包括復(fù)合腔體構(gòu)件的流體傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流體傳感器，其用于測(cè)量流體的組成和/或流動(dòng)特性，并且具體地但非排他性地用于測(cè)量管中和/或油或天然氣井中流體的油、氣體和/或水的含量以及流率。
【背景技術(shù)】
[0002]已知使用流體傳感器來(lái)測(cè)量流體的組成和/或流動(dòng)特性。這種流體傳感器通常被稱為多相計(jì)量器。已知的多相計(jì)量器包括基管，所述基管在其內(nèi)部限定由同心布置的開(kāi)放式的大致圓筒形金屬腔體構(gòu)件所包圍的流體流動(dòng)路徑?；軐?duì)于射頻(RF)電磁輻射基本上是透過(guò)性的。腔體構(gòu)件限定適于RF電磁場(chǎng)的腔體，所述腔體延伸通過(guò)基管和延伸跨越(across)流體流動(dòng)路徑。在已知的多相計(jì)量器中，基管可由聚氯乙烯(PVC)或聚醚醚酮(PEEK)形成，并且腔體構(gòu)件由黃銅形成。這種已知的多相計(jì)量器配置成檢測(cè)RF電磁場(chǎng)頻譜中的諧振峰，并從諧振峰的特征推斷出流體流動(dòng)路徑中流體的組成和/或流動(dòng)特性。
[0003]眾所周知的是，RF電磁場(chǎng)的強(qiáng)度跨越諧振腔而變化。因此，當(dāng)非均相的流體存在于流體流動(dòng)路徑中時(shí)，存在于流體中的不同流體組成(例如水、油或氣體)可位于具有顯著不同的RF電磁場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)域內(nèi)或流動(dòng)通過(guò)所述區(qū)域。如果不同的流體組成的位置跨越流體流動(dòng)路徑移動(dòng)，則這會(huì)使得流體流動(dòng)路徑中的流體的組成和/或流動(dòng)特性的測(cè)量更加困難和/或更加不準(zhǔn)確。因此，在已知的多相計(jì)量器中，腔體構(gòu)件通常與基管分隔開(kāi)，從而限定諧振腔，所述諧振腔在橫截面上顯著大于流體流動(dòng)路徑，以便改善跨越流體流動(dòng)路徑的RF電磁場(chǎng)強(qiáng)度的均勻性。因此，已知的多相計(jì)量器具有在基管的外表面和腔體構(gòu)件的內(nèi)表面之間限定的環(huán)形外部腔體區(qū)域。
[0004]在已知的多相計(jì)量器中，環(huán)形外部腔體區(qū)域填充有空氣或水。這種已知的多相計(jì)量器的實(shí)例在下述文獻(xiàn)中有所描述:s.Al-Hajeri, S.R.Wylie, R.A.Stuart和A.1.Al-Shamma' a，“在石油和天然氣工業(yè)中用于多相測(cè)量的電磁腔體傳感器(An electromagnetic cavity sensor for multiphase measurement in:the oiland gas industry) ”，物理學(xué)雜志(Journal of Physics):會(huì)議序列號(hào)(ConferenceSeries) 76 (2007) 012007 ；S.Al-Hajeri, S.R.Wylie, A.Shaw 和 A.1.Al-Shamma’a，‘‘用于石油工業(yè)三相流量測(cè)量的實(shí)時(shí)電磁波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Real time EM waves monitoringsystem for oil industry three phase flow measurement)，，，物理學(xué)雜志(Journalof Physics):會(huì)議序列號(hào)(Conference Series) 178(2009)012030 ；S.R.Wylie,A.1.Al-Shamma’ a，A.Shaw和S.Al-Hajeri, “用于多相測(cè)量的電磁腔體傳感器(Electromagnetic cavity sensors for multiphase measurement)，，，石油和天然氣的勘探和生產(chǎn)綜論(Explorat1n and product1n Oil and Gas Review)，第 9 卷，第 I 期；和號(hào)為FI834892的芬蘭專利文獻(xiàn)。
