JPH0145576B2 - - Google Patents
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- JPH0145576B2 JPH0145576B2 JP56077330A JP7733081A JPH0145576B2 JP H0145576 B2 JPH0145576 B2 JP H0145576B2 JP 56077330 A JP56077330 A JP 56077330A JP 7733081 A JP7733081 A JP 7733081A JP H0145576 B2 JPH0145576 B2 JP H0145576B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency spectrum
- discontinuum
- flow
- unknown
- reflected ultrasound
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/032—Analysing fluids by measuring attenuation of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02836—Flow rate, liquid level
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02854—Length, thickness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は流体の流れのなかの不連続部を識別す
る技術に関する。
る技術に関する。
流れのなかの小さな不連続部の検出は可能であ
る。この種の検出装置はAbtsの米国特許4112773
号、Abtsの米国特許出願951164号(1978年10月
16日出願)、Abtsの米国特許出願31066号(1979
年4月18日)に詳しく述べられている。
る。この種の検出装置はAbtsの米国特許4112773
号、Abtsの米国特許出願951164号(1978年10月
16日出願)、Abtsの米国特許出願31066号(1979
年4月18日)に詳しく述べられている。
さらに、不連続部の種類も識別できることが望
ましい。大きな固形物の超音波反射波には特異の
特性があることが知られている。
ましい。大きな固形物の超音波反射波には特異の
特性があることが知られている。
我々の見出したところによれば、流れのなかの
未知の不連続部から反射した超音波信号について
その周波数スペクトルを求め、このスペクトルを
既知の不連続部のスペクトルと比較することによ
つて、流体中の異種の不連続部の識別を行うこと
ができる。実施例では、未知の不連続部の超音波
反射信号をデジタル・ワードに変換し、このデジ
タルワードのうち未知の不連続部を表わす部分を
高速フーリエ変換にて周波数スペクトルに変換す
る。それからその周波数スペクトルをデイプレイ
表示する。
未知の不連続部から反射した超音波信号について
その周波数スペクトルを求め、このスペクトルを
既知の不連続部のスペクトルと比較することによ
つて、流体中の異種の不連続部の識別を行うこと
ができる。実施例では、未知の不連続部の超音波
反射信号をデジタル・ワードに変換し、このデジ
タルワードのうち未知の不連続部を表わす部分を
高速フーリエ変換にて周波数スペクトルに変換す
る。それからその周波数スペクトルをデイプレイ
表示する。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第1図に不連続部識別装置10を示す。この
装置10では貫孔通14を有する流れの室12を
使用する。この室12に超音波送受信器16を取
り付け、超音波パルスが孔14を横切るようにす
る。このような室や送受信器についてはAbtsの
米国特許4112773号、Abtsの米国特許出願951614
号および31066号に記載されている。
る。第1図に不連続部識別装置10を示す。この
装置10では貫孔通14を有する流れの室12を
使用する。この室12に超音波送受信器16を取
り付け、超音波パルスが孔14を横切るようにす
る。このような室や送受信器についてはAbtsの
米国特許4112773号、Abtsの米国特許出願951614
号および31066号に記載されている。
送受信器16は増幅器18に電気接続される。
増幅器18としては、本願出願人であるMicro
Pure Systems社製のMCM1100モニターが使用
できる。増幅器18の出力信号は100MHzのアナ
ログ/デジタル変換器20
(Biomation8100Transit Recorder)に入力され
る。変換器20はインターフエイス・ユニツト2
2(Dynetech Magnetic Tape Interface)を介
して磁気テープレコーダ24に接続する。レコー
ダ24は前段部としてバツフア・メモリ・ユニツ
ト26フオーマツト制御ユニツト28を有する。
インターフエイス・ユニツト22の出力信号はバ
ツフア・メモリ・ユニツト26に送られ、ついで
フオーマツト制御ユニツト28に送られる。フオ
ーマツト制御ユニツト28の出力は磁気テープ記
録ヘツド30に入力される。レコーダ24として
