[實(shí)用新型]顆粒速度的線性靜電傳感器陣列測(cè)量裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020206902.8
• 申請(qǐng)日: 2010-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201804020U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許傳龍;李健;高鶴明;付飛飛;王式民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P5/08
• 分類號(hào): G01P5/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 黃雪蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于氣固兩相流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣固兩相流顆粒平均速度的線性靜電傳感器陣列測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

氣固兩相流系統(tǒng)廣泛存在于能源、化工、電力及冶金等工業(yè)領(lǐng)域。顆粒速度是描述氣固兩相流動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)，顆粒速度測(cè)量對(duì)于了解氣固流動(dòng)特性以及生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)量、節(jié)能與控制具有重要意義。氣固流動(dòng)系統(tǒng)中顆粒與顆粒、顆粒與氣體及顆粒與管壁的相互碰撞、摩擦及分離，導(dǎo)致顆粒產(chǎn)生荷電現(xiàn)象。近些年來(lái)，人們利用顆粒荷電研究開(kāi)發(fā)了靜電相關(guān)法顆粒速度測(cè)速儀，其在重復(fù)性、可靠性和低成本等方面均優(yōu)于電容、光學(xué)等其他互相關(guān)測(cè)速裝置。但靜電相關(guān)法速度測(cè)量時(shí)，渡越時(shí)間統(tǒng)計(jì)誤差與傳感器輸出信號(hào)頻帶寬度的三次方成反比，低速測(cè)量時(shí)，靜電傳感器輸出信號(hào)頻帶范圍較窄，因此導(dǎo)致低速測(cè)量相關(guān)速度測(cè)量渡越時(shí)間估計(jì)誤差較大，速度測(cè)量準(zhǔn)確度降低。由于靜電傳感器的敏感電極具有一定的幾何形狀和尺寸，用靜電傳感器的“敏感窗口“檢測(cè)流體的流動(dòng)狀況時(shí)，敏感電極對(duì)靜電流噪聲將以特定空間權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均。基于單環(huán)靜電傳感器的空間濾波效應(yīng)的顆粒速度測(cè)量方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、硬件成本低、適合于惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等特點(diǎn)。但單個(gè)環(huán)狀靜電傳感器輸出信號(hào)頻帶范圍較寬，降低了空間濾波器的空間選擇性，在功率譜特性曲線上，表現(xiàn)為各點(diǎn)離散程度較大，波峰不明顯，信噪比較低，影響了速度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有靜電相關(guān)法和單環(huán)靜電感應(yīng)空間濾波法速度測(cè)量的不足，本實(shí)用新型提出了一種顆粒速度的線性靜電傳感器陣列測(cè)量裝置，本實(shí)用新型能夠提高靜電感應(yīng)空間濾波器的選擇性，降低速度信號(hào)中心頻率測(cè)量的不確定性，提高了顆粒速度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種顆粒速度的線性靜電傳感器陣列測(cè)量裝置，包括：測(cè)量探頭、前置電荷差分放大電路、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)，前置電荷差分放大電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡輸入端連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)的輸入端連接并由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號(hào)進(jìn)行頻譜分析并確定頻譜上的峰值頻率，進(jìn)而計(jì)算獲得氣固兩相流顆粒平均速度，所述測(cè)量探頭包括：絕緣測(cè)量管道，在絕緣測(cè)量管道上設(shè)有的第一靜電傳感器陣列及第二靜電傳感器陣列，在絕緣測(cè)量管道、第一靜電傳感器陣列及第二靜電傳感器陣列外部設(shè)有金屬屏蔽罩。

所述第一靜電傳感器陣列至少包括第11環(huán)形靜電傳感器、第12環(huán)形靜電傳感器、第13環(huán)形靜電傳感器、第14環(huán)形靜電傳感器、第15環(huán)形靜電傳感器，并且第一靜電傳感器陣列中相鄰的環(huán)形靜電傳感器之間的軸向間距p相等，第一靜電傳感器陣列中的各個(gè)環(huán)形靜電傳感器由第一靜電傳感器陣列導(dǎo)線連接，所述第二靜電傳感器陣列至少包括第21環(huán)形靜電傳感器、第22環(huán)形靜電傳感器、第23環(huán)形靜電傳感器、第24環(huán)形靜電傳感器、第25環(huán)形靜電傳感器，第二靜電傳感器陣列中的各個(gè)環(huán)形靜電傳感器由第二靜電傳感器陣列導(dǎo)線連接，第21環(huán)形靜電傳感器設(shè)在第11環(huán)形靜電傳感器與第12環(huán)形靜電傳感器之間且第21環(huán)形靜電傳感器至第11環(huán)形靜電傳感器之間的軸向距離等于第21環(huán)形靜電傳感器至第12環(huán)形靜電傳感器之間的軸向距離，第22環(huán)形靜電傳感器設(shè)在第12環(huán)形靜電傳感器與第13環(huán)形靜電傳感器之間且第22環(huán)形靜電傳感器至第12環(huán)形靜電傳感器之間的軸向距離等于第22環(huán)形靜電傳感器至第13環(huán)形靜電傳感器之間的軸向距離，第23環(huán)形靜電傳感器設(shè)在第13環(huán)形靜電傳感器與第14環(huán)形靜電傳感器之間且第23環(huán)形靜電傳感器至第13環(huán)形靜電傳感器之間的軸向距離等于第23環(huán)形靜電傳感器至第14環(huán)形靜電傳感器之間的軸向距離，第24環(huán)形靜電傳感器設(shè)在第14環(huán)形靜電傳感器與第15環(huán)形靜電傳感器之間且第24環(huán)形靜電傳感器至第14環(huán)形靜電傳感器之間的軸向距離等于第24環(huán)形靜電傳感器至第15環(huán)形靜電傳感器之間的軸向距離，第25環(huán)形靜電傳感器與第15環(huán)形靜電傳感器之間的距離為第一靜電傳感器陣列中相鄰的環(huán)形靜電傳感器之間的軸向間距p的二分之一。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)相比于單環(huán)靜電感應(yīng)空間濾波器，本實(shí)用新型利用雙靜電傳感器陣列結(jié)合差分放大電路，提高了靜電感應(yīng)空間濾波器的選擇性，降低了速度信號(hào)中心頻率測(cè)量的不確定性。

2)由于兩個(gè)線性靜電傳感器陣列的位置相差電極間距的一半，帶電顆粒經(jīng)過(guò)兩個(gè)線性靜電傳感器陣列時(shí)，產(chǎn)生相位差為π的兩個(gè)輸出信號(hào)，兩信號(hào)差分消除了單個(gè)靜電傳感器陣列輸出信號(hào)中直流成分導(dǎo)致中心頻率偏斜問(wèn)題，提高了顆粒速度測(cè)量的準(zhǔn)確性。