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在临床医学和生物学研究中,经常会遇到需要精确测量流体的情况,例如定量输血、生物微流体样品检测等。流动中的气泡无疑会干扰流体的作用,尤其是在微流体处理的情况下。由于气泡的产生受多方面因素的影响,比如泵送驱动、路径的压力差、液面内外的压力不同等,因此气泡很难被避免和消除。目前,许多技术被应用于检测管内微气泡,如电容检测、光电检测、超声波检测等。其中基于超声波原理的超声气泡传感器具有良好的定向和穿透能力,而且易于获取、精度更高,是检测管中气泡的良好选择。

图1.超声波气泡传感器应用于输液泵中
超声波在均匀的介质内直线传播,但到达界面或者不同介质时会发生反射和折射,并服从与几何光学类似的反射、折射定律,当超声波在介质内进行传播时,会伴随着衰减,超声衰减可分为三种类型:扩散衰减、吸收衰减和散射衰减。而管中的气泡会导致后两种衰减,超声波气泡传感器就是基于超声波传输介质衰减原理。水和空气的特征声阻抗分别为1.5*106 kg/m²、430kg/m²,如果超声波从水中入射到空气中,则界面声强反射比为0.999,而声强透射比为0.001,也就是说,当超声波从水入射到空气中时,几乎所有的能量都在边界表面上被反射掉。在超声波气泡传感器中,在管道的一侧发射超声波,经过管道的超声波在另一侧被接收,一旦气泡出现在液体中,接收端接收到的超声波能量就会显著降低,然后将这一信号反馈出来,从而达到检测液路中气泡的目的。

图2.超声气泡探测器
北京东方金荣超声电器有限公司在超声波气泡传感器领域已有近40年的行业经验,是一家以研发、生产和销售基于压电与超声波技术产品的国家高新技术企业。北京东方金荣为广大客户提供非接触式超声波气泡传感器、工业型超声波气泡传感器、模拟型超声波气泡传感器以及金属管超声波气泡传感器等多种超声波气泡探测传感器。另外还提供定制化服务,可支持不同直径以及管路材质。