はKennedy Model9300テープ・レコーダが使用
できる。前段部としてはKennedy Model9217B
バツフアメメモリとKennedy Model9218フオー
マツト制御ユニツトが適している。
増幅器18としては、本願出願人であるMicro
Pure Systems社製のMCM1100モニターが使用
できる。増幅器18の出力信号は100MHzのアナ
ログ/デジタル変換器20
(Biomation8100Transit Recorder)に入力され
る。変換器20はインターフエイス・ユニツト2
2(Dynetech Magnetic Tape Interface)を介
して磁気テープレコーダ24に接続する。レコー
ダ24は前段部としてバツフア・メモリ・ユニツ
ト26フオーマツト制御ユニツト28を有する。
インターフエイス・ユニツト22の出力信号はバ
ツフア・メモリ・ユニツト26に送られ、ついで
フオーマツト制御ユニツト28に送られる。フオ
ーマツト制御ユニツト28の出力は磁気テープ記
録ヘツド30に入力される。レコーダ24として
はKennedy Model9300テープ・レコーダが使用
できる。前段部としてはKennedy Model9217B
バツフアメメモリとKennedy Model9218フオー
マツト制御ユニツトが適している。
コンピユータ32はレコーダ24の磁気テープ
に記録された情報を読み取る。コンピユータ32
にはライトペン付のグラフイツクターミナル34
(デイスプレイ)が設けられている。コンピユー
タ32としてはVTグラフイツク・ターミナル付
のPDP11/40コンピユータが適している。
に記録された情報を読み取る。コンピユータ32
にはライトペン付のグラフイツクターミナル34
(デイスプレイ)が設けられている。コンピユー
タ32としてはVTグラフイツク・ターミナル付
のPDP11/40コンピユータが適している。
動 作
未知の不連続部を含む流体が室12の孔14を
通過する、不連続部の大きさは例えば1〜2ミク
ロン程度である。Abtsの米国特許4112773号や
Abtsの米国特許出願951614号、31066号に詳述さ
れているように、送受信器16は一連の超音波パ
ルスを流れを横切る方向に送出し、反射したパル
ス受信する。第2a図に反射パルス信号の一例を
示す。両端にある大きなピーク40は、超音波パ
ルスが孔14の両壁面(手前と向いの2つの壁
面)で反射したためのものである。中央のピーク
42が流れの不連続部による反射を表わしてい
る。このような反射信号が増幅器18に送られ
る。
通過する、不連続部の大きさは例えば1〜2ミク
ロン程度である。Abtsの米国特許4112773号や
Abtsの米国特許出願951614号、31066号に詳述さ
れているように、送受信器16は一連の超音波パ
ルスを流れを横切る方向に送出し、反射したパル
ス受信する。第2a図に反射パルス信号の一例を
示す。両端にある大きなピーク40は、超音波パ
ルスが孔14の両壁面(手前と向いの2つの壁
面)で反射したためのものである。中央のピーク
42が流れの不連続部による反射を表わしてい
る。このような反射信号が増幅器18に送られ
る。
増幅器18により第2a図の信号は増幅され、
この増幅信号がアナログ/デジタル変換器20に
送られる。変換器20は信号をデジタル信号に変
換する。この変換において、アナログ信号はその
X軸に沿つて2048の点においてサンプルされる。
各サンプリングにおいて、各データ要素の大きさ
としてY方向に256レベルのひとつがつくられる。
この256固のレベルはデジタル電圧でのスケール
であり、各データはそのサンプル点におけるアナ
ログ信号の実際の電圧レベルに最も近いレベルと
して与えられる。この結果、デジタル信号は2048
個のデータ要素から成り、アナログ信号をよく近
似したものとなる。いくつかの代表的なデータ要
素44を有するデジタル信号を第2b図に示す。
この増幅信号がアナログ/デジタル変換器20に
送られる。変換器20は信号をデジタル信号に変
換する。この変換において、アナログ信号はその
X軸に沿つて2048の点においてサンプルされる。
各サンプリングにおいて、各データ要素の大きさ
としてY方向に256レベルのひとつがつくられる。
この256固のレベルはデジタル電圧でのスケール
であり、各データはそのサンプル点におけるアナ
ログ信号の実際の電圧レベルに最も近いレベルと
して与えられる。この結果、デジタル信号は2048
個のデータ要素から成り、アナログ信号をよく近
似したものとなる。いくつかの代表的なデータ要
素44を有するデジタル信号を第2b図に示す。
このデジタル信号はインターフエイス・ユニツ
ト22に送られる。インターフエイス・ユニツト
22はデジタル信号の形を変えることなく信号を
テープ・レコーダ24のバツフア・メモリ・ユニ
ツト26に送る。信号をバツフア・メモリ・ユニ
ツト26に送つたインターフエイスユニツト22
は制御信号を増幅器18に与える。この制御信号
を受けて増幅器18は次の反射パルス信号をアナ
ログ/デジタル変換器20に送る。
ト22に送られる。インターフエイス・ユニツト
22はデジタル信号の形を変えることなく信号を
テープ・レコーダ24のバツフア・メモリ・ユニ
ツト26に送る。信号をバツフア・メモリ・ユニ
ツト26に送つたインターフエイスユニツト22
