任意一项所述的传感器，其中，所述控制器进一步适于控制每个扫描步骤以使处于接收模式下的所述至少一个其它转换器包括近端与处于生成模式下的转换器相邻的一个近端相邻转换器和远端与处于生成模式下的转换器相邻的一个远端相