Датчики пузырьков используются для обнаружения наличия пузырьков в трубках, заполненных жидкостью . Они играют важную роль во многих областях, включая медицинские технологии , управление процессами , фармацевтику и нефтяную промышленность . Наиболее распространенным типом используемых датчиков являются ультразвуковые или конденсаторные .
Ультразвуковые датчики используют два метода для обнаружения пузырьков, один метод включает передачу звуковых волн от преобразователя через жидкость ко второму преобразователю, который обнаруживает волны. Второй метод включает импульс-эхо , звуковые волны передаются в жидкость, отражаются и принимаются тем же передатчиком, который их послал. В обоих этих методах пузырьки будут оказывать влияние на скорость, затухание и рассеивание звука, поэтому их легко обнаружить. [1]
Емкостные датчики благодаря простоте изготовления и возможности минимизации нашли применение в ряде отраслей промышленности, их можно эффективно проектировать на печатной плате . [2] Конденсатор состоит из двух параллельных электродов с емкостью, вычисляемой как,
С = εА/d (1)
Где ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрической среды , A — площадь поперечного сечения электродов, а d — расстояние между ними. Жидкости имеют более высокую диэлектрическую проницаемость, чем газ; когда воздушный пузырек находится в заполненной жидкостью трубке, емкость уменьшается, а выходное напряжение увеличивается. [3] Размер пузырька обратно пропорционален измеренной емкости. В таблице 1 показан пример характеристик конкретного исследуемого емкостного датчика. [4]
Таблица 1. Пример характеристик конкретного емкостного датчика
В различных медицинских процедурах, использующих экстракорпоральные кровяные контуры (ЭККК), обнаружение пузырьков воздуха в крови имеет жизненно важное значение для безопасности пациента. [5] Воздушный пузырь в артерии, которая снабжает кровью сердце или мозг, может привести к серьезным травмам или смерти. В ЭККК датчик пузырьков размещается на артериальном насосе, который снабжает кровью сердце. В зависимости от размера обнаруженного пузырька насос будет реагировать по-разному. Датчики позволяют оператору устанавливать пороговое значение размера для 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 работу сердечно-легочного шунтирования . Оператор должен идентифицировать и удалить пузырь, прежде чем шунтирование может быть возобновлено. [6]