具体实施方式

本说明书中描述用于识别管道中的内容物的示例性技术，所述管道例如由金属或其它导电材料制成的管线。所述技术采用芯。在一个示例中，芯是被配置(例如成形和布置)成装配在管道内且保持例如平面谐振器的电气结构的结构。芯由电介质材料构成且可含于管道内。例如微波T-谐振器的一个或多个平面谐振器保持在芯上。

示例性谐振器是被配置成以不同频率振荡的电气元件。具有最大幅值的振荡频率是谐振器的谐振频率。示例性平面谐振器是具有平坦或基本上平坦的结构的谐振器。示例性平面谐振器包括馈线和接地层。馈线包括被配置成接收和发射信号(例如微波信号)的导电材料。接地层是馈线的电气基准。

平面谐振器可耦接到(例如，物理连接到)芯。在示例中，平面谐振器可使用增材制造工艺(additive manufacturing process)形成于芯上，所述增材制造工艺例如是三维(3D)印刷、丝网印刷或3D印刷和丝网印刷两者。平面谐振器充当用于识别管道内所含的内容物的传感器。在一些示例中，每一谐振器包括具有环形接地层的馈线。每一平面谐振器的馈线的环形接地层经由导电的耦接件(例如条棒)耦接到管道。该连接被配置成使得管道能够充当平面谐振器的电接地。在芯上有多个平面谐振器的示例中，管道充当平面谐振器的公共电接地。举例来说，管道可充当芯上的所有平面谐振器或一些平面谐振器的公共电接地。

前述段落中描述的系统可被配置成识别内容物，例如管道内含有或流动通过管道的流体、气体或颗粒物质。举例来说，所述系统可被配置成识别管道中的内容物的类型、管道中的内容物的几何分布、内容物的组成、构成内容物的流体的体积比、内容物中的流体的液位或这些特性中的两个或更多个的一些组合。一般来说，所述系统可被配置成识别内容物的任何特性，所述特性可基于芯上的平面谐振器中的一个或多个的谐振频率、品质因数或谐振频率和品质因数两者确定。谐振器的品质(Q)因数是指示谐振器的阻尼水平的值。具有较高品质因数的谐振器的振动持续时间更长。

在这方面，平面谐振器各自可具有对应于管道内所含内容物的谐振频率和品质因数。在一些实施方案中，平面谐振器各自具有与面向谐振器的内容物的介电常数的平方根成反比的谐振频率。这可包括管道中的内容物的全部或部分。所述系统确定每一平面谐振器的谐振频率，且基于一个或多个谐振频率识别内容物。类似地，在一些实施方案中，平面谐振器的品质因数也可基于平面谐振器的散射(S)参数。S-参数是指示在谐振器的一个端口(1)上谐振器对谐振器的另一端口(2)上的输入刺激的输出响应的值。示例性S参数的表示可因此为“S₁₂”。品质因数可用于识别管道中的内容物的介电损耗。介电损耗可用于识别或估计内容物的一个或多个特性，例如内容物的气相的体积分数、在内容物是流体的情况下内容物的盐度，以及内容物的温度。

在一些实施方案中，所述系统包括硬件，所述硬件可包括数据处理系统，其被配置成基于从芯上的一个或多个平面谐振器输出的信号获得数据。举例来说，数据可基于发射到平面谐振器和从平面谐振器接收的S-参数而获得。处理、分析或处理并分析数据以获得平面谐振器的谐振频率、内容物的介电损耗或平面谐振器的谐振频率和内容物的介电损耗两者。基于谐振频率、介电损耗或谐振频率和介电损耗两者来识别内容物。举例来说，如果谐振频率在第一频率范围内，则内容物可被识别为油。举例来说，如果谐振频率在第二不同频率范围内，则内容物可被识别为水或海水。

