[RU]

Датчик для текучей среды содержит пропускной элемент для текучей среды, имеющий стенку, ограничивающую проточный канал для текучей среды, и акустический преобразователь, расположенный снаружи проточного канала для текучей среды. Стенка пропускного элемента для текучей среды содержит композитную зону между акустическим преобразователем и проточным каналом для текучей среды, при этом композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы. Подобный датчик для текучей среды может быть использован для определения характеристики текучей среды и, в частности, хотя и не исключительно, для определения характеристики флюида, добываемого из нефтяной или газовой скважины или закачиваемого в нефтяную или газовую скважину.

(57) Реферат / Формула:

Датчик для текучей среды содержит пропускной элемент для текучей среды, имеющий стенку, ограничивающую проточный канал для текучей среды, и акустический преобразователь, расположенный снаружи проточного канала для текучей среды. Стенка пропускного элемента для текучей среды содержит композитную зону между акустическим преобразователем и проточным каналом для текучей среды, при этом композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы. Подобный датчик для текучей среды может быть использован для определения характеристики текучей среды и, в частности, хотя и не исключительно, для определения характеристики флюида, добываемого из нефтяной или газовой скважины или закачиваемого в нефтяную или газовую скважину.

---

Евразийское (21) 201691973 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.02.28
(22) Дата подачи заявки 2015.03.31
(51) Int. Cl.
G01F1/66 (2006.01) G01F15/14 (2006.01) G01F15/00 (2006.0l)
(54) ДАТЧИК ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ
(31) 1405713.7
(32) 2014.03.31
(33) GB
(86) PCT/GB2015/051008
(87) WO 2015/150801 2015.10.08
(71) Заявитель:
Эм-ФЛОУ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛИМИТЕД (GB)
(72) Изобретатель:
Эдвард Джайлз, Паркер Алан Дэвид
(GB)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(57) Датчик для текучей среды содержит пропускной элемент для текучей среды, имеющий стенку, ограничивающую проточный канал для текучей среды, и акустический преобразователь, расположенный снаружи проточного канала для текучей среды. Стенка пропускного элемента для текучей среды содержит композитную зону между акустическим преобразователем и проточным каналом для текучей среды, при этом композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы. Подобный датчик для текучей среды может быть использован для определения характеристики текучей среды и, в частности, хотя и не исключительно, для определения характеристики флюида, добываемого из нефтяной или газовой скважины или закачиваемого в нефтяную или газовую скважину.
2420-537617ЕА/011
ДАТЧИК ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ
ОПИСАНИЕ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ Настоящее изобретение относится к датчику для текучей среды, предназначенному для определения характеристики текучей среды и, в частности, хотя и не исключительно, к датчику для определения характеристики флюида, добываемого из нефтяной или газовой скважины или закачиваемого в нефтяную или газовую скважину. Настоящее изобретение также относится к способу определения характеристики текучей среды и к способу изготовления датчика для текучей среды. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известно использование акустических датчиков для текучих сред, в частности, ультразвуковых датчиков для флюидов в нефтяной и газовой промышленности для измерения многофазных потоков флюидов. Поскольку такие потоки флюидов могут возникать при повышенных давлениях, исторически использовалась система стальных трубопроводов для обеспечения конструкционной прочности, требуемой для обеспечения герметичности конструкции при таких потоках флюидов.
Известны акустические датчики для текучих сред, в которых акустические преобразователи расположены снаружи стальной трубы. Передача акустической энергии через стальную трубу в проточный канал для текучей среды, образованный стальной трубой, может быть низкой, и такие акустические датчики для текучих сред могут оказаться неспособными обеспечить измерения с достаточной точностью и/или чувствительностью для некоторых применений.
Другие известные акустические датчики для текучих сред включают в себя стальную трубу, имеющую одно или более сквозных отверстий, образованных в ее стенке. Каждое отверстие снабжено окном, таким как кварцевое окно, для передачи акустических волн в текучую среду и из текучей среды, имеющейся в трубе. Однако такое окно может ослабить трубу, и его уплотнение для обеспечения герметичности конструкции может быть затруднено. Кроме того, в тех случаях, когда такое окно расположено в
углублении, образованном в стенке стальной трубы, окно может быть подверженным скоплению отложений или загрязнению, которые могут оказывать отрицательное воздействие на передачу акустических волн через окно и которые могут вызвать ухудшение эксплуатационных характеристик датчика. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следует понимать, что любой из элементов/признаков, описанных ниже в связи с любыми одним или более из нижеприведенных аспектов настоящего изобретения, может применяться сам по себе или в любой комбинации в связи с любыми одним или более из остальных аспектов настоящего изобретения.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения разработан датчик для текучей среды, содержащий:
пропускной элемент для текучей среды, имеющий стенку, образующий проточный канал для текучей среды; и
акустический преобразователь, расположенный снаружи проточного канала для текучей среды,
при этом стенка пропускного элемента для текучей среды содержит композитную зону между акустическим преобразователем и проточным каналом для текучей среды, при этом композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
Подобный датчик для текучей среды может обеспечить возможность улучшенной связи акустической волны между акустическим преобразователем и текучей средой, имеющейся в проточном канале для текучей среды, по сравнению с датчиками для текучей среды по предшествующему уровню техники. Это может создать возможность выполнения более чувствительных акустических измерений в текучей среде, имеющейся в проточном канале для текучей среды, и/или создать возможность выполнения акустических измерений с заданной чувствительностью измерений при меньшей акустической энергии. Подобный датчик для текучей среды может иметь повышенную герметичность конструкции по сравнению с датчиками для текучей среды по предшествующему уровню техники. Подобный датчик для текучей среды может быть менее подвержен
накоплению отложений и может быть менее подвержен загрязнению на поверхности пропускного элемента для текучей среды рядом с проточным каналом для текучей среды по сравнению с датчиками для текучей среды по предшествующему уровню техники и, следовательно, может обеспечить повышенную точность измерений и/или улучшенные эксплуатационные характеристики по сравнению с датчиками для текучей среды по предшествующему уровню техники. Наличие композитной зоны между акустическим преобразователем и проточным каналом для текучей среды может придать большую конструкционную прочность пропускному элементу для текучей среды без чрезмерного ухудшения передачи акустической энергии между проточным каналом для текучей среды и акустическим преобразователем.
Пропускной элемент для текучей среды может содержать трубу.
Стенка пропускного элемента для текучей среды может содержать однородную зону между композитной зоной и проточным каналом для текучей среды, при этом однородная зона содержит полимерный материал матрицы и по существу свободна от армирующих элементов.
Композитная зона может быть более тонкой, чем однородная зона. Толщина композитной зоны может быть выбрана такой, чтобы придать заданную конструкционную прочность пропускному элементу для текучей среды без чрезмерного ухудшения передачи акустической энергии между проточным каналом для текучей среды и акустическим преобразователем.
Пропускной элемент для текучей среды может содержать однородный базовый элемент.
Базовый элемент может быть образован из полимерной матрицы.
Базовый элемент может определять границы однородной зоны.
Пропускной элемент для текучей среды может содержать внутренний слой из композитного материала, расположенный снаружи базового элемента.
Внутренний слой из композитного материала может образовывать композитную зону.
Преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема или обнаружения, по меньшей
мере, одной/одного из акустической волны или акустического сигнала, передаваемой (-го) в текучей среде, текучей средой или через текучую среду, имеющуюся в проточном канале для текучей среды.
Преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема или обнаружения, по меньшей мере, одной/одного из акустической волны или акустического сигнала, передаваемой (-го) дополнительным преобразователем.
Преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность восприятия или определения давления текучей среды, имеющейся в проточном канале для текучей среды.
Преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность восприятия или определения отклонения давления текучей среды, имеющейся в проточном канале для текучей среды.
Преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность восприятия или определения деформации или изменения деформации в стенке пропускного элемента для текучей среды.
Акустический преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны в проточный канал для текучей среды и/или приема акустической волны из проточного канала для текучей среды вдоль радиального направления относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Акустический преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны в проточный канал для текучей среды и/или приема акустической волны из проточного канала для текучей среды вдоль направления, отличного от радиального направления относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Акустический преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны в проточный канал для текучей среды и/или приема акустической волны из проточного канала для текучей среды вдоль траектории, которая образует хорду относительно продольной оси
пропускного элемента для текучей среды.
Акустический преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны в проточный канал для текучей среды и/или приема акустической волны из проточного канала для текучей среды вдоль направления, имеющего составляющую, параллельную продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Акустический преобразователь может быть расположен снаружи пропускного элемента для текучей среды.
Акустический преобразователь может быть расположен снаружи базового элемента.
Акустический преобразователь может быть установлен на пропускном элементе для текучей среды или может опираться на пропускной элемент для текучей среды.
Акустический преобразователь может быть установлен на базовом элементе или может опираться на базовый элемент.