は制御信号を増幅器18に与える。この制御信号
を受けて増幅器18は次の反射パルス信号をアナ
ログ/デジタル変換器20に送る。
インターフエイス・ユニツト22からデジタル
信号はテープレコーダ24のバツフア・メモリ・
ユニツト26に受け取られる。バツフア・メモ
リ・ユニツト26は受け取つた信号をフオーマツ
ト制御ユニツト28に送る。バツフア・メモリ・
ユニツト26とフオーマツト制御ユニツト28と
により信号は記録ヘツド30の記録に適した形に
修正される。そこで記録ヘツド30は磁気テープ
上に信号記を録する。ひとつのテープは数多くの
記録信号をグループ別に蓄えている。ひとつのグ
ループに入る信号の数は変えることができる。パ
ルスの持続時間が短い(4マイクロ秒以下)故、
パルス周波数を流速に比例させ、あるパルスが終
つてから次のパルスがくるまでに流れのなかの粒
子が管路を通過することがないようにする。平均
の流速に対しては1グループにつき24個の信号を
使用するのがよい。高速や低速の流速に対しては
それに応じて大きな数あるいは小さい数の信号を
用いるのが望ましい。
信号はテープレコーダ24のバツフア・メモリ・
ユニツト26に受け取られる。バツフア・メモ
リ・ユニツト26は受け取つた信号をフオーマツ
ト制御ユニツト28に送る。バツフア・メモリ・
ユニツト26とフオーマツト制御ユニツト28と
により信号は記録ヘツド30の記録に適した形に
修正される。そこで記録ヘツド30は磁気テープ
上に信号記を録する。ひとつのテープは数多くの
記録信号をグループ別に蓄えている。ひとつのグ
ループに入る信号の数は変えることができる。パ
ルスの持続時間が短い(4マイクロ秒以下)故、
パルス周波数を流速に比例させ、あるパルスが終
つてから次のパルスがくるまでに流れのなかの粒
子が管路を通過することがないようにする。平均
の流速に対しては1グループにつき24個の信号を
使用するのがよい。高速や低速の流速に対しては
それに応じて大きな数あるいは小さい数の信号を
用いるのが望ましい。
すべてのパルスが流体中の不連続部で反射され
るわけではないから、あるグループについていえ
ばそのうちのいくつかの信号は不連続部の情報を
もつていない場合がある。この場合、同一グルー
プ内の他の信号は、送受信器から順次送信される
パルスが同一の不連続部で反射された結果として
同一の粒子に係る情報をもつことになろう。
るわけではないから、あるグループについていえ
ばそのうちのいくつかの信号は不連続部の情報を
もつていない場合がある。この場合、同一グルー
プ内の他の信号は、送受信器から順次送信される
パルスが同一の不連続部で反射された結果として
同一の粒子に係る情報をもつことになろう。
テープの記録情報はコンピユータ32に送られ
る。コンピユータ32はMicro Pure社のBIG
JOBプログラムに従つて動作し、そのグラフイ
ツク・ターミナル34により、選択可能な種々の
プログラム・オプシヨンをグリツド状にデイスプ
レイする。選択はライトペン36を所望のグリツ
ドにタツチ操作することで行なわれる。最初にワ
ード選択フアンクシヨンが選ばれ、テープ上のグ
ループの第1番目の信号がターミナル32に表示
される。信号が不連続部に係る情報をもたない場
合にはスキツプ・フアンクシヨンが選ばれ、次の
信号が表示されることになる。不連続部の情報を
もつ信号が見つかるまでテープからの信号は順次
ターミナル上に表示される。第2c図はターミナ
ル34上に不連続部の情報をもつ信号が表示され
ている場合を示す。
る。コンピユータ32はMicro Pure社のBIG
JOBプログラムに従つて動作し、そのグラフイ
ツク・ターミナル34により、選択可能な種々の
プログラム・オプシヨンをグリツド状にデイスプ
レイする。選択はライトペン36を所望のグリツ
ドにタツチ操作することで行なわれる。最初にワ
ード選択フアンクシヨンが選ばれ、テープ上のグ
ループの第1番目の信号がターミナル32に表示
される。信号が不連続部に係る情報をもたない場
合にはスキツプ・フアンクシヨンが選ばれ、次の
信号が表示されることになる。不連続部の情報を
もつ信号が見つかるまでテープからの信号は順次
ターミナル上に表示される。第2c図はターミナ
ル34上に不連続部の情報をもつ信号が表示され
ている場合を示す。
そこで、選択情報フアンクシヨンを動作する。
すなわち、第2c図に示すように、ライトペン3
6を用いて、不連続部からの反射パルスを表わす
信号の部分をかつこでくくる。これを受けて、コ
ンピユータはこのかつこでくくられた信号の部分
について高速フーリエ変換をほどこす。コンピユ
ータ・プログラムのこの部分はデジタル・システ
ムFFサブルーチン・プログラムである(第3
図)。この結果、その不連続部についての周波数
スペクトルが求められる。周波数スペクトルは正
負の周波数スケール上にピークをプロツトしたも
のであり、不連続部の種類によりそのスペクトル
はきわだつた特徴をもつている。例えば第2d図
は不連続部が気泡である場合の周波数スペクトル
であり、第2e図はポリスチレンの周波数スペク
トルである。
すなわち、第2c図に示すように、ライトペン3
6を用いて、不連続部からの反射パルスを表わす
信号の部分をかつこでくくる。これを受けて、コ
ンピユータはこのかつこでくくられた信号の部分
について高速フーリエ変換をほどこす。コンピユ
