[发明专利]用于测量容器中自由流动物质的物理性质的非侵入性方法

说明书

提供了用于测量容器中物质的物理性质的方法和装置。在一个示例中，该方法包括捕获对于由与容器机械连通的源引发的振动的响应，基于所述响应生成振动响应频谱，以及基于至少一个物理性质和所述振动响应频谱的一个或多个特性之间的至少一个预先建立的关系，计算所述物质的至少一个物理性质的至少一个值。

相关申请的交叉引用

本申请要求根据35U.S.C§119(e)于2013年2月6日提交的题为“NON-INVASIVEMETHOD FOR MEASUREMENT OF PHYSICAL PROPERTIES OF FREE FLOWING MATERIALS INVESSELS(用于测量容器中自由流动物质的物理性质的非侵入性方法)”的美国临时申请61/761543的优先权，通过引用将其全部内容并入此处。

技术领域

本文公开的方面涉及用于非侵入性地测量容器中非气态自由流动物质的物理性质的系统和方法，并且更具体地，涉及确定非气态自由流动物质的密度、粘度、体积流量和剪切阻力相关的变量。

背景技术

通过引用将其全部内容并入此处的2010年8月3日提交的题为“METHOD ANDAPPARATUS FOR MEASUREMENT OF PHYSICAL PROPERTIES OF FREE FLOWING MATERIALS INVESSELS(用于测量容器中自由流动物质的物理性质的方法和装置)”的PCT申请No.PCT/US10/44292，描述了测量容器中非气态物质的物理性质的敲击方法。PCT申请No.PCT/US10/44292中公开的一些示例实时地求解方程。这些方程包括至少两个应被正确地识别为估计变量的变量。此外，很像Navier-Stokes和Burger方程，这些方程属于以最一般的方式描述自由流动物质运动的那类方程。数值求解这些方程需要强大的计算设备，占用大量的运行时间且基于特定的计算技术(例如全局收敛的Broyden算法、Newton-Krylov(牛顿-克雷洛夫)算法、信赖域折线算法、非线性最小二乘Levenberg-Marquardt法、非线性最小二乘高斯-牛顿法)，所述特定的计算技术一旦应用于具有显式随机分量的函数可能不稳定。

发明内容

本公开的重点是进一步提高Ultimo品牌的Percussion Technology(敲击技术)，其应用包括水平测量、密度测量、粘度测量和质量流量测量。在一些示例中，当敲击技术与体积流量测量技术结合时能够进行质量流量测量。在另外一些示例中，描述了用于非侵入性地测量容器中的自由流动物质的物理性质的新方法。该方法不需要实时或近实时地求解任何基于估计变量的方程并且不包括为了校准测量仪器的目的而准备和测量物质样品的步骤。

通过本文公开的方面和示例应认识到，在快速且没有校准设备的情况下执行对内容物质的物理变量(例如，密度、异构液体的粘度、在容器内容中携带的空气量、水平偏差等)的测量时，所述对内容物质的物理变量的测量为测量非气态物质的物理性质的敲击方法提供了获得宽广的适用性、提高的准确度和更好的稳定性的机会。

根据一个实施例，提供了用于非侵入性地将填充容器的非气态自由流动物质的物理性质测量到已知水平或恒定水平的方法。该方法包括如下动作：至少在用非气态自由流动物质填充到预先确定水平的容器外壁上的单个预先确定的位置处引发振动，捕获对于机械载荷的壁振荡响应，分析捕获的响应，生成振动响应频谱以及产生自由流动物质的至少一个物理性质的值的读数。在一个示例中，测量基于测量的性质和振动频谱的至少一个性质之间预先建立的关系。每个预先建立的关系可以由容器的配置和容器附着到不移动的平面的类型来定义，所述不移动的平面的质量被认为基本上大于容器的总体质量。

该方法允许测量至少均质液体的密度和异构液体(像乳剂、糊、浆)和松散固态物质的堆积密度。