Акустический преобразователь может быть установлен на наружной поверхности пропускного элемента для текучей среды или может опираться на наружную поверхность пропускного элемента для текучей среды.
Акустический преобразователь может быть установлен на наружной поверхности базового элемента или может опираться на наружную поверхность базового элемента.
Акустический преобразователь может входить в контактное взаимодействие с наружной поверхностью пропускного элемента для текучей среды.
Акустический преобразователь может входить в контактное взаимодействие с наружной поверхностью базового элемента.
Акустический преобразователь может быть частично или полностью встроен в пропускной элемент для текучей среды.
Акустический преобразователь может быть частично встроен в базовый элемент.
В пропускном элементе для текучей среды может быть образовано углубление. Такое углубление может служить для точного размещения акустического преобразователя относительно проточного канала для текучей среды и/или относительно одного
или более дополнительных акустических преобразователей.
Акустический преобразователь может быть расположен частично или полностью в углублении.
Углубление может определять границы базовой поверхности.
Акустический преобразователь может быть установлен на базовой поверхности углубления или может опираться на базовую поверхность углубления.
Акустический преобразователь может входить в контактное взаимодействие с базовой поверхностью углубления.
Композитная зона может быть образована между проточным каналом для текучей среды и базовой поверхностью углубления.
Композитная зона может быть образована между однородной зоной и базовой поверхностью углубления. Композитная зона может придать большую конструкционную прочность пропускному элементу для текучей среды вблизи углубления без чрезмерного ухудшения передачи акустической энергии между проточным каналом для текучей среды и акустическим преобразователем.
Базовая поверхность углубления может быть наклонной. Подобное углубление, имеющее наклонную базовую поверхность, может служить не только для точного размещения акустического преобразователя относительно проточного канала для текучей среды и/или относительно одного или более дополнительных акустических преобразователей, но также может служить для точного ориентирования акустического преобразователя относительно проточного канала для текучей среды и/или относительно одного или более дополнительных акустических преобразователей. Это может служить для гарантирования того, что акустические волны будут проходить по заданной траектории через проточный канал для текучей среды и/или между акустическими преобразователями.
Датчик для текучей среды может содержать материал для согласования импедансов, размещенный между пропускным элементом для текучей среды и акустическим преобразователем.
Материал для согласования импедансов может содержать смолу или гель.
Датчик для текучей среды может содержать наружный слой из композитного материала, расположенный снаружи преобразователя,
при этом композитный материал содержит полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы. Наружный слой из композитного материала может придать датчику для текучей среды дополнительную конструкционную прочность для использования с потоками флюидов высокого давления и/или для использования в средах с высоким давлением.
Наружный слой из композитного материала может быть осажден на преобразователе или образован поверх преобразователя.
Наружный слой из композитного материала может быть расположен снаружи базового элемента.
Наружный слой из композитного материала может быть расположен снаружи внутреннего слоя из композитного материала.
Наружный слой из композитного материала может быть осажден на внутреннем слое из композитного материала или образован поверх внутреннего слоя из композитного материала. Композитный материал наружного слоя из композитного материала может содержать такой же композитный материал, что и композитная зона.
Композитный материал наружного слоя из композитного материала и композитный материал композитной зоны могут содержать разные материалы.
Акустический преобразователь может быть частично или полностью встроен в наружный слой из композитного материала.
Акустический преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность работы на одной или более ультразвуковых частотах.
Акустический преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность работы на одной или более частотах в диапазоне 0 МГц - 100 МГц, в диапазоне 1 МГц -10 МГц или в диапазоне со средней точкой, соответствующей частоте, которая по существу равна 5 МГц.
Акустический преобразователь может содержать
пьезоэлектрический материал.
Акустический преобразователь может содержать керамический материал.
Акустический преобразователь может содержать титанат
свинца-циркония (PZT).
Акустический преобразователь может содержать слой пьезоэлектрического материала.
Слой пьезоэлектрического материала может иметь толщину, сопоставимую с половиной длины волны при акустической рабочей частоте акустического преобразователя.
Акустический преобразователь может содержать передний слой на передней поверхности слоя пьезоэлектрического материала между пьезоэлектрическим материалом и пропускным элементом для текучей среды.
Передний слой может иметь толщину, сопоставимую с четвертью длины волны при акустической рабочей частоте акустического преобразователя.
Передний слой может иметь акустический импеданс, который является промежуточным между акустическим импедансом пьезоэлектрического материала и акустическим импедансом полимерного материала матрицы. Подобный передний слой может усилить связь акустической волны между пьезоэлектрическим материалом и пропускным элементом для текучей среды.
Толщина стенки пропускного элемента для текучей среды между проточным каналом для текучей среды и акустическим преобразователем может быть сопоставимой с четвертью длины волны при акустической рабочей частоте акустического преобразователя. Подобный пропускной элемент для текучей среды может служить для усиления связи акустической волны между пьезоэлектрическим материалом и проточным каналом для текучей среды.
Полимерный материал матрицы может иметь акустический импеданс, который является промежуточным между акустическим импедансом пьезоэлектрического материала и акустическим импедансом нефти или воды.
Акустический преобразователь может содержать защитный слой на задней стороне слоя пьезоэлектрического материала.
Защитный слой может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность по меньшей мере частичного подавления отражения акустической волны при акустической рабочей частоте акустического преобразователя. Защитный слой может быть выполнен
с конфигурацией, обеспечивающей возможность по меньшей мере частичного поглощения акустической волны при акустической рабочей частоте акустического преобразователя.
Датчик для текучей среды может содержать элемент-наполнитель .
Элемент-наполнитель может содержать жесткий, устойчивый и/или неподатливый материал.
Элемент-наполнитель может содержать такой же полимерный материал, как полимерный материал матрицы.
Элемент-наполнитель может быть расположен между преобразователем и пропускным элементом для текучей среды.
Элемент-наполнитель может быть расположен между задней поверхностью преобразователя и пропускным элементом для текучей среды.
Элемент-наполнитель может быть расположен между стороной преобразователя и пропускным элементом для текучей среды.
Элемент-наполнитель может быть расположен между преобразователем и базовым элементом.
Датчик для текучей среды может содержать податливый наполнитель, предусмотренный между преобразователем и пропускным элементом для текучей среды.
Податливый наполнитель может содержать герметик, смолу или
гель .
Податливый наполнитель может содержать такой же материал, как материал для согласования импедансов.
Датчик для текучей среды может содержать генератор электрических сигналов и приемник электрических сигналов.
Генератор электрических сигналов и приемник электрических сигналов могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность работы на одной или более ультразвуковых частотах.
Генератор электрических сигналов и приемник электрических сигналов могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность работы на одной или более частотах в диапазоне 0 МГц - 100 МГц, в диапазоне 1 МГц - 10 МГц или в диапазоне со средней точкой, соответствующей частоте, которая по существу равна 5 МГц.
Генератор электрических сигналов может соединяться с акустическим преобразователем в первый момент времени, и приемник электрических сигналов может соединяться с акустическим преобразователем во второй момент времени, отличающийся от первого момента времени.
Датчик для текучей среды может содержать множество акустических преобразователей.
Каждый акустический преобразователь может быть расположен снаружи проточного канала для текучей среды.
Множество акустических преобразователей могут быть распределены по окружности относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Множество акустических преобразователей могут быть распределены в аксиальном направлении относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Множество акустических преобразователей может содержать передающий преобразователь и приемный преобразователь.
Передающий преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны приемному преобразователю через проточный канал для текучей среды. Передающий преобразователь и приемный преобразователь могут быть наклонены по направлению друг к другу.
Передающий преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны приемному преобразователю через проточный канал для текучей среды вдоль радиального направления относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды. Передающий преобразователь и приемный преобразователь могут быть диаметрально противоположными относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Передающий преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны приемному преобразователю через проточный канал для текучей среды вдоль направления, отличного от радиального направления относительно продольной оси пропускного элемента для
текучей среды.
Передающий преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны приемному преобразователю через проточный канал для текучей среды вдоль траектории, которая образует хорду относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды. Передающий преобразователь и приемный преобразователь могут быть расположены на противоположных концах хорды, образованной относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Передающий преобразователь может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны приемному преобразователю через проточный канал для текучей среды вдоль направления, имеющего составляющую, параллельную продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Генератор электрических сигналов может быть соединен с передающим преобразователем, и приемник электрических сигналов может быть соединен с приемным преобразователем.
Множество акустических преобразователей может содержать
передающий преобразователь и множество приемных
преобразователей. Каждый приемный преобразователь может быть расположен в отличном от других месте вокруг проточного канала для текучей среды. Подобная схема расположения приемных преобразователей может обеспечить возможность приема акустических волн из проточного канала для текучей среды вдоль множества разных направлений. Это может обеспечить возможность измерения обратного рассеяния от любой текучей среды, имеющейся в проточном канале для текучей среды. Это может обеспечить возможность определения размера и плотности газовых пузырей из принятых акустических волн или может обеспечить возможность определения состава и/или распределения текучей среды из принятых акустических волн.