如所提到，在一些实施方案中，可存在空间地分布在芯周围的多个平面谐振器。举例来说，可存在两个、三个、四个、五个、六个、七个或八个平面谐振器。这些平面谐振器中的每一平面谐振器可被配置成在管道周围的扇区中输出信号。也就是说，如随后所描述，来自每一平面谐振器的信号可集中在所述平面谐振器周围的圆弧中。在示例中，所述圆弧限定与芯上的对应平面谐振器相关联的扇区。每一扇区中的谐振器的谐振频率可被确定和用于识别每一扇区中的内容物。每一扇区中的谐振器的品质因数可被确定和用于识别每一扇区中的内容物。可确定每一扇区中的谐振器的谐振频率和品质因数两者，且可使用谐振频率和品质因数两者来识别每一扇区中的内容物。在不同扇区含有油和水的示例中，所述系统可构成可用于识别不同流态的定向含水率传感器。示例性流态包括管道内的内容物的不同相或不同内容物的几何分布。

图1示出了被配置成识别管道中的内容物的示例性系统的组件10。组件包括管道11。在这个示例中，管道11是由金属或其它导电材料制成或包括金属或其它导电材料的管线。举例来说，管道可完全由金属制成或包括金属带或金属环。举例来说，可使用能够承受钻井环境内的极端温度和压力条件的一种或多种金属，例如钛或钢。举例来说，在油气井中，超过100摄氏度(℃)的温度和超过2000磅/平方英寸(PSI)的压力被视为极端。在这个示例中，管道是圆柱形形状的。

芯12含于管道11内。在一些实施方案中，芯12和管道11是同心的。芯12由电介质材料制成或包括电介质材料。示例性电介质可具有小于0.01的介电损耗角正切和介于2到50范围内的介电常数。超过0.01的介电损耗角正切例如可不利地影响信号输出。可使用的电介质材料的示例包括聚醚醚酮(PEEK)。在示例中，PEEK具有0.005的介电损耗角正切和约3.2的介电常数。可使用PEEK是因为其能够承受特定环境(例如钻井环境)中的温度和压力条件。在一些实施方案中，芯12是实心的。在一些实施方案中，芯12全部或部分是中空的。在一些实施方案中，芯12包括单一电介质材料。在一些实施方案中，芯12包括多种电介质材料。

在图1的实例中，平面谐振器14安装在芯上。在一些实施方案中，平面谐振器14使用增材制造工艺形成于芯12上，所述增材制造工艺例如是3D印刷、手工丝网印刷或3D印刷和手工丝网印刷的组合。然而，可使用任何技术将平面谐振器14安装在芯12上。平面谐振器14可以是微波谐振器，例如微波T-谐振器或环形谐振器。示例性微波T-谐振器是带阻谐振器。示例性环形谐振器是带通谐振器。在一些实施方案中，谐振器的长度介于管道直径的四至五倍与管道直径的十至十二倍之间的范围内，包括端值。在一些实施方案中，平面谐振器的长度介于一米与两米之间的范围内，包括端值。

在一些实施方案中，通过电介质涂层保护平面谐振器在管道上不受周围内容物的影响。用于电介质涂层的示例性材料包括氧化物陶瓷和聚合物。氧化物的示例包括铝、钛以及钇的氧化物陶瓷。举例来说，陶瓷可以是足够耐用、耐磨且耐腐蚀的，以在井中永久安装留存或留存五年。一般来说，可使用具有机械和化学耐用性且具有较小介电常数和较小损耗角正切的任何薄的(例如一毫米)保形电介质材料层。示例性电介质可具有小于0.01的介电损耗角正切和介于2到50范围内的介电常数。

如图1中所绘示，平面谐振器14包括用于接收输入的馈线15，且还包括用于馈线的接地层16。接地层16电耦接至管道11。可使用任何导电耦接件来实施此电连接。在图1的实例中，使用条棒17。在该示例中，条棒由导电材料制成或包括导电材料，所述导电材料在管道11与平面谐振器14之间建立导电路径。在该配置中，管道11充当平面谐振器14的电接地。如随后所描述，管道11可充当多个平面谐振器的公共电接地。

图2示出了沿图1的线2-2截取的组件10的横截面。在图2中，单个平面谐振器14位于芯12的外部表面上，且芯12同轴地布置在管道11的中心。在这个示例性配置中，使用短接条棒17将平面谐振器14的馈线的环形接地层短接到管道11。如图2中所示，由于管道11充当电接地，因此从平面谐振器14发出的电场19基本上在管道11处终止。在图2的实例中，管道中的内容物或介质是空气；然而，可使用代替空气或除空气以外的任何内容物。举例来说，可打开阀以将空气引入到管道中。