[0005]因?yàn)辄S銅腔體構(gòu)件可能必須承受高的外部壓力，因此尤其是在高壓環(huán)境中使用包括黃銅腔體構(gòu)件和空氣填充的外部腔體區(qū)域的流體傳感器可能是有問(wèn)題的。這可能需要使用相對(duì)厚的黃銅腔體構(gòu)件。備選地，腔體構(gòu)件可由保護(hù)性的外部殼體包圍，例如配置成承受高外部壓力的鋼制外部殼體。這可能需要使用相對(duì)厚的外部殼體。已知的黃銅腔體構(gòu)件在海底環(huán)境條件下或在油井或天然氣井的環(huán)境條件下也會(huì)易于受到侵蝕和/或腐蝕。也可能有必要使用外部殼體來(lái)保護(hù)黃銅腔體構(gòu)件以免在海底環(huán)境條件下或在油井或天然氣井的環(huán)境條件下受到侵蝕和/或腐蝕。
[0006]使用包括黃銅腔體構(gòu)件和水填充的外部腔體區(qū)域的流體傳感器也可能是有問(wèn)題的，因?yàn)榧词顾ǔ１瓤諝獾目蓧嚎s性小得多，但是如果外部流體壓力足夠高，則對(duì)于黃銅腔體構(gòu)件和/或外部殼體而言可能仍然有必要配置成承受高的外部流體壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種流體傳感器，其包括:
[0008]限定流體流動(dòng)路徑的芯體；和
[0009]腔體構(gòu)件，其位于芯體的外部并包括導(dǎo)電性的復(fù)合材料，所述導(dǎo)電性的復(fù)合材料包括基質(zhì)和嵌入到基質(zhì)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素；
[0010]其中腔體構(gòu)件配置成給電磁場(chǎng)提供約束，并且芯體配置成允許在電磁場(chǎng)的一頻率下的電磁輻射通過(guò)其傳輸。
[0011]電磁場(chǎng)可包括射頻(RF)電磁場(chǎng)、微波場(chǎng)、毫米波場(chǎng)、光場(chǎng)或任何其它頻率的電磁場(chǎng)。
[0012]電磁場(chǎng)可具有在I千赫茲至I太赫茲、10千赫茲至100千兆赫茲、100千赫茲至10千兆赫茲或I兆赫茲到I千兆赫茲范圍內(nèi)的頻率。
[0013]流體傳感器可用于測(cè)量存在于芯體中和/或流動(dòng)通過(guò)芯體的流體的組成和/或流率。
[0014]基質(zhì)可以是電絕緣的，并且一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可以是導(dǎo)電性的。
[0015]基質(zhì)可以是導(dǎo)電性的，并且一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可以是電絕緣的。
[0016]基質(zhì)以及一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可以都是導(dǎo)電性的。
[0017]腔體構(gòu)件可以是結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
[0018]腔體構(gòu)件可以是強(qiáng)度構(gòu)件。
[0019]腔體構(gòu)件可配置成承受預(yù)定的壓力和/或預(yù)定的力。
[0020]腔體構(gòu)件可配置成承受預(yù)定的軸向拉力、預(yù)定的軸向壓縮和/或預(yù)定的彎曲應(yīng)力。
[0021]腔體構(gòu)件可配置成承受施加到腔體構(gòu)件外部上的預(yù)定的壓力或預(yù)定的力，諸如施加到腔體構(gòu)件外部上的外部流體壓力。腔體構(gòu)件可配置成承受可存在于海底下的外部壓力或可存在于油井或天然氣井內(nèi)的外部壓力。
[0022]腔體構(gòu)件可配置成承受施加到腔體構(gòu)件內(nèi)部上的預(yù)定的壓力或預(yù)定的力，諸如作為流體流動(dòng)路徑中流體壓力的結(jié)果而由芯體施加到腔體構(gòu)件內(nèi)部上的預(yù)定的壓力或預(yù)定的力。
[0023]基質(zhì)可包括聚合物材料。
[0024]基質(zhì)可包括熱塑性材料。
[0025]基質(zhì)可包括熱固性材料。
[0026]基質(zhì)可包括聚芳基醚酮、聚芳基酮、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯和/或類似物。
[0027]基質(zhì)可包括聚氯乙烯(PVC)。
[0028]基質(zhì)可包括聚酰胺。
[0029]基質(zhì)可包括聚酰胺11 (PAll)。