Множество приемных преобразователей могут быть расположены в виде решетки. Такая решетка приемных преобразователей может быть использована в качестве фазированной решетки для
обеспечения возможности обнаружения акустических волн вдоль одного или более предпочтительных отдельных направлений из проточного канала для текучей среды.
Множество акустических преобразователей может содержать
множество передающих преобразователей и приемный
преобразователь. Множество передающих преобразователей могут быть расположены в виде решетки. Такая решетка передающих преобразователей может быть использована в качестве фазированной решетки для обеспечения возможности передачи акустических волн вдоль одного или более предпочтительных направлений по направлению к проточному каналу для текучей среды.
Датчик для текучей среды может содержать множество пар преобразователей, при этом каждая пара преобразователей содержит передающий преобразователь и приемный преобразователь, и при этом передающий преобразователь из каждой пары преобразователей выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны соответствующему приемному преобразователю через проточный канал для текучей среды вдоль направления, отличающегося от других.
Передающий преобразователь из каждой пары преобразователей может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны соответствующему приемному преобразователю через проточный канал для текучей среды вдоль отличающегося от других, радиального направления относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Передающий преобразователь из каждой пары преобразователей может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны соответствующему приемному преобразователю через проточный канал для текучей среды вдоль направления, определяемого отличающейся от других хордой относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Датчик для текучей среды может содержать источник для передачи электромагнитного излучения в проточный канал для текучей среды и датчик для приема электромагнитного излучения из проточного канала для текучей среды. Электромагнитное излучение
может иметь частоту в диапазоне 1 кГц - 1 ТГц, 10 кГц - 100 ГГц,
100 кГц - 10 ГГц или 1 МГц - 1 ГГц. Электромагнитное излучение
может содержать, по меньшей мере, одно из радиочастотного (РЧ)
излучения, микроволнового излучения и/или излучения
миллиметрового диапазона. Такой датчик для текучей среды может обеспечить возможность выполнения измерений электромагнитных излучений в любой текучей среде, имеющейся в проточном канале для текучей среды, для обеспечения дополнительной информации о текучей среде.
Датчик для текучей среды может содержать электрический осциллятор, усиливающую среду или усилитель для электрического сигнала. При использовании в сочетании с резонаторным элементом, который выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность локализации электромагнитной энергии, электрический осциллятор, усиливающая среда или усилитель для электрического сигнала могут образовывать резонатор электромагнитных колебаний, имеющий резонансную частоту, которая зависит от содержимого электромагнитного поля, определяемого резонаторным элементом, включающим в себя любую текучую среду, имеющуюся в проточном канале для текучей среды. Электрический сигнал может иметь частоту в диапазоне 1 кГц - 1 ТГц, 10 кГц - 100 ГГц, 100 кГц -10 ГГц или 1 МГц - 1 ГГц. Электрический сигнал может содержать радиочастотный (РЧ) электрический сигнал, сверхвысокочастотный электрический сигнал и/или электрический сигнал с частотой миллиметрового диапазона волн.
Материал пропускного элемента для текучей среды может быть выполнен с такой конфигурацией, чтобы он имел акустический импеданс, промежуточный между акустическим импедансом стали и акустическим импедансом нефти или воды.
Материал базового элемента может быть выполнен с такой конфигурацией, чтобы он имел акустический импеданс, промежуточный между акустическим импедансом стали и акустическим импедансом нефти или воды.
Полимерный материал матрицы может иметь акустический импеданс от 1 МПа-с-м-1 до 46 МПа-с-м-1, от 1,5 МПа-с-м-1 до 3,5
МПа-c-Jvr1 или от 2,4 МПа-с-ь/г1 до 2,6 МПа-с-ь/г1.
Композитный материал пропускного элемента для текучей среды может иметь акустический импеданс от 1 МПа-с-м-1 до 4 6 МПа-с-м-1, от 1,5 МПа-с-м-1 до 3,5 МПа-с-м-1 или от 2,4 МПа-с-м-1 до 2,6 МПа-с-м-1.
Материал пропускного элемента для текучей среды может быть выполнен с такой конфигурацией, чтобы он имел акустический импеданс, который выбран таким, чтобы он по существу соответствовал акустическому импедансу нефти или воды.
Материал базового элемента может быть выполнен с такой конфигурацией, чтобы он имел акустический импеданс, который выбран таким, чтобы он по существу соответствовал акустическому импедансу нефти или воды.
Полимерный материал матрицы может содержать, по меньшей мере, один из термопластичного материала и термоотверждающегося материала.
Полимерный материал матрицы может содержать, по меньшей
мере, один из полиарилэфиркетона, полиарилкетона, полиэфиркетона
(РЕК), полиэфирэфиркетона (РЕЕК), поликарбоната,
поливинилхлорида (PVC), полиамида, полиамида 11 (РАН),
поливинилиденфторида, поливинилидендифторида (PVDF),
полифениленсульфида (PPS), полиэтилениминов (PEI),
полиоксиметилена (РОМ), ацеталя, отверждающейся смолы, полимерной смолы и эпоксидной смолы.
Данные один или более армирующих элементов могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность поглощения электромагнитного излучения. Данные один или более армирующих элементов могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность поглощения электромагнитного излучения, имеющего частоту в диапазоне 1 кГц - 1 ТГц, 10 кГц - 100 ГГц, 100 кГц -10 ГГц или 1 МГц - 1 ГГц. Использование таких армирующих элементов может позволить наружному слою из композитного материала функционировать в качестве композитного резонаторного элемента для по меньшей мере частичной локализации электромагнитного поля, имеющего частоту в любых подобных диапазонах частот. Подобный композитный резонаторный элемент
может образовывать резонатор для электромагнитного поля, при
этом указанный резонатор проходит по меньшей мере частично в
проточный канал для текучей среды. Подобный резонатор может
создать возможность выполнения измерений электромагнитного
излучения в текучей среде, имеющейся в проточном канале для
текучей среды, помимо акустических измерений, выполняемых с
использованием преобразователя. Подобные измерения
электромагнитного излучения могут обеспечить дополнительную информацию о любой текучей среде, имеющейся в проточном канале для текучей среды, или могут обеспечить возможность измерения дополнительных характеристик любой текучей среды, имеющейся в проточном канале для текучей среды. Данные один или более армирующих элементов могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность поглощения электромагнитного излучения с радиочастотой (РЧ), сверхвысокой/микроволновой частотой и/или частотой миллиметрового диапазона волн. Данные один или более армирующих элементов могут быть электропроводящими.
Данные один или более армирующих элементов могут быть по
существу прозрачными для электромагнитного излучения. Данные
один или более армирующих элементов могут быть по существу
прозрачными для электромагнитного излучения, имеющего частоту в
диапазоне 1 кГц - 1 ТГц, 10 кГц - 100 ГГц, 100 кГц - 10 ГГц или
1 МГц - 1 ГГц. Использование таких армирующих элементов может
позволить композитному материалу обеспечить дополнительную
конструкционную опору для базового элемента без обеспечения
какой-либо локализации для электромагнитного поля, имеющего
частоту в любых таких диапазонах частот. Данные один или более
армирующих элементов могут быть по существу прозрачными для
электромагнитного излучения с радиочастотой (РЧ),
сверхвысокой/микроволновой частотой и/или частотой
миллиметрового диапазона волн. Данные один или более армирующих элементов могут по существу не являться электропроводными.
Данные один или более армирующих элементов могут содержать углеродные волокна.
Данные один или более армирующих элементов могут содержать
металлические волокна.
Данные один или более армирующих элементов могут содержать полимерные волокна, например, арамидные волокна. Данные один или более армирующих элементов могут содержать неполимерные волокна, например, стекловолокна, базальтовые волокна и/или тому подобное. Данные один или более армирующих элементов могут содержать Е-стекло.
По меньшей мере, один из данных одного или более армирующих элементов может быть выровнен под заданным углом относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
По меньшей мере, один из данных одного или более армирующих элементов может быть выровнен под положительным углом относительно продольной оси базового элемента, и, по меньшей мере, один из данных одного или более армирующих элементов выровнен под отрицательным углом относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
По меньшей мере, один из данных одного или более армирующих элементов может быть выровнен параллельно или по окружности относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения разработан способ определения характеристики текучей среды, включающий:
прием акустической волны через композитную зону стенки пропускного элемента для текучей среды из проточного канала для текучей среды, ограниченного данной стенкой,
при этом композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
Способ может включать передачу акустической волны через композитную зону стенки пропускного элемента для текучей среды в проточный канал для текучей среды.
Способ может включать размещение текучей среды в проточном канале для текучей среды.
Способ может включать пропускание или протекание текучей среды вдоль проточного канала для текучей среды.
Способ может включать определение амплитуды или энергии переданной акустической волны.
Способ может включать определение амплитуды или энергии принятой акустической волны.
Способ может включать определение пропускания и/или поглощения акустической волны посредством проточного канала для текучей среды из определенных амплитуд или энергий переданной или принятой акустических волн.