在图1和2的示例中，馈线15(在图2中不可见)包括微带馈线，且平面谐振器包括四分之一波长(λ/4)的分流短截线。在一些示例中，可优化每一馈线和接地层的尺寸以匹配50欧姆(Ω)的阻抗。在一些实施方案中，为了使阻抗匹配到50Ω，将专用环形接地层16布置在馈线15下方。馈线和环形接地层可由电介质间隔开。在这个实例中，电介质的厚度为一毫米(1mm)。先前描述了可使用的电介质材料的示例。芯12与管道11之间电介质内容物的存在改变芯12上的平面谐振器14的波导波长，且因此改变其谐振频率。

图3示出了图2的横截面中示出的平面谐振器14的示例性电场分布19。在图3的示例中，从平面谐振器14发出的大部分电场集中在芯12与管道11之间的扇区20(在该示例中为圆弧)中。在一些实施方案中，这个扇区的范围可以是45°，或不同于45°，或可具有除圆弧外的形状。在这个实例中，相对于芯的横截面的中心限定圆弧。在包括多个平面谐振器的一些实施方案中，存在单个谐振器的电场侵犯相邻扇区的趋势。因此，单个谐振器的谐振频率将主要取决于其扇区内的内容物21的介电性质，但也可受相邻扇区中的内容物影响。为了减小此类影响，可使用扇区之间的分离器，如随后所描述。

图4示出了配置成识别管道中的多相流的示例性系统的组件24。举例来说，管道中的内容物可以是由油和水构成的流体流。由于不同密度，油和水在管道中至少部分分离。管道26的上部扇区25可主要含有油，因为油的密度比水小。管道26的下部扇区27可主要含有水，因为水的密度比油大。在这个示例中，系统包括两个平面谐振器：一个面向管道的上部扇区25，且一个面向管道的下部扇区27。

在该示例中，每一扇区可充满空气，且接着可将液体引入到扇区中。随着液体被引入到扇区中，扇区的有效介电性质发生改变。扇区的有效介电性质的改变改变了所述扇区的平面谐振器的有效波长，从而改变了平面谐振器的谐振频率。

如前所述，平面谐振器各自具有与面向谐振器的内容物(在这个示例中为油或水)的介电常数的平方根成反比的谐振频率。因此，所述系统确定每一平面谐振器的谐振频率，且基于一个或多个谐振频率将内容物识别为油或水。所述系统还可确定每一平面谐振器的品质因数，且可基于一个或多个品质因数将内容物识别为油或水。所述系统可确定每一平面谐振器的谐振频率和品质因数两者，且可基于一个或多个谐振频率和一个或多个品质因数将内容物识别为油或水。

图4的各个组件可具有与图1的对应组件相同的结构和功能。在这方面，组件24可包括导电的管道26，以及介电的并且与所述管道同心的芯29。图4的系统包括第一平面谐振器30和第二平面谐振器31。第一平面谐振器30面向管道的上部扇区25，且第二平面谐振器31面向管道的下部扇区27。在一些实施方案中，可存在多于两个平面谐振器，且平面谐振器的布置可不同于图4中示出的布置。第一平面谐振器和第二平面谐振器可以是与图1的平面谐振器14相同的类型，且与图1的平面谐振器14具有相同的结构和功能。第一平面谐振器30和第二平面谐振器31中的每一平面谐振器可电耦接至管道26，其耦接方式与图1中平面谐振器24电耦接至管道11的方式相同。举例来说，第一平面谐振器30可通过耦接件(例如图5中的条棒32)电耦接至管道26。举例来说，第二平面谐振器31可通过耦接件(例如图5中的条棒32)电耦接至管道26。不同的耦接件(例如分离的条棒)可用于将不同谐振器电耦接(例如，电连接)到管道。举例来说，每一谐振器可具有其自身的条棒或条棒集合，所述谐振器使用所述条棒或条棒集合来电耦接到管道。在这个配置中，管道26充当第一平面谐振器30和第二平面谐振器31两者的公共电接地。在这个示例中，由管道限定的公共电接地包围第一平面谐振器和第二平面谐振器。