ータ・プログラムのこの部分はデジタル・システ
ムFFサブルーチン・プログラムである(第3
図)。この結果、その不連続部についての周波数
スペクトルが求められる。周波数スペクトルは正
負の周波数スケール上にピークをプロツトしたも
のであり、不連続部の種類によりそのスペクトル
はきわだつた特徴をもつている。例えば第2d図
は不連続部が気泡である場合の周波数スペクトル
であり、第2e図はポリスチレンの周波数スペク
トルである。
つぎに、ターミナル34上に未知の不連続部の
周波数スペクトルが表示され、これが既知のいろ
いろな不連続部の周波数スペクトルと比較され
る。同一の周波数スペクトルを見つけることによ
り未知の不連続部の種類が識別される。ターミナ
ルに表示したスペクトルは、将来の基準スペクト
ル用としてデイスクに蓄積したり、あるいはプリ
ンタに出力することもできる(デイスク、プリン
タは図示せず)。
周波数スペクトルが表示され、これが既知のいろ
いろな不連続部の周波数スペクトルと比較され
る。同一の周波数スペクトルを見つけることによ
り未知の不連続部の種類が識別される。ターミナ
ルに表示したスペクトルは、将来の基準スペクト
ル用としてデイスクに蓄積したり、あるいはプリ
ンタに出力することもできる(デイスク、プリン
タは図示せず)。
第1図は不連続部識別装置のブロツク図、第2
a図から第2e図は各種波形図、第3図は本発明
のコンピユータ・プログラムの流れ図である。 18:増幅器、20:アナログ/デジタル変換
器、22:インターフエイス、26:メモリ・ユ
ニツト、28:フオーマツト制御ユニツト、3
0:記録ヘツド、32:コンピユータ、34:グ
ラフイツク・ターミナル、36:ライト・ペン。
a図から第2e図は各種波形図、第3図は本発明
のコンピユータ・プログラムの流れ図である。 18:増幅器、20:アナログ/デジタル変換
器、22:インターフエイス、26:メモリ・ユ
ニツト、28:フオーマツト制御ユニツト、3
0:記録ヘツド、32:コンピユータ、34:グ
ラフイツク・ターミナル、36:ライト・ペン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 流れのなかの不連続体の異なるタイプを同定
し且つ識別する方法において、 前記流れをほぼ垂直に横切る、十分な周波数成
分を有する短い持続時間の超音波パルスを指向す
るステツプ、 前記流れのなかの未知の不連続体からの反射超
音波パルスを検出するステツプ、 前記反射超音波パルスを、該反射超音波パルス
のある周波数成分がその不連続体のタイプを示す
多成分の周波数スペクトルに変換するステツプ、 周波数スペクトルの一致が見出されるまで、変
換された前記多成分の周波数スペクトルを既知の
不連続体の周波数スペクトルと比較するステツ
プ、より成ることを特徴とする方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
前記変換ステツプはその第1ステツプとして前記
パルスをデジタル信号に変換するようにした方
法。 3 特許請求の範囲第2項記載の方法において、
前記変換ステツプはさらに前記デジタル信号につ
いて高速フーリエ変換を実行するようにした方
法。 4 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
前記反射超音波パルスのうち前記未知の不連続体
を表わす部分を選択し、この選択した部分だけ変
換するようにした方法。 5 流れのなかの不連続体の異なるタイプを同定
し且つ識別する装置において、 未知の不連続体を含む流れをほぼ垂直に横切
る、十分な周波数成分を有する短い持続時間の超
音波パルスを伝送する手段、 未知の不連続体からの反射超音波パルスを受信
する手段、 前記反射超音波パルスを、該反射超音波パルス
のある周波数成分がその不連続体のタイプを示す
多成分の周波数スペクトルに変換する手段、 前記周波数スペクトルを表示する手段、 周波数スペクトルの一致が見出されるまで、変
換された前記多成分の周波数スペクトルを既知の
不連続体の周波数スペクトルと比較する手段、 を備えたことを特徴とする装置。 6 特許請求の範囲第5項記載の装置において、
前記変換手段は前記反射超音波パルスをデジタル
信号に変換するアナログ/デジタル変換器を有す
るようにした装置。 7 特許請求の範囲第5項記載の装置において、
前記表示手段はグラフイツク・ターミナルである
ようにした装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/151,834 US4339944A (en) | 1980-05-21 | 1980-05-21 | Ultrasonic particulate identification |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5719653A JPS5719653A (en) | 1982-02-01 |