Способ может включать измерение времени прохождения акустической волны.
Способ может включать определение скорости акустической волны.
Способ может включать определение характеристики текучей среды в проточном канале для текучей среды исходя из скорости акустической волны.
Способ может включать измерение задержки по фазе между принятой акустической волной и переданной акустической волной. Способ может включать использование устройства сравнения фаз и/или цепь фазовой синхронизации для данной цели.
Способ может включать прием множества акустических волн из проточного канала для текучей среды. Каждая принятая акустическая волна может проходить вдоль направления, отличающегося от направлений прохождения остальных акустических волн.
Способ может включать определение размера и плотности газовых пузырей исходя из принятого множества акустических волн.
Способ может включать определение состава и/или распределения текучей среды исходя из принятого множества акустических волн.
Способ может включать передачу акустической волны вдоль радиального направления относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Способ может включать прием акустической волны вдоль радиального направления относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Способ может включать прием множества акустических волн,
при этом каждая акустическая волна принимается вдоль радиального направления, отличающегося от радиальных направлений остальных акустических волн относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Способ может включать передачу акустической волны вдоль направления, имеющего составляющую, параллельную продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Способ может включать прием акустической волны вдоль направления, имеющего составляющую, параллельную продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Способ может включать передачу акустической волны вдоль направления, образующего хорду относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Способ может включать прием акустической волны вдоль направления, образующего хорду относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
Время прохождения акустической волны, измеренное посредством использования подобного способа, может зависеть от скорости потока текучей среды в проточном канале для текучей среды. Это может создать возможность определения скорости потока текучей среды в проточном канале для текучей среды исходя из времени прохождения.
Способ может включать прием каждой акустической волны из проточного канала для текучей среды в один и тот же момент времени. Такой способ может обеспечить возможность определения распределения текучей среды в проточном канале для текучей среды. Подобный способ может обеспечить возможность обнаружения акустической волны из проточного канала для текучей среды в предпочтительном направлении посредством использования технических средств в виде фазированной решетки.
Способ может включать прием каждой акустической волны из проточного канала для текучей среды в момент времени, отличающийся от моментов времени приема остальных акустических волн. Подобный способ может обеспечить возможность мониторинга изменений характеристики текучей среды в проточном канале для текучей среды, такой как состав и/или скорость потока текучей
среды в проточном канале для текучей среды, с течением времени.
Способ может включать передачу множества акустических волн в проточный канал для текучей среды.
Способ может включать передачу каждой акустической волны в проточный канал для текучей среды вдоль направления, отличающегося от направлений передачи остальных акустических волн.
Способ может включать передачу каждой акустической волны в проточный канал для текучей среды в один и тот же момент времени. Подобный способ может обеспечить возможность передачи акустической волны в проточный канал для текучей среды в предпочтительном направлении посредством использования технических средств в виде фазированной решетки.
Способ может включать передачу каждой акустической волны в проточный канал для текучей среды в момент времени, отличающийся от моментов времени передачи остальных акустических волн. Подобный способ может обеспечить возможность мониторинга изменений характеристики текучей среды в проточном канале для текучей среды, такой как состав и/или скорость потока текучей среды в проточном канале для текучей среды, с течением времени.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения разработан способ изготовления датчика для текучей среды, включающий:
выполнение пропускного элемента для текучей среды, имеющего стенку, ограничивающую проточный канал для текучей среды; и
выполнение акустического преобразователя снаружи проточного канала для текучей среды,
при этом стенка пропускного элемента для текучей среды содержит композитную зону между акустическим преобразователем и проточным каналом для текучей среды, и композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
Способ может включать образование углубления в пропускном элементе для текучей среды.
Способ может включать размещение преобразователя в данном
углублении.
Способ может включать выполнение базового элемента. Базовый элемент может быть однородным.
Базовый элемент может содержать полимерный материал матрицы.
Способ может включать выполнение внутреннего слоя из композитного материала снаружи базового элемента, при этом композитный материал содержит полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
Способ может включать образование углубления во внутреннем слое из композитного материала.
Способ может включать образование углубления в базовом элементе.
Способ может включать выполнение наружного слоя из композитного материала снаружи преобразователя, при этом композитный материал содержит полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
Способ может включать выполнение наружного слоя из композитного материала на преобразователе или поверх преобразователя.
Способ может включать образование наружного слоя из композитного материала на преобразователе или поверх преобразователя.
Композитный материал наружного слоя из композитного материала может содержать такой же композитный материал, как и композитная зона.
Способ может включать выполнение наружного слоя из композитного материала снаружи базового элемента.
Способ может включать выполнение наружного слоя из композитного материала снаружи внутреннего слоя из композитного материала.
Способ может включать выполнение наружного слоя из композитного материала на внутреннем слое из композитного материала или поверх внутреннего слоя из композитного материала.
Способ может включать образование наружного слоя из композитного материала на внутреннем слое из композитного материала или поверх внутреннего слоя из композитного материала. Способ может включать размещение элемента-наполнителя снаружи преобразователя.
Элемент-наполнитель может содержать полимерный материал матрицы.
Способ может включать выравнивание задней поверхности элемента-наполнителя так, чтобы она находилась на одном уровне с наружной поверхностью внутреннего слоя из композитного материала.
Способ может включать образование наружного слоя из композитного материала на элементе-наполнителе или поверх элемента-наполнителя.
Способ может включать нанесение податливого наполнителя на преобразователь.
Способ может включать нанесение податливого наполнителя на элемент-наполнитель.
Способ может включать нанесение податливого наполнителя на один или оба из внутреннего и наружного слоев из композитного материала.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения разработан датчик для текучей среды, содержащий:
базовый элемент, определяющий границы проточного канала для текучей среды; и
акустический преобразователь, расположенный снаружи проточного канала для текучей среды для передачи акустической волны через, по меньшей мере, часть стенки базового элемента в проточный канал для текучей среды и/или для приема акустической волны из проточного канала для текучей среды через, по меньшей мере, часть стенки базового элемента,
при этом базовый элемент содержит полимерный материал.
Базовый элемент может содержать однородный материал.
Базовый элемент может содержать композитный материал, включающий в себя полимерный материал и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал.
Стенка базового элемента может содержать однородную зону между проточным каналом для текучей среды и акустическим преобразователем, при этом однородная зона содержит полимерный материал матрицы и по существу свободна от армирующих элементов.
Стенка базового элемента может содержать композитную зону между проточным каналом для текучей среды и акустическим преобразователем, при этом композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал.
Композитная зона может быть расположена между однородной зоной и акустическим преобразователем.
Композитная зона может быть более тонкой, чем однородная зона. Толщина композитной зоны может быть выбрана такой, чтобы придать заданную конструкционную прочность базовому элементу без чрезмерного ухудшения передачи акустической энергии через стенку базового элемента между проточным каналом для текучей среды и акустическим преобразователем.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения разработан способ определения характеристики текучей среды, включающий:
передачу акустической волны через, по меньшей мере, часть стенки базового элемента, содержащего полимерный материал, в проточный канал для текучей среды, ограниченный базовым элементом; и
прием акустической волны из проточного канала для текучей среды через, по меньшей мере, часть стенки базового элемента.
В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения разработан способ изготовления датчика для текучей среды, включающий:
выполнение базового элемента, определяющего границы проточного канала для текучей среды, при этом базовый элемент содержит полимер; и
выполнение акустического преобразователя снаружи проточного канала для текучей среды.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение будет описано далее посредством
только неограничивающего примера со ссылкой на нижеуказанные чертежи, из которых:
фиг.1(a) представляет собой схематическое продольное сечение датчика для текучей среды;
фиг.1(b) представляет собой схематическое выполненное по линии АА сечение датчика для текучей среды по фиг.1(a);
фиг. 2 представляет собой деталь схематического продольного сечения датчика для текучей среды по фиг.1(a) и 1(b) вблизи акустического преобразователя;
фиг.3(a) представляет собой деталь схематического продольного сечения первого альтернативного датчика для текучей среды вблизи акустического преобразователя;
фиг.3(b) представляет собой деталь схематического выполненного по линии АА сечения датчика для текучей среды по фиг.3(a);
фиг. 4 представляет собой деталь схематического продольного сечения второго альтернативного датчика для текучей среды вблизи акустического преобразователя;
фиг. 5 представляет собой деталь схематического продольного сечения третьего альтернативного датчика для текучей среды вблизи акустического преобразователя;
фиг. б представляет собой схематическое продольное сечение четвертого альтернативного датчика для текучей среды;
фиг. 7 представляет собой схематическое поперечное сечение пятого альтернативного датчика для текучей среды; и
фиг. 8 представляет собой схематическое продольное сечение шестого альтернативного датчика для текучей среды.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сначала рассматриваются фиг.1(a) и 1(b), на которых
представлен датчик для текучей среды, обозначенный в целом
ссылочной позицией 2, который включает в себя пропускной элемент
для текучей среды в виде трубы 4, передающий акустический
преобразователь в виде передающего ультразвукового
преобразователя б и приемный акустический преобразователь в виде приемного ультразвукового преобразователя 8. Труба 4 имеет стенку 9, которая ограничивает проточный канал 10 для текучей
среды. Труба 4 содержит внутреннюю гильзу 12, образованную из однородного полиэфирэфиркетона (РЕЕК), и внутренний слой 14а из композитного материала, образованный вокруг гильзы 12 из полиэфирэфиркетона. Внутренний слой 14а из композитного материала содержит композитный материал, образованный из материала матрицы из полиэфирэфиркетона и одного или более углеродных волокон, встроенных в материал матрицы из полиэфирэфиркетона. Полиэфирэфиркетоновый материал матрицы внутреннего слоя 14а из композитного материала, является непрерывным с полиэфирэфиркетоновым материалом гильзы 12 из полиэфирэфиркетона.