在这方面，图5示出了沿图4的线5-5截取的组件24的横截面。在这个示例中，由于管道26充当电接地，因此从每一谐振器发出的电场基本上在管道26处终止。在图5的实例中，管道的上部扇区25上的内容物或介质是油，且管道的下部扇区27上的内容物或介质是水。然而，可使用任何内容物。

如先前所解释，在一些实施方案中，用于识别管道中的内容物的系统可包括多于两个平面谐振器。在图6的示例性系统40中，在芯41周围布置有八个平面谐振器。八个平面谐振器被配置成识别管道42中的多相流。所述系统的各个组件可具有与图1到5的对应组件相同的结构和功能。举例来说，组件可包括导电的管道42，以及介电的并且与所述管道同心的芯41。在包括于图5的系统中的八个谐振器中，仅可看到一个：平面谐振器44。在图中，扇区45的一部分没有被示出以露出平面谐振器44的一部分。与每一对应的平面谐振器相关联的扇区包括扇区45、46、47、48、49、50、51和52。条棒(未标记)将对应的平面谐振器电连接到管道42。不同的耦接件(例如分离的条棒)可用于将不同谐振器电耦接(例如，电连接)到管道。管道42因此充当含于系统40内的所有八个平面谐振器的公共电接地。

在包括多于一个平面谐振器的一些实施方案中，可存在限定各个扇区的分离器。在一些实施方案中，分离器可以是金属。因此，分离器可在相邻扇区之间提供电磁隔离，以使得能够独立地表征每一扇区中的内容物。在一些实施方案中，分离器可由另一材料制成，例如电介质材料。分离器可以是或包括薄板，其可位于管道与芯之间的对应谐振器的各侧上。薄板可在芯与管道之间形成气密或液密密封。因此，通过配置薄板，扇区的内容物可全部或部分与其它扇区(包括紧邻的扇区)的内容物分隔。金属薄板也可被配置成全部或部分地将电场限制在其相应扇区内。因此，在一些实施方案中，每一平面谐振器的谐振频率将仅由其扇区中的介电介质限定。

在示例性实施方案中，平面谐振器的大部分电场集中在10mm宽的谐振器(λ/4短截线)周围的圆弧中，所述谐振器的谐振频率介于50兆赫兹(MHz)到200MHZ范围内。在该示例中，每一谐振器可覆盖将识别其中内容物的管道的横截面的至少45°扇区。为了覆盖管道的整个360°圆弧，如图6中，在芯上布置八个平面谐振器。平面谐振器面向不同的方向，并且因此覆盖不同的扇区。所述系统因此被配置成表征不同方向上的流体成分。因此，所述系统可识别多相流中的流态，例如测量油中的含水率。

在一些实施方案中，用于识别管道中的内容物的系统可包括微波螺旋T-谐振器。微波螺旋T-谐振器70的示例在图14中示出。螺旋T-谐振器70安装在芯72上。在一些实施方案中，螺旋T-谐振器70使用增材制造工艺形成于芯72上，所述增材制造工艺例如3D印刷、手工丝网印刷或3D印刷和手工丝网印刷的组合。

螺旋T-谐振器70包括具有环形接地层75的馈线74。如图14中所示，馈线74围绕芯72螺旋缠绕。接地层75电耦接至管道77。可使用任何导电耦接件来实施此电耦接。在图14的实例中，使用条棒78。如所描述的，条棒可由导电材料制成或包括导电材料，所述导电材料在管道77与螺旋T-谐振器70之间建立导电路径。在该配置中，管道77充当螺旋T-谐振器70的电接地。在一些实施方案中，芯上可安装有多个螺旋T-谐振器。管道77可以先前所描述的方式充当多个螺旋T-谐振器的公共电接地。

可在使用前校准每一平面谐振器。执行校准的示例性方法包括检查谐振器的响应，例如，针对具有已知介电性质的已知液体的内容物含量的谐振频率的偏移。随后可使用曲线拟合技术来使谐振器响应与对应介电常数相关联。可在与管道中的内容物相对应的每一介电常数与平面谐振器的特征曲线之间建立关系。在操作之前，可在两个或三个已知的液位下测量谐振器响应，所述液位可充当谐振器的校准点以用于后续读取。

