低温多相质量流量计

Tech4Imaging, LLC在过去几年中研究、开发和测试了一种基于电容的新型低温多相流量计。该设计最早在檀香山举行的CEC/ICMC’23会议上展示，能够在各种流速、体积分数和流动状态下实现高精度测量。这一发展过程中克服了若干重大的技术障碍。

 

Tech4Imaging的待批专利质量流量计基于流体通过传感器时的电容流信号的互相关。通过互相关测量流速，需要开发每秒可采集超过20,000帧的超高速数据处理架构。该仪器根据液相和气相低温工质之间的介电常数差异，测量区域内的液体体积分数。体积分数随后依据各相在测量温度下的密度转换为质量分数。利用质量分数和流速，即可计算质量流量。

Tech4Imaging的基于电容的质量流量计。

参数与测试范围

Tech4Imaging低温流动回路

低温多相校准流动回路

为了校准和验证流量计，Tech4Imaging公司建造了一个多相低温流动回路。该系统是Tech4Imaging的一项重要研发，能够独立调节流速和体积分数，从而实现多种流体流动条件。该仪器和流动回路已经在液氮（LN₂）中进行了广泛测试，当前正在进行液氢（LH₂）的测试。未来还计划适配其他低温工质，如液氧（LOX）或液态甲烷。总结流动回路建造、总体测试方案及结果的论文即将发表在《IOP会议系列：材料科学与工程，低温工程进展》期刊上。

低温多相质量测量

Tech4Imaging位于低温学研究的前沿。Tech4Imaging的另一项主要技术——电容体积层析成像（ECVT），能够记录多相混合物的图像和相分布数据。Tech4Imaging最近将此技术应用于微重力环境下的质量测量研究。

 

在微重力条件下，推进剂等流体难以保持一致、易于测量的液位状态，这限制了测量储罐中剩余流体量的技术，而这一参数对长期太空任务至关重要。传统方法在精度、可靠性和响应时间方面存在严重缺陷，而ECVT则显示出极大的潜力来解决这些问题。在即将发表在《Cryogenics》和《Sensors》期刊的一系列论文中，Tech4Imaging将展示一种原型传感器的构建和测试，以及利用成像技术和新开发的机器学习算法来提高重建质量分数精度的多种方法。

 

电容技术在低温领域具有许多优势，例如非侵入性、无害性、快速响应和高度灵敏性。Tech4Imaging希望利用其新开发的技术继续推动低温流体动力学研究的边界。