Акустические преобразователи б, 8 установлены на трубе 4
диаметрально противоположно друг другу. Датчик 2 для текучей
среды включает в себя наружный слой 14Ь из композитного
материала, который образован поверх внутреннего слоя 14а из
композитного материала и акустических преобразователей б, 8.
Наружный слой 14Ь из композитного материала содержит материал
матрицы из полиэфирэфиркетона и один или более армирующих
элементов из углеродных волокон, встроенных в материал матрицы
из полиэфирэфиркетона. Полиэфирэфиркетоновый материал матрицы
наружного слоя 14Ь из композитного материала является
непрерывным с полиэфирэфиркетоновым материалом матрицы
внутреннего слоя 14а из композитного материала и
полиэфирэфиркетоновым материалом гильзы 12 из
полиэфирэфиркетона.
Кабель 16 проходит через наружный слой 14Ь из композитного материала к передающему преобразователю б для передачи электрического сигнала от генератора электрических сигналов (непоказанного) передающему преобразователю б. Аналогичным образом, кабель 18 проходит через наружный слой 14Ь из композитного материала к приемному преобразователю 8 для передачи электрического сигнала от приемного преобразователя 8 к приемнику электрических сигналов (непоказанному).
Фиг. 2 показывает датчик 2 для текучей среды по фиг.1(a) и 1(b) более подробно вблизи приемного преобразователя 8. Приемный преобразователь 8 включает в себя полусферический корпус 20,
который окружает слой 22 пьезоэлектрического материала из титаната свинца-циркония (PZT) , расположенный между передним слоем 2 4 с толщиной, соответствующей четверти длины волны, и поглощающим защитным слоем 26. Акустический импеданс переднего слоя 2 4 выбран для конструктивной интерференции множества отражений в переднем слое 24. Защитный слой 2 6 по меньшей мере частично подавляет отражение акустической энергии. Наличие переднего слоя 24 и/или защитного слоя 2 6 может привести к более эффективной передаче акустической энергии между проточным каналом 10 для текучей среды и слоем 22 титаната свинца-циркония
(PZT) через стенку 9 трубы 4. В корпусе 2 0 образовано окно 2 8 на его передней стороне. Материал (непоказанный) на основе смолы для согласования импедансов может быть предусмотрен между материалом стенки 9 трубы 4 и окном 2 8 корпуса 20. Использование такого материала на основе смолы для согласования импедансов может привести к более эффективной передаче акустической энергии между преобразователем 8 и материалом стенки 9 трубы 4.
Датчик 2 для текучей среды дополнительно включает в себя элемент-наполнитель 4 0 из полиэфирэфиркетона, на передней поверхности 43 которого образовано углубление 42 для размещения приемного преобразователя 8. Герметик или податливый наполнитель
(непоказанный) может быть предусмотрен между каждой стороной 4 5 элемента-наполнителя 4 0 из полиэфирэфиркетона и композитным материалом внутреннего слоя 14а из композитного материала. Использование такого податливого наполнителя может позволить избежать образования каких-либо заполненных воздухом пустот вокруг элемента-наполнителя 4 0 из полиэфирэфиркетона, при этом указанные пустоты в противном случае могли бы ухудшить герметичность датчика 2 для текучей среды, когда текучие среды высокого давления имеются в проточном канале 10 для текучей среды и/или когда датчик 2 для текучей среды расположен в среде с высоким давлением. Податливый наполнитель может содержать такой же материал, как материал на основе смолы для согласования импедансов.
Хотя это и не показано явным образом на фиг.1(a), 1(b) и 2, следует понимать, что кабели 16, 18 являются герметичными
относительно элемента-наполнителя 4 0 из полиэфирэфиркетона и наружного слоя 14Ь из композитного материала. Датчик 2 для текучей среды может включать в себя, например, податливый наполнитель (непоказанный) вокруг кабелей 16, 18 для этой цели. Следует понимать, что деталь датчика 2 для текучей среды по фиг.1(a) и 1(b) вблизи передающего преобразователя б идентична описанной выше для приемного преобразователя 8.
Изготовление датчика 2 для текучей среды осуществляют на разных стадиях. На первой стадии композитный материал внутреннего слоя 14а трубы 4, образуемого из композитного материала, осаждают или образуют на внутренней гильзе 12. На второй стадии углубление 50, имеющее нижнюю поверхность 51 и боковые стороны 52 образуют, например, механической обработкой во внутреннем слое 14а из композитного материала. Глубина углубления 50 выбрана такой, чтобы образовать композитную зону 53 в виде композитного материала с остаточной толщиной между наружной поверхностью гильзы 11 из полиэфирэфиркетона и нижней поверхностью 51 углубления 50. Это может обеспечить придание большей конструкционной прочности трубе 4 вблизи углубления 50 без чрезмерного ухудшения передачи акустической энергии между проточным каналом 10 для текучей среды и приемным преобразователем 8.
Материал на основе смолы для согласования импедансов наносят на нижнюю поверхность 51 углубления 50 и/или на окно 28. Податливый наполнитель наносят на стороны элемента-наполнителя 40 из полиэфирэфиркетона и/или на стороны 52 углубления 50. Приемный преобразователь 8 и элемент-наполнитель 4 0 из полиэфирэфиркетона вставляют в углубление 50 так, чтобы задняя поверхность 54 элемента-наполнителя 4 0 из полиэфирэфиркетона была расположена на одном уровне с наружной поверхностью 5 6 внутреннего слоя 14а из композитного материала. Затем наружный слой 14Ь из композитного материала осаждают на внутреннем слое 14а из композитного материала и задней стороне 54 или образуют поверх внутреннего слоя 14а из композитного материала и задней стороны 54 элемента-наполнителя 4 0 из полиэфирэфиркетона до тех пор, пока образование наружного слоя 14Ь из композитного
материала не будет завершено.
При использовании осуществляется размещение, например, протекание текучей среды по проточному каналу 10 для текучей среды. Передающий ультразвуковой преобразователь б передает акустическую волну через текучую среду в проточном канале 10 для текучей среды приемному ультразвуковому преобразователю 8 через гильзу 12 из полиэфирэфиркетона и композитную зону 53, смежную с каждым преобразователем б, 8. Характеристику текучей среды в проточном канале 10 для текучей среды определяют, используя один или более известных способов исходя из информации об электрическом сигнале, поданном в передающий преобразователь б посредством кабеля 16, и измерения и анализа электрического сигнала, принятого из приемного преобразователя 8 посредством кабеля 18. Например, скорость звука акустической волны, проходящей через текучую среду в проточном канале 10 для текучей среды, может быть определена из измерения времени прохождения акустической волны от передающего преобразователя б к приемному преобразователю 8, и определенную скорость звука можно сравнить со скоростью звука, измеренной посредством использования датчика 2 для текучей среды во время процедуры калибровки для различных известных текучих сред.
Фиг.3(a) и 3(b) показывают деталь первого альтернативного датчика 102 для текучей среды вблизи приемного преобразователя 108. Первый альтернативный датчик 102 для текучей среды и датчик 2 для текучей среды имеют много общих аналогичных элементов, и сами по себе элементы первого альтернативного датчика 102 для текучей среды, показанного на фиг.3(a) и 3(b), имеют такие же ссылочные позиции, как соответствующие элементы датчика 2 для текучей среды по фиг.1(a), 1(b) и 2, увеличенные на "100". Аналогично акустическому преобразователю 8, показанному на фиг.2, акустический преобразователь 108, показанный на фиг.3(a) и 3(b), установлен на трубе 104, которая определяет границы проточного канала 110 для текучей среды. Труба 104 содержит гильзу 112 из полиэфирэфиркетона и слой 114 из композитного материала, содержащего углеродные волокна, встроенные в материал
матрицы из полиэфирэфиркетона, который образован вокруг гильзы 112 из полиэфирэфиркетона. Кабель 118 проходит через слой 114 из композитного материала к акустическому преобразователю 108 для передачи электрического сигнала от акустического преобразователя 108 детектору электрических сигналов (непоказанному).