[0030]基質(zhì)可包括聚偏氟乙烯或聚偏二氟乙烯(PVDF)。
[0031]基質(zhì)可包括聚苯硫醚(PPS)。
[0032]基質(zhì)可包括聚乙烯亞胺(PEI)。
[0033]基質(zhì)可包括聚甲醛(POM)或乙縮醛。
[0034]基質(zhì)可包括樹(shù)脂，諸如硬化樹(shù)脂、聚合物樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或類似物。
[0035]一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可對(duì)于在一定電磁場(chǎng)頻率下的電磁輻射是基本上不透過(guò)性的。
[0036]一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可包括連續(xù)的或者細(xì)長(zhǎng)的元素。
[0037]一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可包括纖維、股線、細(xì)絲、納米管或類似物。
[0038]一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可包括不連續(xù)的元素。
[0039]一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可包括粒子、簇、片和/或類似物。
[0040]一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可包括碳。
[0041]申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用下述腔體構(gòu)件對(duì)于給射頻電磁場(chǎng)、以及特別是給具有在近似I兆赫茲至100千兆赫茲范圍內(nèi)的頻率的電磁場(chǎng)提供約束而言是出奇地有效的，所述腔體構(gòu)件包括復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括PEEK基質(zhì)和嵌入到PEEK基質(zhì)內(nèi)的碳纖維增強(qiáng)元素。據(jù)信包括導(dǎo)電性復(fù)合材料的腔體構(gòu)件可能夠提供具有在I千赫茲至I太赫茲茲、10千赫茲至100千兆赫茲、100千赫茲至10千兆赫茲或I千赫茲至I千兆赫茲范圍內(nèi)的頻率的電磁場(chǎng)的約束。導(dǎo)電性的復(fù)合腔體構(gòu)件不僅可以給射頻電磁場(chǎng)提供約束，而且也足夠強(qiáng)，以便承受在海底環(huán)境下或在油井或天然氣井的環(huán)境下的外部流體壓力。此外，導(dǎo)電性的復(fù)合腔體構(gòu)件相比于已知的黃銅腔體構(gòu)件可相對(duì)耐侵蝕和/或腐蝕。使用導(dǎo)電性復(fù)合腔體構(gòu)件可避免對(duì)使用厚的黃銅腔體構(gòu)件來(lái)承受外部流體壓力的任何要求。使用導(dǎo)電性的復(fù)合腔體構(gòu)件也可避免對(duì)單獨(dú)的外部殼體(諸如用于保護(hù)已知的黃銅腔體構(gòu)件的鋼制外部殼體)的任何要求。另外，導(dǎo)電性的復(fù)合腔體構(gòu)件相比于已知的黃銅腔體構(gòu)件可更容易地形成、裝配和/或應(yīng)用到芯體上。導(dǎo)電性的復(fù)合腔體構(gòu)件可更容易地集成為復(fù)合管道的一部分。
[0042]一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可以是金屬的。一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可包括金屬纖維、金屬粒子、金屬簇、金屬片和/或類似物。
[0043]一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素可包括銅、黃銅、金、銀、鋁、鐵、鋼和類似物中的至少一種。
[0044]腔體構(gòu)件可完全約束電磁場(chǎng)。
[0045]腔體構(gòu)件可僅部分地約束電磁場(chǎng)。例如，電磁場(chǎng)的一部分可延伸超過(guò)腔體構(gòu)件的外部封套。
[0046]腔體構(gòu)件可配置成在一定的電磁場(chǎng)頻率進(jìn)行高反射。
[0047]腔體構(gòu)件可配置成使得電磁場(chǎng)成形。