| JPH0145576B2 true JPH0145576B2 (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=22540421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7733081A Granted JPS5719653A (en) | 1980-05-21 | 1981-05-21 | Method of and apparatus of discriminating non-continuity of flow |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4339944A (ja) |
| JP (1) | JPS5719653A (ja) |
| CA (1) | CA1169954A (ja) |
| DE (1) | DE3120284A1 (ja) |
| FR (1) | FR2483080B1 (ja) |
| GB (1) | GB2086044B (ja) |
| IT (1) | IT1144374B (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4381674A (en) * | 1981-06-22 | 1983-05-03 | Micro Pure Systems, Inc. | Ultrasonic detecting and identifying of particulates |
| US4478072A (en) * | 1981-10-09 | 1984-10-23 | The British Petroleum Company P.L.C. | Apparatus for determining the concentration of solids dispersed in a liquid |
| US4527420A (en) * | 1982-06-11 | 1985-07-09 | Micro Pure Systems, Inc. | Ultrasonic particulate sensing |
| US4739662A (en) * | 1982-06-11 | 1988-04-26 | Micro Pure Systems, Inc. | Ultrasonic particulate sensing |
| US4607520A (en) * | 1984-01-09 | 1986-08-26 | Introtek Corporation | Method and apparatus for detecting discontinuities in a fluid stream |
| GB2156075B (en) * | 1984-03-15 | 1987-12-02 | Micro Pure Systems Inc | Ultrasonic flow discontinuity identification |
| FR2562242B1 (fr) * | 1984-03-27 | 1988-10-28 | Micro Pure Systems Inc | Procede de dispositif d'identification de discontinuites dans un ecoulement par une technique ultrasonique |
| DE3504210A1 (de) * | 1985-02-07 | 1986-08-07 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Einrichtung zum bestimmen von oberflaechenrissen |
| JPS6222058A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-30 | Nikka Densoku Kk | 異物検出装置 |
| US4827143A (en) * | 1986-03-26 | 1989-05-02 | Hitachi, Ltd. | Monitor for particles of various materials |
| US5000663A (en) * | 1989-09-05 | 1991-03-19 | Pacesetter Infusion, Ltd. | Automatic tubing lock for ultrasonic sensor interface |
| US5053747A (en) * | 1989-09-05 | 1991-10-01 | Pacesetter Infusion, Inc. | Ultrasonic air-in-line detector self-test technique |
| US5176631A (en) * | 1989-09-05 | 1993-01-05 | Pacesetter Infusion, Ltd. | Ultrasonic air-in-line detector for detecting entrained air in a medication infusion system |
| US5064412A (en) * | 1989-09-05 | 1991-11-12 | Pacesetter Infusion, Ltd. | Ultrasonic air-in-line detector for a medication infusion system |
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