Преобразователь 108 дополнительно содержит по существу цилиндрический корпус 12 0 с окном 12 8 на его передней поверхности. Аналогично преобразователю 8, показанному на фиг.2, преобразователь 108, показанный на фиг.3(a) и 3(b), включает в себя слой 122 титаната свинца-циркония (PZT), расположенный между передним слоем 12 4, имеющим толщину, соответствующую четверти длины волны, и поглощающим защитным слоем 126. Тем не менее, в отличие от датчика 2 для текучей среды, показанного на фиг.2, датчик 102 для текучей среды, показанный на фиг.3(a) и 3(b), не имеет элемента-наполнителя. Следует понимать, что относительные толщины гильзы 112 из полиэфирэфиркетона, слоя 114 композитного материала и относительные толщины слоев 122, 124 и 126 преобразователя 106 могут отличаться от тех, которые показаны на фиг.3(a) и 3(b).
Во время изготовления первого альтернативного датчика 102 для текучей среды, показанного на фиг.3(a) и 3(b), углубление 150 образуют, например, образуют механической обработкой в слое 114 композитного материала. Глубина углубления 150 выбрана так, чтобы нижняя поверхность 151 углубления "соединялась" с наружной поверхностью гильзы 112 из полиэфирэфиркетона. Вследствие по существу цилиндрической геометрии корпуса 12 0 преобразователя 108 по существу кольцевая композитная зона 153 образуется за счет остаточной толщины композитного материала между наружной поверхностью гильзы 112 из полиэфирэфиркетона и нижней поверхностью 151 углубления 150. Композитная зона 153 может придать некоторую конструкционную прочность стенке 109 трубы 104 вблизи углубления 150 без чрезмерного ухудшения передачи акустической энергии между проточным каналом 110 для текучей среды и приемным преобразователем 108. Материал на основе смолы для согласования импедансов может быть предусмотрен между нижней поверхностью 151 углубления 150 и окном 128 корпуса 120.
Податливый материал (непоказанный) может быть предусмотрен между сторонами 145 корпуса 120 преобразователя 108 и композитным материалом слоя 114 из композитного материала.
Фиг.4 показывает деталь второго альтернативного датчика 202 для текучей среды вблизи приемного преобразователя 208. Второй альтернативный датчик 2 02 для текучей среды и датчик 2 для текучей среды имеют много общих аналогичных элементов, и сами по себе элементы второго альтернативного датчика 2 02 для текучей среды, показанного на фиг.4, имеют такие же ссылочные позиции, как соответствующие элементы датчика 2 для текучей среды по
фиг.1(a), 1(b) и 2, увеличенные на "200". Аналогично акустическому преобразователю 8, показанному на фиг.2, акустический преобразователь 2 08, показанный на фиг.4, установлен на трубе 2 04, которая определяет границы проточного канала 210 для текучей среды. Труба 2 04 содержит гильзу 212 из полиэфирэфиркетона и внутренний слой 214а из композитного материала, содержащего углеродные волокна, встроенные в материал матрицы из полиэфирэфиркетона, который образован вокруг гильзы 212 из полиэфирэфиркетона. Наружный слой 214Ь из композитного материала осажден на внутреннем слое 214а из композитного материала и акустическом преобразователе 208 или образован поверх внутреннего слоя 214а из композитного материала и акустического преобразователя 208.
Аналогично преобразователю 8, показанному на фиг.2, преобразователь 208, показанный на фиг.4, включает в себя слой 222 титаната свинца-циркония (PZT), расположенный между передним слоем 22 4, имеющим толщину, соответствующую четверти длины волны, и поглощающим защитным слоем 22 6. Тем не менее, в отличие от преобразователя 8, показанного на фиг.2, преобразователь 208, показанный на фиг.4, не имеет корпуса. Вместо этого слои 222, 224 и 226 преобразователя 208 размещены непосредственно на трубе 204 так, что передний слой 224 преобразователя 208 или входит в контактное взаимодействие с наружной поверхностью 256 внутреннего слоя 214а из композитного материала, или отделен от наружной поверхности 256 внутреннего слоя 214а из композитного
материала посредством материала (непоказанного) на основе смолы для согласования импедансов. Кроме того, в отличие от преобразователя 8, показанного на фиг.2, преобразователь 208, показанный на фиг.4, не имеет элемента-наполнителя. Податливый наполнитель 244 предусмотрен между сторонами 245 слоев 222, 224 и 226 преобразователя 208 и наружным слоем 214Ь из композитного материала. Следует понимать, что относительные толщины гильзы 212 из полиэфирэфиркетона и внутреннего слоя 114а из композитного материала, относительная толщина наружного слоя 214Ь из композитного материала и относительные толщины слоев 222, 224 и 226 преобразователя 206 могут отличаться от тех, которые показаны на фиг.4.
Фиг. 5 показывает деталь третьего альтернативного датчика 302 для текучей среды вблизи приемного преобразователя 308. Второй альтернативный датчик 302 для текучей среды и датчик 2 для текучей среды имеют много общих аналогичных элементов, и сами по себе элементы третьего альтернативного датчика для текучей среды, показанного на фиг.5, имеют такие же ссылочные позиции, как соответствующие элементы датчика 2 для текучей
среды по фиг.1(a), 1(b) и 2, увеличенные на "300". Аналогично акустическому преобразователю 8, показанному на фиг.2, акустический преобразователь 308 установлен на трубе 304, которая определяет границы проточного канала 310 для текучей среды. Труба 304 содержит гильзу 312 из полиэфирэфиркетона и внутренний слой 314а из композитного материала, содержащего углеродные волокна, встроенные в материал матрицы из полиэфирэфиркетона, который образован вокруг гильзы 312 из полиэфирэфиркетона. Наружный слой 314Ь из композитного материала, содержащего углеродные волокна, встроенные в матрицу из полиэфирэфиркетона, расположен снаружи внутреннего слоя 314а из композитного материала. Углубление 350 образовано в наружном слое 314Ь из композитного материала для размещения акустического преобразователя 308. Аналогично преобразователю 8, показанному на фиг.2, преобразователь 308 включает в себя корпус 320, который окружает слой 322 титаната свинца-циркония (PZT) и
впитывающий защитный слой 326. Тем не менее, в отличие от преобразователя 8, показанного на фиг.2, преобразователь 308 не имеет переднего слоя. Вместо этого толщина данной части стенки 309 трубы 304 между преобразователем 308 и проточным каналом 310 для текучей среды выбрана равной четверти длины волны. На передней стороне корпуса 32 0 образовано окно 32 8. Материал (непоказанный) на основе смолы для согласования импедансов может быть предусмотрен между материалом стенки 309 трубы 3 04 и окном 328 корпуса 320. Податливый наполнитель (непоказанный) может быть предусмотрен между каждой стороной 345 корпуса 320 и наружным слоем 314Ь из композитного материала.
Фиг. 6 показывает деталь четвертого альтернативного датчика 4 02 для текучей среды, который имеет много общих аналогичных элементов с датчиком 2 для текучей среды, описанным со ссылкой на фиг.1(a), 1(b) и 2. Сами со себе элементы четвертого альтернативного датчика 4 02 для текучей среды, показанного на фиг.6, имеют такие же ссылочные позиции, как соответствующие элементы датчика 2 для текучей среды по фиг.1(a), 1(b) и 2, увеличенные на "4 0 0". Аналогично датчику 2 для текучей среды, датчик 4 02 для текучей среды по фиг.6 включает в себя трубу 4 04, первый ультразвуковой преобразователь 406 и второй ультразвуковой преобразователь 408. Труба 404 определяет границы проточного канала 410 для текучей среды внутри нее. Труба 4 04 содержит гильзу 412 из полиэфирэфиркетона и внутренний слой 414а из композитного материала, содержащего углеродные волокна, встроенные в материал матрицы из полиэфирэфиркетона, который образован вокруг гильзы 412 из полиэфирэфиркетона. Первый ультразвуковой преобразователь 406 выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны в течение первого периода, и второй ультразвуковой преобразователь 408 выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема акустической волны в течение первого периода. Второй ультразвуковой преобразователь 408 выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической волны в течение второго периода, и первый ультразвуковой преобразователь 406
выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема акустической волны в течение второго периода.
Акустические преобразователи 406, 408 установлены на трубе 404. Датчик 402 для текучей среды включает в себя наружный слой 414Ь из композитного материала, который расположен снаружи внутреннего слоя 414а из композитного материала и который содержит матрицу из полиэфирэфиркетона и один или более армирующих элементов из углеродных волокон, встроенных в матрицу из полиэфирэфиркетона. Наружный слой 414Ь из композитного материала расположен снаружи акустических преобразователей 4 0 6, 408 .
Аналогично акустическим преобразователям б, 8 по фиг.1(a), 1(b) и 2, каждый акустический преобразователь 408, 408 включает в себя полусферический корпус 42 0, который окружает слой титаната свинца-циркония (PZT) (непоказанный), расположенный между передним слоем (непоказанным), имеющим толщину, соответствующую четверти длины волны, и поглощающим защитным слоем (непоказанным). На передней стороне каждого корпуса 42 0 образовано окно (непоказанное).
