[發(fā)明專利]基于雙頭電容探針的兩相流參數(shù)測(cè)量方法與裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810203438.4
• 申請(qǐng)日: 2008-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN101413911A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃善仿;顧漢洋;王棟;楊燕華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/22
• 分類號(hào): G01N27/22;G01P5/18
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種基于雙頭電容探針的兩相流參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：雙 頭電容探針、探針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩個(gè)電容測(cè)量電路、固定電容、平板電極、計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)，其中：

雙頭電容探針由兩個(gè)結(jié)構(gòu)一致的單點(diǎn)電容探針構(gòu)成，兩個(gè)單點(diǎn)電容探針的 探針頭部水平方向相距2mm，雙頭電容探針外側(cè)套有不銹鋼套管，雙頭電容探 針和不銹鋼套管焊接在一起，通過彎臂引出管道，在管道外，不銹鋼套管與探 針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，兩個(gè)單點(diǎn)電容探針分別與兩個(gè)電容測(cè)量電路的輸入端相連， 兩個(gè)電容測(cè)量電路的輸出端并聯(lián)后與固定電容一端串聯(lián)，固定電容的另一端與 管道底部的平板電極相連，平板電極設(shè)置在管道的管壁上，平板電極始終和流 體接觸，兩個(gè)電容測(cè)量電路將電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)之后輸出到計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)采集到兩路信號(hào)得到兩相流參數(shù)結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙頭電容探針的兩相流參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特 征是，所述雙頭電容探針，其在探針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下，沿管道徑向做一維運(yùn) 動(dòng)，具體位置由刻度尺確定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙頭電容探針的兩相流參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特 征是，所述兩個(gè)單點(diǎn)電容探針的探針頭部水平方向距離在測(cè)量過程中始終保持 不變。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于雙頭電容探針的兩相流參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)， 其特征是，所述單點(diǎn)電容探針，其為表面涂有絕緣漆的不銹鋼絲，僅單點(diǎn)電容 探針的探針頭部導(dǎo)通，且為錐形結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙頭電容探針的兩相流參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特 征是，所述不銹鋼套管，其與管道之間設(shè)有密封裝置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于雙頭電容探針的兩相流參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)， 其特征是，所述不銹鋼套管，其內(nèi)壁填充樹脂，使不銹鋼套管與兩個(gè)單點(diǎn)電容 探針之間保持絕緣。

7.一種基于雙頭電容探針的兩相流參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，包括如下 步驟：

步驟一，在管道截面上設(shè)置雙頭電容探針，雙頭電容探針由兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全 一致的單點(diǎn)電容探針構(gòu)成，兩個(gè)單點(diǎn)電容探針的探針頭部水平方向相距2mm， 采用兩個(gè)電容測(cè)量電路分別測(cè)量每個(gè)單點(diǎn)電容探針的電容數(shù)值并將電容值轉(zhuǎn)換 為電壓值；

步驟二，將兩個(gè)電容測(cè)量電路測(cè)得的電壓值與設(shè)定的電壓閾值進(jìn)行比較， 將高于閾值電壓的信號(hào)區(qū)域?qū)?yīng)導(dǎo)電相，低于閾值電壓的信號(hào)區(qū)域?qū)?yīng)不導(dǎo)電 相，以將不規(guī)則的、隨時(shí)間變化實(shí)際輸出信號(hào)，修正為由高低電平組成的標(biāo)準(zhǔn) 方波信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)導(dǎo)電相和非導(dǎo)電相，用每一相對(duì)應(yīng)的時(shí)間除以總的采樣時(shí) 間，可得到每一相的局部相含率；

步驟三，采用相關(guān)法獲得兩個(gè)單點(diǎn)電容探針獲得的信號(hào)之間的延遲時(shí)間， 利用兩個(gè)單點(diǎn)電容探針之間距離除以延遲時(shí)間，獲得到探針?biāo)谖恢昧黧w的局 部真實(shí)速度；

步驟四，根據(jù)步驟二、步驟三獲得的整個(gè)流場(chǎng)的局部相含率、局部真實(shí)速 度結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)有兩相流流型參數(shù)，識(shí)別出流型，同時(shí)，沿管道徑向通過探針 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整雙頭電容探針的高度，分別得到不同空間位置處的流場(chǎng)信息，綜 合全場(chǎng)信息獲得整體流動(dòng)結(jié)構(gòu)，對(duì)流動(dòng)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。