[0048]腔體構(gòu)件可配置成聚焦和/或集中電磁場(chǎng)。
[0049]腔體構(gòu)件可配置成過(guò)濾電磁場(chǎng)。
[0050]腔體構(gòu)件的組成可跨越腔體構(gòu)件的厚度而變化。腔體構(gòu)件基質(zhì)的基質(zhì)組成可跨越腔體構(gòu)件的厚度而變化。一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素的組成、分布和/或布置可跨越腔體構(gòu)件的厚度而變化。
[0051]腔體構(gòu)件的組成可相對(duì)于腔體構(gòu)件的軸線沿軸向或周向變化。腔體構(gòu)件基質(zhì)的基質(zhì)組成可相對(duì)于腔體構(gòu)件的軸線沿軸向或周向變化。一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素的組成、分布和/或布置可相對(duì)于腔體構(gòu)件的軸線沿軸向或周向變化。
[0052]腔體構(gòu)件可形成在芯體的上方、芯體上和/或其周圍。
[0053]腔體構(gòu)件可通過(guò)將導(dǎo)電性的復(fù)合材料操縱、加工、彎曲、卷繞、纏繞、涂覆、澆鑄、模制、浸漬、沉積或以其它方式施加到芯體的上方、芯體上和/或其周圍來(lái)形成。
[0054]腔體構(gòu)件可通過(guò)將導(dǎo)電性復(fù)合材料的帶、條、粗紗、箔片或薄片操縱、加工、彎曲、卷繞、纏繞或以其它方式施加到芯體的上方、芯體上和/或其周圍來(lái)形成。
[0055]腔體構(gòu)件可獨(dú)立于芯體而形成。
[0056]腔體構(gòu)件可遠(yuǎn)離芯體而形成。
[0057]腔體構(gòu)件可通過(guò)將導(dǎo)電性的復(fù)合材料操縱、加工、彎曲、卷繞、纏繞、涂覆、澆鑄、模制、浸漬、沉積或以其它方式施加到心軸的上方、心軸上和/或其周圍來(lái)形成。
[0058]腔體構(gòu)件可通過(guò)將導(dǎo)電性復(fù)合材料的帶、條、粗紗、箔片或薄片操縱、加工、彎曲、卷繞、纏繞或以其它方式施加到心軸的上方、心軸上和/或其周圍來(lái)形成。
[0059]—旦腔體構(gòu)件形成，則心軸可被移除并且腔體構(gòu)件可相對(duì)于芯體進(jìn)行裝配。腔體構(gòu)件可裝配到芯體的上方、芯體上和/或其周圍。腔體構(gòu)件可相對(duì)于芯體進(jìn)行冷裝配。
[0060]腔體構(gòu)件和芯體可一體地形成。
[0061]腔體構(gòu)件可包括金屬。例如，腔體構(gòu)件可包括銅、黃銅、金、銀、鋁、鐵、鋼和類似物中的至少一種。
[0062]腔體構(gòu)件可包括多個(gè)部分。腔體構(gòu)件的不同部分可被不同地配置。
[0063]腔體構(gòu)件的一部分可包括導(dǎo)電性的復(fù)合材料。
[0064]腔體構(gòu)件的一部分可包括除了所述導(dǎo)電性復(fù)合材料之外的材料。
[0065]腔體構(gòu)件可包括金屬部分。腔體構(gòu)件可包括由銅、黃銅、金、銀、鋁、鐵、鋼和類似物中的至少一種所形成的部分。
[0066]腔體構(gòu)件可包括由金屬形成的主體部分和由導(dǎo)電性復(fù)合材料形成的一個(gè)或多個(gè)端部部分。
[0067]腔體構(gòu)件可包括由導(dǎo)電性復(fù)合材料形成的主體部分和由金屬形成的一個(gè)或多個(gè)端部部分。
[0068]腔體構(gòu)件可包括單層。該層可通過(guò)將導(dǎo)電性復(fù)合材料的帶、條、粗紗、箔片或薄片操縱、加工、彎曲、卷繞、纏繞或以其它方式一次或多次地施加到芯體的上方、芯體上和/或其周圍來(lái)形成。
[0069]腔體構(gòu)件可包括多個(gè)層。每一層可通過(guò)將導(dǎo)電性復(fù)合材料的帶、條、粗紗、箔片或薄片操縱、加工、彎曲、卷繞、纏繞或以其它方式一次或多次地施加到芯體的上方、芯體上和/或其周圍來(lái)形成。
[0070]腔體構(gòu)件可包括第一層。第一層可包括導(dǎo)電性復(fù)合材料。
[0071]腔體構(gòu)件可包括第二層。
[0072]第二層可位于第一層的外部。
[0073]第一層可位于第二層的外部。
[0074]第一層可限定腔體構(gòu)件的內(nèi)表面。
[0075]第二層可限定腔體構(gòu)件的外表面。