图7的示出了可包括图1到6中的任一附图的组件的示例性系统50。使用图1的组件10作为示例。在示例性系统50中，每一平面谐振器的谐振频率可使用电耦接至平面谐振器的向量网络分析仪(VNA)或其它电子组件(例如微波振荡器)来测量。VNA 54可实施为如所示的独立仪器或实施为数据处理系统的部分。VNA 54被配置成经由转换器52从微波谐振器中的每一个接收信号。在该示例中，VNA被配置成观测平面谐振器的带通或带阻响应。

在示例性系统50中，转换器52被配置成将芯上的每一平面谐振器依次连接到VNA54。在仅包括一个谐振器的情况下，如在图7的实例中，可控制转换器以连接和断开所述谐振器。转换器可由计算系统，例如计算系统55控制。计算系统55可包括一个或多个处理装置，例如微处理器。可以使用的计算系统的示例包括本说明书中所描述的那些。计算系统55可被配置成(例如被编程为)与VNA 54和转换器52通信，如虚线箭头所表示。组件10与转换器52之间的信号发射也由虚线箭头表示。

包括VNA 54的系统50可被配置成从芯上的平面谐振器获取原始微波谐振数据，对数据执行转换，且处理数据以识别管道内的内容物。在示例中，所述系统可被配置成基于从芯上的每一平面谐振器输出的信号获得数据，基于数据确定每一平面谐振器的谐振频率，且基于谐振频率识别芯周围的不同扇区的内容物。在示例中，所述系统可被配置成基于从芯上的每一平面谐振器输出的信号获得数据，基于数据确定每一平面谐振器的品质因数，且基于品质因数识别芯周围的不同扇区的内容物。在实例中，所述系统可被配置成基于从芯上的每一平面谐振器输出的信号获得数据，基于数据确定每一平面谐振器的谐振频率和品质因数，且基于谐振频率和品质因数两者识别芯周围的不同扇区的内容物。如所提到的，在一些实施方案中，数据可基于从所考虑的平面谐振器发射或由其接收的S-参数而获得。

叠加到反射微波上的入射微波在谐振频率下产生相消干涉。在这个频率下，微波不从谐振器的一个端口传递到谐振器的另一端口。因此，当微波谐振器(例如平面谐振器14)正在操作中，且在VNA 54处针对所述微波谐振器识别到难以分辨的信号或不可检测的信号时，系统50可确定所述微波谐振器的操作频率是所述微波谐振器的谐振频率。可基于以下知识而识别不可检测的信号：微波谐振器正在操作中，且由于微波谐振器操作而应接收信号，但未接收到所述信号。所述系统可使用这个检测到的谐振频率来识别与平面谐振器相关联的扇区中的内容物。举例来说，计算系统55可存取数据库，所述数据库使谐振频率与内容物的身份相关。计算系统55可随后提供与检测到的谐振频率相关联的内容物的身份。举例来说，所述身份可通过网络发送或显示在显示屏幕上。

在用于石油工业的实施方案中，可确定管道中的油和水的含量。那些确定的含量可用于影响穿过或到达含烃地层的井的操作。举例来说，计算系统可控制井内的一个或多个组件以调节井内的管道中的油或水的量。控制一个或多个组件可包括控制井内的一个或多个流入控制装置(ICD)。在这方面，ICD可包括控制从地层产生的流体到井孔中的流动的阀。可被称作产液的该流体可含有不同量的水和油(或其它烃)。流体中的水量超过预定含量的区域可被称作含水区。本说明书中描述的示例性系统可用于分析进入ICD的流体，以确定进入ICD的水量，且基于水量识别含水区。响应于识别井内的含水区，计算系统可关闭ICD或可引导ICD的关闭。

操作控制可在没有人为干预的情况下直接由计算系统实施，或操作控制可由计算系统引导且通过人为干预实施。除图7的布置以外的基于反射率的振荡器布置或除图7的布置以外的基于透射率的振荡器布置也可用于使用一个或多个平面谐振器来识别管道中的内容物。