Датчик 4 02 для текучей среды дополнительно включает в себя элементы-наполнители 440 из полиэфирэфиркетона, на передней поверхности 443 каждого из которых образовано углубление 442, предназначенное для размещения преобразователей 406, 408. Тем не менее, в отличие от акустических преобразователей б, 8 по фиг.1(a), 1(b) и 2 акустические преобразователи 406, 408 смещены в аксиальном направлении друг от друга и наклонены по направлению друг к другу. Материал 430 на основе смолы для согласования импедансов предусмотрен между материалом трубы 4 04 и окном каждого корпуса 42 0 для приспосабливания к углу наклона преобразователей 406, 408. Наклонное расположение акустических преобразователей 406, 408 может означать, что первое время прохождения при передаче акустического сигнала от первого преобразователя 406 второму преобразователю 408 будет отличаться от второго времени прохождения при передаче акустического сигнала от второго преобразователя 408 первому преобразователю 406 в соответствии со скоростью потока текучей среды в проточном
канале 410 для текучей среды. Это может обеспечить возможность определения скорости потока текучей среды в проточном канале 410 для текучей среды из измерений первого и второго времен прохождения.
Фиг. 7 показывает пятый альтернативный датчик 502 для текучей среды, который имеет много общих аналогичных элементов с датчиком 2 для текучей среды, описанным со ссылкой на фиг.1(a), 1(b) и 2. Сами по себе элементы пятого альтернативного датчика 502 для текучей среды, показанного на фиг.7, имеют такие же ссылочные позиции, как соответствующие элементы датчика 2 для текучей среды по фиг.1(a), 1(b) и 2, увеличенные на "500". Аналогично датчику 2 для текучей среды, датчик 502 для текучей среды включает в себя пропускной элемент для текучей среды в виде трубы 504, которая определяет границы проточного канала 510 для текучей среды внутри нее. Труба 504 содержит гильзу 512 из полиэфирэфиркетона и внутренний слой 514а из композитного материала, содержащего углеродные волокна, встроенные в материал матрицы из полиэфирэфиркетона, который образован вокруг гильзы 512 из полиэфирэфиркетона.
Аналогично датчику 2 для текучей среды, датчик 502 для текучей среды также включает в себя передающий ультразвуковой преобразователь 50 6 и основной приемный ультразвуковой преобразователь 508. Преобразователи 506, 508 расположены снаружи проточного канала 510 для текучей среды. Тем не менее, в отличие от датчика 2 для текучей среды датчик 502 для текучей среды также включает в себя вспомогательные приемные ультразвуковые преобразователи 560, которые также расположены снаружи проточного канала 510 для текучей среды в разных местах по окружности базовой трубы 504.
По меньшей мере, часть толщины внутреннего слоя 514а из композитного материала образует композитную зону между гильзой 512 из полиэфирэфиркетона и каждым из преобразователей 506, 508, 560 .
Датчик 502 для текучей среды также включает в себя наружный слой 514Ь из композитного материала, который расположен снаружи
внутреннего слоя 514а из композитного материала и который содержит матрицу из полиэфирэфиркетона и один или более армирующих элементов из углеродных волокон, встроенных в матрицу из полиэфирэфиркетона. Наружный слой 514Ь из композитного материала расположен снаружи преобразователей 506, 508 и 560.
При использовании вспомогательные приемные ультразвуковые преобразователи 560 могут быть использованы для приема рассеянных акустических волн, указывающих на наличие газовых пузырей или карманов в текучей среде, имеющейся в проточном канале 510 для текучей среды или протекающей по проточному каналу 510 для текучей среды, указывающих на наличие частиц в текучей среде, имеющейся в проточном канале 510 для текучей среды или протекающей по проточному каналу 510 для текучей среды, и/или указывающих на изменения в составе или распределении текучей среды, имеющейся в проточном канале 510 для текучей среды или протекающей по проточному каналу 510 для текучей среды.
Фиг.8 показывает шестой альтернативный датчик 602 для текучей среды, который имеет много общих аналогичных элементов с датчиком 2 для текучей среды, описанным со ссылкой на фиг.1(a), 1(b) и 2. Сами по себе элементы шестого альтернативного датчика 602 для текучей среды, показанного на фиг.8, имеют такие же ссылочные позиции, как соответствующие элементы датчика 2 для текучей среды по фиг.1(a), 1(b) и 2, увеличенные на "600". Аналогично датчику 2 для текучей среды, датчик 602 для текучей среды включает в себя пропускной элемент для текучей среды в виде трубы 604, которая определяет границы проточного канала 610 для текучей среды внутри нее. Труба 604 содержит гильзу 612 из полиэфирэфиркетона и внутренний слой 614а из композитного материала. Аналогично датчику 2 для текучей среды, датчик 602 для текучей среды также включает в себя передающий ультразвуковой преобразователь 60 6 и приемный ультразвуковой преобразователь 608. Преобразователи 606, 608 установлены на трубе 604. По меньшей мере, часть толщины внутреннего слоя 614а из композитного материала образует композитную зону между
гильзой 612 из полиэфирэфиркетона и каждым из преобразователей 606, 608.
Датчик 602 для текучей среды дополнительно включает в себя
резонаторный элемент-наполнитель 67 0 из полиэфирэфиркетона и
резонаторный элемент 614Ь из композитного материала, который
содержит матрицу из полиэфирэфиркетона и один или более
армирующих элементов из углеродных волокон, встроенных в матрицу
из полиэфирэфиркетона. Датчик 602 для текучей среды включает в
себя микрополосковую антенну 672, расположенную между
резонаторным элементом-наполнителем 67 0 из полиэфирэфиркетона и
резонаторным элементом 614Ь из композитного материала.
Резонаторный элемент 614Ь из композитного материала расположен
снаружи преобразователей 606, 608, резонаторного элемента-
наполнителя 67 0 из полиэфирэфиркетона и микрополосковой антенны
672. Микрополосковая антенна 672 электрически изолирована от
резонаторного элемента 614 из композитного материала.
Электрическое соединение обеспечено для микрополосковой антенны
672 посредством изолированного электрического кабеля 674. При
использовании резонаторный элемент 614 из композитного материала
образует объемный резонатор для радиочастотного
электромагнитного поля внутри него. Подобный датчик 602 для текучей среды может обеспечить возможность выполнения измерений электромагнитных излучений в текучей среде, имеющейся в проточном канале 610 для текучей среды, помимо акустических измерений, выполняемых для текучей среды посредством использования преобразователей 606, 608. Подобные измерения электромагнитных излучений могут обеспечить возможность определения дополнительных характеристик текучей среды, имеющейся в проточном канале 610 для текучей среды.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что различные модификации могут быть выполнены для любого из датчиков для текучей среды, описанных со ссылкой на фиг.1-8. Например, число и/или схема расположения акустических преобразователей могут отличаться от числа и/или схемы расположения акустических преобразователей, показанных на фиг.1-8. Один или более из преобразователей могут быть выполнены с
конфигурацией, обеспечивающей возможность приема или обнаружения, по меньшей мере, одной/одного из акустической волны или акустического сигнала, передаваемой (-го) в текучей среде, текучей средой или через текучую среду, имеющуюся в проточном канале для текучей среды. Один или более из преобразователей могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность восприятия или определения давления текучей среды, имеющейся в проточном канале для текучей среды. Один или более из преобразователей могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность восприятия или определения отклонения давления текучей среды, имеющейся в проточном канале для текучей среды. Один или более из преобразователей могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность восприятия или определения деформации или изменения деформации в стенке пропускного элемента для текучей среды или трубы.
Может отсутствовать необходимость в том, чтобы податливый наполнитель был предусмотрен между корпусом акустического преобразователя и материалом стенки трубы или между корпусом акустического преобразователя и наружным слоем из композитного материала. Во время образования наружного слоя из композитного материала полиэфирэфиркетоновый материал элемента-наполнителя из полиэфирэфиркетона и полиэфирэфиркетоновый материал стенки трубы могут быть расплавлены и сплавлены вместе, в результате чего избегают образования каких-либо пустот вокруг элемента-наполнителя 4 0 из полиэфирэфиркетона.
Один или более из преобразователей могут быть частично или полностью встроены в стенку трубы. Данные один или более из преобразователей могут быть расположены частично или полностью в углублении, образованном в стенке трубы.
Один или более из преобразователей могут быть расположены частично или полностью в наклонных углублениях, образованных в стенке трубы. Подобные наклонные углубления могут быть образованы в заданных местах и под заданными углами наклона, которые выбраны для передачи акустических волн между преобразователями через проточный канал для текучей среды.
Проточный канал для текучей среды может иметь круглое или
некруглое поперечное сечение.