[0076]使用包括第一層和第二層的腔體構(gòu)件可允許第一層和第二層的性能以至少一定程度的獨(dú)立性來(lái)選擇或變化。第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料可配置成給腔體構(gòu)件提供預(yù)定的電性能。例如，第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料可配置成給電磁場(chǎng)提供預(yù)定程度的約束。第二層可配置成給腔體構(gòu)件提供預(yù)定的機(jī)械性能(諸如預(yù)定的強(qiáng)度)。第二層可配置成承受預(yù)定的壓力、預(yù)定的力、預(yù)定的軸向拉力、預(yù)定的軸向壓縮、預(yù)定的彎曲應(yīng)力和類似物中的至少一種。
[0077]第二層可包括與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料不同的材料。
[0078]第二層可包括與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料相同的材料。
[0079]第二層可包括具有與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料不同組成的材料。
[0080]第二層可包括具有與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料相同組成的材料。
[0081 ] 第二層可包括復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括基質(zhì)和嵌入到基質(zhì)中的一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素。
[0082]第二層的復(fù)合材料的基質(zhì)可與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的基質(zhì)不同。
[0083]第二層的復(fù)合材料的基質(zhì)可與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的基質(zhì)相同。
[0084]第二層的復(fù)合材料的增強(qiáng)元素可與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的增強(qiáng)元素不同。
[0085]第二層的復(fù)合材料的增強(qiáng)元素可與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的增強(qiáng)元素相同。
[0086]第二層的復(fù)合材料的增強(qiáng)元素可由與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的增強(qiáng)元素不同的材料形成。
[0087]第二層的復(fù)合材料的增強(qiáng)元素可由與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的增強(qiáng)元素相同的材料形成。
[0088]第二層的復(fù)合材料的增強(qiáng)元素具有的濃度、密度和/或分布可與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的增強(qiáng)元素的濃度、密度和/或分布不同。
[0089]第二層的復(fù)合材料的增強(qiáng)元素具有的濃度、密度和/或分布可與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的增強(qiáng)元素的濃度、密度和/或分布相同。
[0090]第二層的復(fù)合材料的增強(qiáng)元素具有的取向可與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的增強(qiáng)元素的取向不同。
[0091]第二層的復(fù)合材料的增強(qiáng)元素具有的取向可與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的增強(qiáng)元素的取向相同。
[0092]第一層可通過(guò)將導(dǎo)電性復(fù)合材料的帶、條、粗紗、箔片或薄片操縱、加工、彎曲、卷繞、纏繞或以其它方式施加到芯體的上方、芯體上和/或其周圍來(lái)形成。
[0093]第二層可通過(guò)將導(dǎo)電性復(fù)合材料的帶、條、粗紗、箔片或薄片操縱、加工、彎曲、卷繞、纏繞、或以其它方式施加到第一層或位于第一層和第二層之間的第三層的上方、第一層或第三層上和/或其周圍來(lái)形成。
