實踐方案。然后導(dǎo)電背景體優(yōu)選為由相同的金屬形成來確保傳感器的位置處和管線其他位置處的管道內(nèi)部條件相同。
[0043]可替換地，電極可以被安裝到電絕緣管狀支撐體，導(dǎo)電管狀體被支撐以便覆蓋絕緣管狀支撐體。因此在該方法中，具有兩個疊加的管狀體，電絕緣管狀體是更靠內(nèi)的那個。該方法適于工藝管道由電絕緣材料形成的應(yīng)用，其中電絕緣管狀支撐體優(yōu)選由相同的電絕緣材料形成。
[0044]作為通常為管狀的幾何形狀的替代，導(dǎo)電背景體還可以包括導(dǎo)電棒或?qū)щ姲鍫铙w。
[0045]不管導(dǎo)電背景體的基本幾何形狀和結(jié)構(gòu)如何，傳感器優(yōu)選被配置為使得當(dāng)被組裝為工藝設(shè)備的一部分(例如在管狀傳感器的情形中作為工藝管線的一部分)時，該導(dǎo)體背景體與實際工藝設(shè)備電絕緣。這降低了干擾信號對測量的耦合。
[0046]在上面，根據(jù)本發(fā)明的裝置僅經(jīng)由傳感器的性能限定。本發(fā)明的設(shè)備方面還可以被實施為更完整的測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)被實施為裝置，該裝置包括:除了這樣的傳感器之外，還有至少一個存儲器、以及與所述至少一個存儲器聯(lián)接的至少一個處理器；其中所述至少一個存儲器包括程序代碼指令，當(dāng)其由至少一個處理器執(zhí)行時，使得該裝置來執(zhí)行如下步驟:提供針對多對接觸元件組確定關(guān)注電氣量的目標(biāo)域數(shù)學(xué)模型；調(diào)整該數(shù)學(xué)模型，從而減小關(guān)注電氣量的測量值和由該數(shù)學(xué)模型確定的值之間的差異；以及基于調(diào)整后的數(shù)學(xué)模型確定介電常數(shù)的分布。
[0047]存儲器、處理器以及程序代碼可以基本根據(jù)電數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域、特別根據(jù)電容層析成像ECT領(lǐng)域的理念配置。例如，至少一個存儲器和至少一個處理器可以被實施成一個或多個計算機(jī)的形式，其中合適的計算機(jī)程序代碼被安裝用于執(zhí)行所述的方法步驟。除了傳感器以及至少一個存儲器和處理器之外，所述裝置還可包括例如執(zhí)行實際測量所需的任何元件。自然，這樣完整的測量系統(tǒng)還可包括用于將系統(tǒng)的不同部件連接在一起的任何有線或其他連接裝置，以便例如能夠通過所述至少存儲器接收測量結(jié)果，以及另一方面能夠通過所述一個或多個計算機(jī)控制測量元件。
【附圖說明】
[0048]以下將參考附圖來描述本發(fā)明，在附圖中:
[0049]圖1示出具有帶有電極布置的電絕緣支撐體的傳感器示意性截面圖；
[0050]圖2示出具有帶有電極布置的導(dǎo)電支撐體的傳感器示意性截面圖；
[0051]圖3是示出用于調(diào)查目標(biāo)域中介電常數(shù)的方法的流程圖；
[0052]圖4示出另一類型傳感器的示意性側(cè)視圖；
[0053]圖5示出又一類型傳感器；
[0054]圖6示出傳感器結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)視圖；
[0055]圖7示出傳感器結(jié)構(gòu)的三維視圖；
[0056]圖8示出用于確定目標(biāo)域中介電常數(shù)的完整系統(tǒng)的示例；
[0057]圖9示出由本發(fā)明提供的靈敏度改進(jìn)的示例。
【具體實施方式】
[0058]圖1的傳感器10包括形成支撐體的電絕緣管道1的截面，八個電極2被附接在支撐體的外表面，用于執(zhí)行目標(biāo)域3中的一個或多個電容依賴電氣量的測量，目標(biāo)域3包括工藝管道1的內(nèi)部體積和管道壁。因此，在圖1的示例中，目標(biāo)域3的邊界與管道1的外表面以及其上電極2的內(nèi)表面一致?？商鎿Q地，電極可以至少部分地嵌入管道壁中。
[0059]電絕緣管道1由筒狀(管狀)金屬鞘5圍繞，包括從該鞘徑向延伸到管道1的外表面的凸緣6。金屬鞘5充當(dāng)屏障來將電極和目標(biāo)域的系統(tǒng)與其環(huán)境隔開。進(jìn)一步地，在電極之間延伸的凸緣6阻止了相鄰電極經(jīng)由電絕緣管道的外部彼此“看到”。由此，電極的測量區(qū)被限定為電絕緣管道1和它的內(nèi)部體積。此外，凸緣5在它們位于管道1的外表面上的端部具有橫向延伸部。
[0060]圖1示出傳感器被安裝為工藝管道一部分的情況。管道1的內(nèi)部體積被流過該管道的液體工藝材料4填充。固體外部物質(zhì)7的集群沿著液體流漂流。通過確定目標(biāo)域中的介電常數(shù)，能夠針對目標(biāo)域中出現(xiàn)的材料得出結(jié)論，并且因此確定目標(biāo)域中出現(xiàn)不同的材料4、7。在另一個示例應(yīng)用中，所述介電常數(shù)信息能夠用來確定目標(biāo)域中材料的濕度。這樣的材料可以例如為粉末的形式，一個具體的例子為奶粉。