以下是可通过计算系统55用于识别一个或多个平面谐振器的谐振频率的示例性方法。举例来说，计算系统55可监控由平面谐振器输出的频率。计算系统55可生成那些频率的曲线图，且通过频率幅值的减小来识别产生谐振器的最小频率值的谐振频率。如先前所解释，谐振频率的幅值是基于平面谐振器的电场所通过的内容物。举例来说，当管道内的内容物(即，芯周围的内容物)从空气变为油或水时，谐振频率发生改变。

返回参考图2，在该示例中，使用单个平面谐振器14，且管道11中的内容物是空气。图8是示出绘制的平面谐振器14的频率输出(以兆赫兹为单位)对比平面谐振器14的S-参数(S₂₁)的曲线图60。如图8中所绘示，对于空气，降低发生在204.6MHz处。所得最小值表示平面谐振器14的谐振频率。

在图9的示例中，使用单个平面谐振器14，且管道11中的内容物是油。图10是示出绘制的平面谐振器14的频率输出(以兆赫兹为单位)对比平面谐振器14的S-参数的曲线图61。如图10中所示，对于油，降低发生在179.7MHz处。所得最小值表示平面谐振器14的谐振频率。因此，当芯周围的内容物的介电常数从1.0(空气)增加到2.2(油)时，平面谐振器的谐振频率从204.6MHz降低到179.7MHz。

在图11的实例中，使用单个平面谐振器14，且管道中11中的内容物是海水。图12是示出绘制的平面谐振器14的频率输出(以兆赫兹为单位)对比平面谐振器14的S-参数的曲线图62。如图12中所示，对于海水，降低发生在149.2MHz处。所得最小值表示平面谐振器14的谐振频率。因此，当芯周围的内容物的介电常数从2.2(油)增加到80.0(海水)时，平面谐振器14的谐振频率从179.7MHz降低到149.2MHz。相应地，当管道中的含水率从100％的油变为100％的水时，平面谐振器的谐振频率也从149.2MHz变为179.7MHz。在图12中，谐振频率曲线中的间隙64比图8和10中的间隙宽，这是因为内容物是海水，且海水的损耗比空气或油大。

参考图4的示例，使用两个平面谐振器：一个平面谐振器31面向管道中的水，且一个平面谐振器30面向管道中的油。该配置可用于实施定向含水率感测。定向含水率感测可包括识别管道的横截面中含有水或足以影响共振的百分比的水的扇区。在该示例中，来自平面谐振器30的大部分电场将在(图5的)管道横截面的上部扇区25中，且平面谐振器31的大部分电场将在管道横截面的下部扇区27中。因此，系统可将上部扇区中的内容物区分于下部扇区中的内容物。在这方面，图13是示出绘制的平面谐振器30、31的频率输出(以兆赫兹为单位)对比平面谐振器的S-参数的曲线图64。如图13中所示，曲线66示出面向管道的上部扇区中的油的平面谐振器30的谐振响应。已知油的谐振频率为179.7MHz，其接近曲线66的178.9MHz谐振频率。在图13中，曲线67示出面向管道的下部扇区中的水的平面谐振器31的谐振响应。已知水的谐振频率为149.2MHz，其接近曲线67的148.2MHz谐振频率。

不同内容物的谐振频率的已知幅值可存储在计算系统55中的存储器中或存储在任何其它计算机存储器中。计算系统可将已知的幅值与检测到的幅值进行比较，如果两者在可接受公差内，则断定与检测到的幅值相关联的内容物为与已知幅值相关联的内容物。在图13的示例中，产生178.9MHz谐振频率的内容物可被断定为油，且产生148.2MHz谐振频率的内容物可被断定为水。

因此，示例性系统可感测内容物(例如油和水)如何在管道的横截面中分布。举例来说，在图4中，上部扇区含有100％的油，而下部扇区含有100％的水。因此，系统可确定绝对含水率(即，流体中水的百分比)是50％。所述系统也可确定上部扇区中的内容物是100％的油，且下部扇区中的内容物是100％的水。如所解释，所述系统可使用多于两个平面谐振器(例如参见图6)以增加定向感测分辨率。