Передающий и приемный преобразователи могут быть расположены в одном и том же месте в аксиальном направлении относительно оси трубы. Тем не менее, вместо расположения диаметрально противоположно друг другу с разных сторон проточного канала для текучей среды для передачи акустических волн между ними вдоль диаметра, определяемого от края от края проточного канала для текучей среды, передающий и приемный преобразователи могут быть наклонены по направлению друг к другу для передачи акустических волн вдоль хорды, определяемой от края до края проточного канала для текучей среды.
Несмотря на то, что все датчики для текучей среды, описанные выше, включают в себя пропускной элемент для текучей среды, имеющий стенку, которая содержит композитную зону между акустическим преобразователем и проточным каналом для текучей среды, следует понимать, что в варианте любого из датчиков для текучей среды, описанных выше, углубления, в которых размещаются акустические преобразователи, могут проходить на всей протяженности через внутренний слой из композитного материала в гильзу из полиэфирэфиркетона. В таких вариантах датчиков для текучей среды однородный полиэфирэфиркетоновый материал продолжается от проточного канала для текучей среды до акустического преобразователя.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Датчик для текучей среды, содержащий:
пропускной элемент для текучей среды, имеющий стенку, ограничивающую проточный канал для текучей среды; и
акустический преобразователь, расположенный снаружи проточного канала для текучей среды,
при этом стенка пропускного элемента для текучей среды содержит композитную зону между акустическим преобразователем и проточным каналом для текучей среды, при этом композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
2. Датчик для текучей среды по п.1, в котором стенка пропускного элемента для текучей среды содержит однородную зону между проточным каналом для текучей среды и композитной зоной, при этом однородная зона содержит полимерный материал матрицы и по существу свободна от армирующих элементов.
3. Датчик для текучей среды по п. 2, в котором композитная зона является более тонкой, чем однородная зона.
4. Датчик для текучей среды по п.2 или 3, в котором пропускной элемент для текучей среды содержит однородный базовый элемент, образованный из полимерного материала матрицы.
5. Датчик для текучей среды по п.4, в котором пропускной элемент для текучей среды содержит внутренний слой из композитного материала, расположенный снаружи базового элемента.
6. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором акустический преобразователь установлен на пропускном элементе для текучей среды или опирается на пропускной элемент для текучей среды.
7. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором акустический преобразователь частично или полностью встроен в пропускной элемент для текучей среды.
8. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором в пропускном элементе для текучей среды образовано углубление, и акустический преобразователь расположен частично или полностью в углублении.
6.
9. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, содержащий материал, смолу или гель для согласования импедансов, размещенный (=ую) между пропускным элементом для текучей среды и акустическим преобразователем.
10. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором пропускной элемент для текучей среды содержит наружный слой из композитного материала, расположенный снаружи преобразователя, при этом композитный материал содержит полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
11. Датчик для текучей среды по п.10, в котором композитный материал наружного слоя из композитного материала содержит такой же композитный материал, что и композитная зона пропускного элемента для текучей среды.
12. Датчик для текучей среды по п. 10 или 11, в котором наружный слой из композитного материала расположен снаружи внутреннего слоя из композитного материала.
13. Датчик по любому из п.п.10-12, содержащий жесткий, устойчивый и/или неподатливый элемент-наполнитель.
14. Датчик для текучей среды по п.13, в котором элемент-наполнитель содержит полимерный материал матрицы.
15. Датчик для текучей среды по п. 13 или 14, в котором элемент-наполнитель расположен между преобразователем и пропускным элементом для текучей среды.
16. Датчик по любому из п.п.13-15, в котором элемент-наполнитель расположен между преобразователем и наружным слоем из композитного материала.
17. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, содержащий податливый наполнитель, герметик, смолу или гель, размещенный (-ую) между преобразователем и пропускным элементом для текучей среды.
18. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором акустический преобразователь содержит слой пьезоэлектрического материала.
19. Датчик для текучей среды по п.18, в котором полимерный материал матрицы имеет акустический импеданс, который является
6.
промежуточным между акустическим импедансом пьезоэлектрического материала и акустическим импедансом нефти или воды.
20. Датчик для текучей среды по п. 18 или 19, в котором акустический преобразователь содержит передний слой на передней поверхности слоя пьезоэлектрического материала между пьезоэлектрическим материалом и пропускным элементом для текучей среды, при этом передний слой имеет толщину, сопоставимую с четвертью длины волны при акустической рабочей частоте акустического преобразователя.
21. Датчик для текучей среды по п.20, в котором передний слой имеет акустический импеданс, который является промежуточным между акустическим импедансом пьезоэлектрического материала и акустическим импедансом полимерного материала матрицы.
22. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором толщина стенки пропускного элемента для текучей среды между проточным каналом для текучей среды и акустическим преобразователем сопоставима с четвертью длины волны при акустической рабочей частоте акустического преобразователя.
23. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором полимерный материал матрицы содержит, по меньшей мере, один из термопластичного материала и термоотверждающегося материала.
24. Датчик для текучей среды по любому предшествующему
пункту, в котором полимерный материал матрицы содержит, по
меньшей мере, один из полиарилэфиркетона, полиарилкетона,
полиэфиркетона (РЕК), полиэфирэфиркетона (РЕЕК), поликарбоната,
поливинилхлорида (PVC), полиамида, полиамида 11 (РАН),
поливинилиденфторида, поливинилидендифторида (PVDF),
полифениленсульфида (PPS), полиэтилениминов (PEI),
полиоксиметилена (РОМ), ацеталя, отверждающейся смолы,
полимерной смолы и эпоксидной смолы.
25. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором данные один или более армирующих элементов содержат, по меньшей мере, одни из арамидных волокон, стекловолокон, базальтовых волокон и углеродных волокон.
20.
26. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором, по меньшей мере, один из данных одного или более армирующих элементов выровнен под заданным углом относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
27. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором, по меньшей мере, один из данных одного или более армирующих элементов выровнен под положительным углом относительно продольной оси базового элемента, и, по меньшей мере, один из данных одного или более армирующих элементов выровнен под отрицательным углом относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
28. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, в котором, по меньшей мере, один из данных одного или более армирующих элементов выровнен параллельно или по окружности относительно продольной оси пропускного элемента для текучей среды.
29. Датчик для текучей среды по любому предшествующему пункту, содержащий множество акустических преобразователей, расположенных снаружи проточного канала для текучей среды.
30. Датчик для текучей среды по п.2 9, в котором, по меньшей мере, один из акустических преобразователей выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи акустической энергии и, по меньшей мере, один из акустических преобразователей выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема акустической энергии.
31. Способ определения характеристики текучей среды, включающий:
прием акустической волны через композитную зону стенки пропускного элемента для текучей среды из проточного канала для текучей среды, ограниченного данной стенкой,
при этом композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
32. Способ по п.31, включающий:
передачу акустической волны через композитную зону стенки
пропускного элемента для текучей среды в проточный канал для текучей среды.
33. Способ изготовления датчика для текучей среды,
включающий:
выполнение пропускного элемента для текучей среды, имеющего стенку, ограничивающую проточный канал для текучей среды; и
выполнение акустического преобразователя снаружи проточного канала для текучей среды,
при этом стенка пропускного элемента для текучей среды содержит композитную зону между акустическим преобразователем и проточным каналом для текучей среды, и композитная зона содержит композитный материал, включающий в себя полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
34. Способ по п.33, включающий:
образование углубления в пропускном элементе для текучей среды; и
размещение преобразователя в данном углублении.
35. Способ по п. 33 или 34, включающий образование наружного слоя из композитного материала на преобразователе или поверх преобразователя, при этом композитный материал содержит полимерный материал матрицы и один или более армирующих элементов, встроенных в полимерный материал матрицы.
36. Способ по п.35, в котором композитный материал
наружного слоя из композитного материала содержит такой же
композитный материал, что и композитная зона пропускного
элемента для текучей среды.
37. Способ по п. 35 или 3 6, включающий размещение элемента-наполнителя снаружи преобразователя.
38. Способ по п.37, в котором элемент-наполнитель содержит полимерный материал матрицы.
39. Способ по п. 37 или 38, включающий образование наружного слоя из композитного материала на элементе-наполнителе или поверх элемента-наполнителя.
40. Способ по любому из п.п.37-39, включающий нанесение податливого наполнителя на, по меньшей мере, один из
37.
преобразователя, пропускного элемента для текучей среды и элемента-наполнителя.
41. Датчик для текучей среды, содержащий:
базовый элемент, определяющий границы проточного канала для текучей среды; и
акустический преобразователь, расположенный снаружи проточного канала для текучей среды для передачи акустической волны через, по меньшей мере, часть стенки базового элемента в проточный канал для текучей среды и/или для приема акустической волны из проточного канала для текучей среды через, по меньшей мере, часть стенки базового элемента,
при этом базовый элемент содержит полимерный материал.
По доверенности
20, 42
(19)
(19)
(19)
ФИГ. 2
ФИГ. 2
ФИГ. 2
502
ФИГ. 7
502
ФИГ. 7
602
ФИГ. 8
602
ФИГ. 8