[发明专利]光探针窗口的声学清洁

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量仪器的清洁系统，该测量仪器测量包含于管或容器中流体介质的选定特性，特别地用于水、油和/或气体流动的光学测量探针。更具体而言，本发明涉及一种通过主动移除沉积物而清洁位于流体介质中的光学测量探针前方的窗口的系统。

背景技术

在执行诸如水、油和/或气体流动的多相流动的测量中，熟知问题在于在与流动接触的探针表面上形成沉积物。对于光探针尤为如此，例如在流动中执行荧光测量，因为该探针包括朝向流动的透明窗口。如果此窗口被沉积物覆盖，在可继续测量之前，必须进行清洁。这种清洁可通过从流动中移除探头而进行，但是这可能是不实用的且耗时的，在某些情况下，需要局部关闭该系统。

已提出若干建议来原位且甚至在操作期间清洁该窗口。在EP1480764中讨论了一种方案，其中使用光学系统，其发出激光脉冲以能移除沉积物。与该EP公开物相关的问题在于以某些流体类型出现的某些软沉积物不能由激光脉冲移除。因此，必须在适当间隔移除探头以进行清洁。

由Dr.Jens Bublitz等人在2005年11月23至24日的第7次油包水监测讲习班(Oil-in-Water Monitoring Workshop)中公开的“Adaptation of approved laser-induced time-resolved fluorescence spectroscopy in offshore applications：Experience of 24 months measurements in produced water”中讨论了另一方案。在此公开物中描述了测试，其中使用振动从用于执行荧光测量的光纤前方的窗口移除沉积物。测试了这两种方案。第一种使用耦合到检测头的换能器使得纤维和窗口经受振动。因而具有某些实际问题，诸如窗口丢失且实际上Bublitz等人发现了下面的方案：窗口胶合到头部中的凹口内且向窗口施加空气射流以辅助沉积物移除。后者是不实用的，因为根据该公开物，其需要在管中的第二开口，此外，可能会干扰或限制流动。这个方案的另一问题在于光纤可受到振动损坏。

在美国申请2002/0167664中示出类似布置，其中由在传感器头部中在光学部件与窗口之间的压电环元件提供振动。这使得探头复杂且在故障情况下必需取回该探针。变化的物理环境(例如，变化的温度和压力)也可表现对美国申请2002/0167664中所描述的设计的显著限制。

一种根据Bublitz等人的公开物的替代方案合并了声换能器，声换能器使其声能自管中的另一位置对准探头。这也需要在管壁中的两个开口，这可为不实用的，需要特殊物理布置或限制定位探针的自由度以及干扰或限制管中流体流动。

专利申请WO 2008/015390描述了光学界面元件和整合了高功率声谐振器的光学系统的原理和实施例，其中高功率声谐振器可用于通过向光学界面元件上传输声振动而利用声波清洁该光学界面元件。在需要高能声振动来清洁该光学界面元件(例如，在高压)的应用中，光学界面元件与声谐振器的完全整合可导致光学界面元件的物理腐蚀，而无论使用什么材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单方案从光学测量探针窗口移除沉积物而不会损坏其中的光波导或者其它器械，且无需使测量探针的安装和操作复杂化的额外开口或周围系统。

使用上文所述的系统达成这个目的，该系统的特征如在所附独立权利要求中所述。

因此，本发明提供一种系统，其中声波沿着探针轴杆传递到探头。优选地，信号从探头通过一构件传输到流体外的仪器，该构件与声振动声绝缘，优选地在传输声振动的构件内同轴地布置。

附图说明

将在下文中参看附图来描述本发明，附图以实例的方式示出本发明。

图1示出根据本发明的系统。

图2示出图1所示的系统的探头部段的一实施例。

图3示出图1所示的系统的探头部段的优选实施例。

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及探针1，探针1穿透管壁或容器6。探针具有：探头2，其提供(例如)在包含于管或容器6中的介质中的光学测量，以及在相反端部具有安装器件7和用于相关仪器的连接器件和控制器件。管或容器6可为任何类型，其包含流体，如水、油、气体等的混合物，其中需要执行测量且特别地如果在探头上有沉积物的风险，会干扰待执行的测量。在图1中，在壁中提供额外开口9，例如，用于检查目的。