[0061]用于調(diào)查目標(biāo)域中的介電常數(shù)的傳感器和測量設(shè)置的可替換示例在圖2中示出。作為與圖1比較的基本差異，圖2的傳感器20包括導(dǎo)電管道11的截面，導(dǎo)電管道11例如由某些金屬形成。從測量電容依賴電氣量值的角度來看，導(dǎo)電管道需要電極12直接接觸管道內(nèi)部體積。在這種情況下，其中待進(jìn)行測量的目標(biāo)域13由電極和導(dǎo)電管道內(nèi)表面18本身限定。此外，由于管道11的導(dǎo)電材料，每個電極借助位于電極和管道壁之間的薄電絕緣層15電絕緣。電極12可以位于形成在管道內(nèi)表面的空腔中，使得在電極之間，管道壁形成分隔相鄰電極的分隔壁16，從而在電容測量中，相鄰電極彼此不能直接“看到”，而僅能經(jīng)由管道內(nèi)部體積“看到”。
[0062]另外在圖2中示出的情況下，固體外部物質(zhì)17的集群沿著在管道內(nèi)部體積流動的液體工藝材料14漂流。
[0063]圖1和2中，分別有八個和十個電極被安裝在管道上。然而，這些僅為舉例，而并不是將本發(fā)明的應(yīng)用限制到任何數(shù)量的電極適于被配置來允許測量電極之間的電容或其他電容依賴電氣量。此外，圖1和2示出工藝管道和僅有一個電極環(huán)的橫截面視圖，因此涉及二維目標(biāo)域。然而，通過將電極布置成沿著工藝管道軸向的數(shù)個環(huán)或?qū)?，則能夠測量和監(jiān)控三維目標(biāo)域。
[0064]為了執(zhí)行實際測量，圖1傳感器中的金屬鞘5及其凸緣6，以及圖2傳感器中的金屬管道11被聯(lián)接到充當(dāng)激發(fā)信號的交流電壓νΑε。為此，可以有附接到金屬鞘5和金屬管道11的任何合適的連接器(沒有在圖1和2中示出)。進(jìn)而，每個電極2、12經(jīng)由電流測量電路(在圖2中，為了畫面的清楚起見，其僅針對一個電極示出)被連接到參考DC電壓VDC。該測量連接允許經(jīng)由電流測量間接地測量由成對的導(dǎo)電金屬鞘5或金屬管道11以及電極2、12形成的電容器的電容。換句話說，當(dāng)激發(fā)電壓信號已知時，每個電容器的電容可以通過測量的響應(yīng)電流信號IAC計算。
[0065]盡管為了使得畫面清晰沒有在圖1和2中示出，但是優(yōu)選具有附加的導(dǎo)電屏障放置于電極2、12和金屬鞘5(圖1)或金屬管道11(圖2)之間。這樣的導(dǎo)電屏障形成電極和金屬鞘或金屬管道之間的等電位面，并且阻止電極和鞘/管道經(jīng)由它們之間的區(qū)域彼此直接“看到”。這樣的附加屏障的理念，可應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的任何傳感器配置，如圖6中所不ο
[0066]作為對電容器的實際電容的替代，在某些應(yīng)用中確定其他一些與電容成比例的關(guān)注電氣量可能是足夠的，例如，僅為響應(yīng)電流信號^的幅值或相位。
[0067]電容，或者其他一些與電容成比例的關(guān)注電氣量，自然地依賴目標(biāo)域中的介電常數(shù)分布。因此，電容測量提供了關(guān)于該介電常數(shù)分布的信息，進(jìn)而，如上所述，這可以被用來得出關(guān)于目標(biāo)域中材料情況的結(jié)論。
[0068]在實踐中，材料的介電常數(shù)一般為復(fù)數(shù)賦值量，因此具有實部和虛部。當(dāng)在AC條件下觀測時，材料的復(fù)數(shù)介電常數(shù)影響響應(yīng)電流的幅值和相位。僅測量電流的幅值則僅給出與介電常數(shù)的實部有關(guān)的信息，而相位信息將測量關(guān)聯(lián)到介電常數(shù)的復(fù)數(shù)部分。另一方面，復(fù)數(shù)介電常數(shù)意味著電容也是復(fù)數(shù)量。作為關(guān)注問題，如果供應(yīng)的和測量的信號的相位和幅值信息都被考慮，那么也能夠估計目標(biāo)域內(nèi)的電導(dǎo)率分布。當(dāng)要測量相位信息時，優(yōu)選使用正弦供電電壓。
[0069]除了通過使用金屬鞘5或金屬管道11作為激發(fā)接觸元件和使用電極2作為響應(yīng)接觸元件對關(guān)注電氣量進(jìn)行測量之外，還可以分別對于使用每個電極作為激發(fā)接觸元件反復(fù)執(zhí)行測量。作為一般的規(guī)則，如果在測量系統(tǒng)中有N個接觸元件(導(dǎo)電背景體加上N-1個電極)，就能夠確定出Ν*(Ν-1)/2個獨(dú)立的電容值。
[0070]另一方面，在圖1和2示出的情況下，電流測量僅對成對的導(dǎo)電背景體和單個的電極執(zhí)行?？商?