[0094]第一層的增強(qiáng)元素可沿著第一螺旋形軌跡而形成。第二層的增強(qiáng)元素可沿著不同于第一螺旋形軌跡的第二螺旋形軌跡而形成。第一和第二螺旋形軌跡可共享公共軸線。第一和第二螺旋形軌跡可以限定各自的切線，其中每條切線限定相對(duì)于公共軸線的不同角度。第一和第二螺旋形軌跡可以都是右旋軌跡或左旋軌跡。第一和第二螺旋形軌跡中之一可以是右旋軌跡，并且第一及第二螺旋形軌跡中之一可以是左旋軌跡。
[0095]第二層的復(fù)合材料的增強(qiáng)元素具有的取向可與第一層的導(dǎo)電性復(fù)合材料的增強(qiáng)元素的取向相同。
[0096]腔體構(gòu)件可包括位于腔體構(gòu)件的第一層和第二層之間的第三層。在第一層和第二層之間存在中間的第三層可用于將腔體構(gòu)件的第一層和第二層解耦，從而提高獨(dú)立性的程度，第一層和第二層的性能以所述獨(dú)立性的程度來(lái)選擇或變化。
[0097]第三層可以是電絕緣的。在第一層和第二層之間存在電絕緣的中間的第三層可用于將所述腔體構(gòu)件的第一層和第二層電解耦，從而提高第一層的電性能與第二層的性能(例如電性能和/或機(jī)械性能)解耦的程度。
[0098]第三層可包括與適于腔體構(gòu)件第一層和第二層中一者或兩者的基質(zhì)相同的材料。
[0099]第三層可以是復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括基質(zhì)和嵌入到基質(zhì)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素，例如一個(gè)或多個(gè)電絕緣的增強(qiáng)元素。
[0100]腔體構(gòu)件可包括與電絕緣層交替的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層和電絕緣層的構(gòu)造可被選擇成給電磁場(chǎng)提供預(yù)定程度的約束。導(dǎo)電層和電絕緣層的構(gòu)造也可以選擇成在一定的電磁場(chǎng)頻率下進(jìn)行反射。這種多層腔體構(gòu)件可相比單層腔體構(gòu)件或包括單一導(dǎo)電層和單一電絕緣層的腔體構(gòu)件會(huì)進(jìn)行更高的反射。導(dǎo)電層和電絕緣層的結(jié)構(gòu)可選擇成承受預(yù)定的壓力、預(yù)定的力、預(yù)定的軸向拉力、預(yù)定的軸向壓縮和/或預(yù)定的彎曲應(yīng)力中的至少一種。腔體構(gòu)件可限定針對(duì)電磁場(chǎng)的諧振腔，所述諧振腔延伸通過(guò)芯體并至少部分地延伸到由芯體所限定的流體流動(dòng)路徑內(nèi)。在使用中，腔體構(gòu)件可支持一種或多種電磁模式，每一種模式具有相關(guān)聯(lián)的諧振頻率和/或幅度，所述諧振頻率和/或幅度隨著諧振腔的幾何形狀以及存在于諧振腔內(nèi)的包括芯體材料的任何材料的介電常數(shù)以及存在于由芯體所限定的流體流動(dòng)路徑內(nèi)或流動(dòng)通過(guò)流體流動(dòng)路徑的流體的組成和/或流率而變化。
[0101]流體傳感器可配置成與流體流動(dòng)路徑內(nèi)的不同流體組成的預(yù)定范圍一起使用。流體傳感器例如可配置成與包括水、氣體和/或油的流體一起使用，其中流體的各組分可具有在O和100%之間的體積分?jǐn)?shù)。每種流體組成具有不同的介電常數(shù)。實(shí)際上，這意味著流體組成的預(yù)定范圍限定流體傳感器可在其內(nèi)操作的相應(yīng)的預(yù)定介電常數(shù)范圍。
[0102]流體傳感器可配置成在流體傳感器的預(yù)定電介電常數(shù)范圍內(nèi)防止一個(gè)或多個(gè)所選擇的模式從腔體構(gòu)件的內(nèi)部耦聯(lián)到芯體。
[0103]流體傳感器可配置成使得能夠從腔體構(gòu)件的內(nèi)部耦聯(lián)到芯體的模式具有在流體傳感器的預(yù)定電介電常數(shù)范圍內(nèi)的相應(yīng)諧振頻率，所述諧振頻率別小于在芯體內(nèi)針對(duì)相同模式的截止頻率。