由数据处理系统获得的谐振频率或品质因数可以是基于一个或多个实时测量。在这方面，在一些实施方案中，考虑到与处理、数据发射、硬件等相关联的延迟，实时可能并不意味着两个动作是同时的，而是可包括以连续方式发生或在时间上彼此跟随的动作。

本说明书中所描述的示例性系统可被实施用于竖直的井或者全部或部分非竖直的井。举例来说，所述系统可用于分析斜井、水平井或部分水平井的管线中的内容物。

如先前所解释的，本说明书中所描述的示例性系统采用微波谐振器。然而，所述系统不限于与微波一起使用。可使用电磁波和电磁波谐振器代替微波谐振器。举例来说，可使用射频(RF)和射频谐振器代替微波频率和微波频率谐振器。在示例中，射频从约3赫兹(Hz)扩展到300千兆赫(GHz)。在实例中，微波频率从约0.3GHz扩展到300GHz。

本说明书中所描述的系统的操作频率不限于任何特定频段。频率可基于所使用的管道和平面谐振器的大小、尺寸或两者而升高或降低。

本说明书中所描述的示例与石油工业有关。然而，本说明书中所描述的示例性系统不限于石油工业，且可在任何适当的背景下使用。所述系统可用于识别管道中的不同类型的内容物，例如流体。举例来说，所述系统可用于工业中以使得涉及化学物质输送的过程自动化，或用于医学或其它工业应用中。在钻井的背景下，所述系统可在各个位置使用，例如井口或井底。所述系统也可用于实验室中。

本说明书中所描述的方法、系统以及技术的全部或部分可使用计算机程序产品来控制。计算机程序产品可包括存储在一个或多个非暂时性机器可读存储媒体上的指令。所述指令可在一个或多个处理装置上执行。计算机程序可以任何形式的编程语言写入，包括编译或解译语言。计算机程序可以任何形式部署，包括作为独立程序或作为适合在计算环境中使用的模块、部分、子程序或其它单元。计算机程序可部署成在一台计算机上或在一个站点的多台计算机上执行，或跨越多个站点分布并且通过网络互相耦接。

与控制所述系统相关联的动作可以由一个或多个可编程处理器执行，所述可编程处理器执行一个或多个计算机程序以控制先前所描述的操作中的全部或一些。系统的全部或部分可由专用逻辑电路控制，例如现场可编程门阵列(field programmable gatearray；FPGA)、专用集成电路(application-specific integrated circuit；ASIC)或FPGA和ASIC两者。

适合于执行计算机程序的处理器包括(借助于实例)通用和专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来说，处理器将从只读存储区域或随机存取存储区域或两者接收指令和数据。计算机的元件包括用于执行指令的一个或多个处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储区域装置。一般来说，计算机还将包括一个或多个机器可读存储媒体，或可操作地耦接以从一个或多个机器可读存储媒体接收数据或将数据传送到一个或多个机器可读存储媒体或两者，所述机器可读存储媒体例如用于存储数据的大容量存储装置，例如磁盘、磁光盘或光盘。适用于体现计算机程序指令和数据的非暂时性机器可读存储媒体包括所有形式的非易失性存储区域，包括(借助于实例)半导体存储区域装置，例如可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-onlymemory；EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmableread-only memory；EEPROM)以及闪存存储区域装置；磁盘，例如内部硬磁盘或可移动磁盘；磁光盘；以及压缩光盘只读存储器(compact disc read-only memory；CD-ROM)和数字多功能光盘只读存储器(digital versatile disc read-only memory；DVD-ROM)。

如本说明书中所使用的任何“电连接”可暗指直接物理连接或者包括或不包括中间组成部分(例如空气)但仍然允许电信号在耦接组件之间流动的连接。除非另外说明，否则无论是否使用词语“电”来修饰“连接”，涉及允许信号流动的电路技术的任何“连接”都是电连接，且不一定是直接物理连接。

可组合所描述的不同实施方案的单元以形成先前未特定阐述的其它实施方案。可从所描述的系统中省去单元而对其操作或总体上整个系统的操作无不利影响。此外，各种分离的单元可组合成一个或多个各自的单元以执行本说明书中所描述的功能。

在本说明书中未特定描述的其它实施方案也在所附权利要求书的范围内。