Датчик пузырьков

Датчики пузырьков используются для обнаружения пузырьков в трубках , заполненных жидкостью . Они играют жизненно важную роль во многих областях, включая медицинские технологии , управление технологическими процессами , фармацевтику и нефтяную промышленность . Наиболее распространенными типами используемых датчиков являются ультразвуковые или конденсаторные .

Ультразвуковые датчики

Ультразвуковые датчики используют два метода обнаружения пузырьков. Один метод включает передачу звуковых волн от датчика через жидкость ко второму датчику, который обнаруживает волны. Второй метод предполагает использование импульсно-эхо-сигнала : звуковые волны передаются жидкости, отражаются и принимаются тем же передатчиком, который их послал. В обоих этих методах пузырьки будут влиять на скорость, затухание и рассеяние звука, поэтому их легко обнаружить. ^{[ 1 ]}

Емкостные датчики

Емкостные датчики благодаря простоте изготовления и возможности минимизации нашли применение во многих отраслях промышленности. Их можно эффективно спроектировать на печатной плате . ^{[ 2 ]} Конденсатор состоит из двух параллельных электродов, емкость которых рассчитывается как

С =εА/д (1)

Где ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрической среды, A — площадь поперечного сечения электродов, d — расстояние между ними. Жидкости имеют более высокую диэлектрическую проницаемость, чем газ; когда пузырь воздуха находится в трубке, заполненной жидкостью, емкость уменьшается, а выходное напряжение возрастает. ^{[ 3 ]} Размер пузырька обратно пропорционален измеренной емкости. В таблице 1 приведены характеристики емкостного датчика по результатам исследования. ^{[ 4 ]}

Емкость (нФ)	Диаметр воздушного пузыря (мм)	Выходное напряжение (мВ)
43.50	0	18.60
42.63	0.82	20.30
42.54	1.00	22.01
41.07	2.97	40.50
40.44	3.55	43.70
39.38	4.00	47.90

Таблица 1. Характеристики емкостных датчиков

Использование в экстракорпоральных системах кровообращения.

При различных медицинских процедурах с использованием экстракорпоральных контуров крови (ECBC) обнаружение пузырьков воздуха в крови имеет жизненно важное значение для безопасности пациента. ^{[ 5 ]} Пузырь воздуха в артерии, снабжающей кровью сердце или мозг, может привести к серьезной травме или смерти. В ECBC датчик пузырьков размещается на артериальном насосе, подающем кровь к сердцу. В зависимости от размера обнаруженного пузырька насос будет реагировать по-разному. Датчики позволяют оператору установить порог размера обнаруживаемых пузырьков. Если пузырьки ниже порогового значения, это отображается пользователю как активность микропузырьков. При обнаружении пузырька, равного или превышающего пороговое значение, генерируется звуковой и визуальный сигнал тревоги и артериальный насос останавливается, что фактически прекращает искусственное кровообращение . Оператор должен идентифицировать и удалить пузырь, прежде чем можно будет восстановить байпас. ^{[ 6 ]}

Ссылки

^ В. Н. Бостром, Д. Д. Гриффин, Р. Л. Кляйнберг и К. К. Лян, «Ультразвуковой датчик точки пузырька нефтяных жидкостей в отдаленных и агрессивных средах», Measurement Science and Technology, vol. 16, стр. 2336-2343, 2005.
^ TV Quoc, TP Quoc и TC Duc, «Емкостный датчик на основе технологии печатных плат для воздуха», в IEEE SENSORS 2014 Proceedings. ИИЭР, 2014.
^ Н. П. Черемисиноф, Энциклопедия механики жидкости: том 1, «Явления и измерения потока», Хьюстон, Техас.
^ МГА Ахмед, А. Б. Адам и Дж. О. Деннис, «Конденсаторное устройство для мониторинга воздушных пузырьков», Международный журнал электротехники и компьютеров IJECS, том. 9, нет. 10, стр. 12–15, 2009.
^ Баджаруддин, Нур Чолис; Прияна, Йога; Кусприянто, Кусприянто (март 2013 г.). «Отказоустойчивый датчик пузырьков воздуха с использованием метода тройного модульного резервирования» . Телкомника (Телекоммуникационная вычислительная электроника и управление) . 11 (1): 71–78. дои : 10.12928/telkomnika.v11i1.884 .
^ П. Кей и К.М. Мунш, Методы экстракорпорального кровообращения, CRC Press, 2004.

[1] В. Н. Бостром, Д. Д. Гриффин, Р. Л. Кляйнберг и К. К. Лян, «Ультразвуковой датчик точки пузырька нефтяных жидкостей в отдаленных и агрессивных средах», Measurement Science and Technology, vol. 16, стр. 2336-2343, 2005.

[2] TV Quoc, TP Quoc и TC Duc, «Емкостный датчик на основе технологии печатных плат для воздуха», в IEEE SENSORS 2014 Proceedings. ИИЭР, 2014.

[3] Н. П. Черемисиноф, Энциклопедия механики жидкости: том 1, «Явления и измерения потока», Хьюстон, Техас.

[4] МГА Ахмед, А. Б. Адам и Дж. О. Деннис, «Конденсаторное устройство для мониторинга воздушных пузырьков», Международный журнал электротехники и компьютеров IJECS, том. 9, нет. 10, стр. 12–15, 2009.

[5] Баджаруддин, Нур Чолис; Прияна, Йога; Кусприянто, Кусприянто (март 2013 г.). «Отказоустойчивый датчик пузырьков воздуха с использованием метода тройного модульного резервирования» . Телкомника (Телекоммуникационная вычислительная электроника и управление) . 11 (1): 71–78. дои : 10.12928/telkomnika.v11i1.884 .

[6] П. Кей и К.М. Мунш, Методы экстракорпорального кровообращения, CRC Press, 2004.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]