[0104]芯體可以用作波導(dǎo)，用于將電磁能量以引導(dǎo)模式沿著芯體遠(yuǎn)離腔體構(gòu)件傳輸。每個(gè)引導(dǎo)模式將僅在高于截止頻率的頻率下在芯體內(nèi)傳播。換句話說(shuō)，芯體可以用作高通濾波器。在芯體內(nèi)每個(gè)模式的截止頻率是芯體的配置連同存在于由芯體所限定的流體流動(dòng)路徑內(nèi)和/或沿著流體流動(dòng)路徑流動(dòng)的任何材料的介電常數(shù)一起的函數(shù)。因此，選擇流體傳感器的配置，使得腔體構(gòu)件內(nèi)模式的諧振頻率保持低于芯體內(nèi)相同的模式的截止頻率可以防止模式沿著芯體傳播，并且可減少電磁能量沿著芯體從腔體構(gòu)件內(nèi)部的損耗。這是重要的，因?yàn)槿绻姶拍芰垦刂倔w從腔體構(gòu)件內(nèi)部的損耗過(guò)大，則在諧振腔內(nèi)根本不可能激發(fā)電磁模式，由此完全防止流體的組成和/或流率的測(cè)量。即使在諧振腔內(nèi)激發(fā)電磁模式，則沿著芯體從諧振腔損耗的電磁能量可能難以量化。這會(huì)降低通過(guò)其可測(cè)量腔體構(gòu)件內(nèi)電磁模式幅度的精確度。這依次會(huì)降低對(duì)流體流動(dòng)路徑內(nèi)的流體的組成和/或流率測(cè)量的精確度。因此，降低電磁能量沿著芯體從諧振腔的損耗可提高流體的組成和/或流率測(cè)量的精確度。另外，減少電磁能量從諧振腔的損耗可避免或至少部分地降低與其它附近的電子系統(tǒng)電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)。
[0105]腔體構(gòu)件可配置成控制由腔體構(gòu)件所限定的腔體內(nèi)的電磁能量的諧振頻率。
[0106]腔體構(gòu)件可配置成支持在腔體內(nèi)在預(yù)定的電磁能量頻率下的諧振模式。在使用中，電信號(hào)可從腔體構(gòu)件輸出。為了允許電信號(hào)的放大和/或處理，電信號(hào)具有在預(yù)定的頻率下或頻率的預(yù)定范圍內(nèi)的諧振頻率會(huì)是重要的。
[0107]可在腔體構(gòu)件內(nèi)激發(fā)不同的模式。這種模式的諧振頻率會(huì)彼此接近，并且會(huì)對(duì)于由芯體所限定的流體流動(dòng)路徑內(nèi)流體介電常數(shù)的變化具有不同的靈敏度。當(dāng)由這種流體傳感器測(cè)量電響應(yīng)時(shí)，這可能會(huì)由于在與不同模式相關(guān)聯(lián)的電響應(yīng)上的諧振之間的重疊導(dǎo)致與數(shù)據(jù)解釋相關(guān)的問(wèn)題。電磁能量在腔體內(nèi)的諧振頻率可被控制，以便減少在與不同模式相關(guān)聯(lián)的電響應(yīng)上的不同諧振之間的重疊。這可簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)解釋。這依次會(huì)提高流體的組成和/或流率測(cè)量的精確度。這可用于產(chǎn)生針對(duì)具體應(yīng)用定制的流體傳感器，例如以便產(chǎn)生下述流體傳感器，針對(duì)其在與不同模式相關(guān)聯(lián)的電響應(yīng)上的諧振之間的重疊對(duì)于在流體流動(dòng)路徑中的給定范圍內(nèi)的流體組成和/或流率而言被最小化。
[0108]腔體構(gòu)件可配置成將由腔體構(gòu)件所限定的腔體內(nèi)的電磁能量的第一諧振頻率與腔體內(nèi)的電磁能量的第二諧振頻率分離。
[0109]腔體構(gòu)件的復(fù)合材料的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電性的增強(qiáng)元素的取向可選擇成控制由腔體構(gòu)件所限定的腔體內(nèi)的電磁能量的諧振頻率。
[0110]包括嵌入到電絕緣基質(zhì)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電性的增強(qiáng)元素的復(fù)合材料的電導(dǎo)率主要沿著一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素的方向。因此，選擇一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素的方向至少部分地抑制在其它方向上的電流流動(dòng)，通?？蓪㈦娏髁鲃?dòng)的方向限制到一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)元素的方向。這可具有抑制腔體構(gòu)件內(nèi)電磁模式的效果，因?yàn)樵谇惑w構(gòu)件