[發明專利]基于動力學相關因子指數與互相關技術的栓塞流速度測量方法

無效

• 申請號: 201210188523.4
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102707087A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 薛倩;王華祥;崔自強;楊程屹
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01P5/22
• 分類號: G01P5/22
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

1.一種基于動力學相關因子指數與互相關技術的栓塞流速度測量方法，該方法是在由雙截面電學傳感器陣列、電子測量電路和成像計算機構成的電容層析成像系統中，對通過水平絕緣管道的栓塞流進行測量，該方法包含以下步驟：

1）在水平絕緣管道的上游截面處，繞水平絕緣管道內壁等間距地安裝m個電極，組成上游傳感器陣列；在距離所述上游截面S處的下游截面安裝一套與上游傳感器結構相同的電極，即下游傳感器陣列；對上、下游傳感器陣列的m個電極均按逆時針順序依次標號為（1'）、（2'）、（3'）…、m'，采用傳統的1-by-1激勵測量模式，即在每一幀的數據采集中，首先對電極（1'）施加幅值為V的電壓激勵，其余m-1個電極接地，測量電極1'分別與電極（2'）到m'共m-1個電容值；然后對電極（2'）施加幅值為V的電壓激勵，其余m-1個電極接地，測量電極（2'）分別與電極（3'）到m'共m-2個電容值；以此類推，最后對電極(m-1)'施加幅值為V的電壓激勵，其余m-1個電極接地，測量電極(m-1)'與電極m'共1個電容值；

由此，在每一幀中，對所述上、下游截面各測得M＝m(m-1)/2個獨立測量電容值，對上游截面的M個獨立測量電容值進行空、滿場標定，將得到的標定電容值按前述測量順序排成一個M維的列向量，取所述列向量的l₂范數與1/M的乘積作為反應測量數據波動的特征數，共采集N幀，得到N個特征數組成一個時間序列?代表上游時間序列；按同樣方法，由所述下游截面的獨立測量電容值得到下游時間序列?

2）對所述上游時間序列?利用小波降噪，得到降噪后的上游時間序列X'并做歸一化處理，得到歸一化的上游時間序列X；對所述下游時間序列?做同樣的小波降噪，得到降噪后的下游時間序列Y'并進行歸一化，得到歸一化的下游時間序列Y；?

3）從所述歸一化的上游時間序列X中，取t點左邊長度為l的區間，即[t-l，t-1]內的時間序列W^l，及t點右邊長度為l的區間，即[t+1，t+l]內的時間序列W^r，計算W^l與W^r的動力學相關因子指數Q(t)，其中t依次從l+1取值到N-l，相應地獲得N-2l個Q(t)的值，組成一個長度為N-2l的動力學相關因子指數序列Q；

4）尋找所述動力學相關因子指數序列Q的最大值點P，以P為時間窗，即用于計算相關速度的時間序列所在的區間的起點，并取時間窗寬度為L，分別從所述歸一化的上、下游時間序列X、Y中取時間窗內的時間序列組成上、下游目標時間序列?

5）對所述上、下游目標時間序列?進行互相關計算，獲得相關速度即是通過水平絕緣管道的栓塞流的波動速度。

2.根據權利要求1所述的基于動力學相關因子指數與互相關技術的栓塞流速度測量方法，其特征是：所述步驟1）中空、滿場標定是指對每個獨立測量電容值，按下式計算一個標定電容值：

其中，?為第j幀中的第i個標定電容值，?為管道充滿空氣時第j幀中的第i個獨立測量電容值，?為管道充滿粉煤灰時第j幀中的第i個獨立測量電容值，?為粉煤灰與空氣混合流動時第j幀中的第i個獨立測量電容值。

3.根據權利要求1所述的基于動力學相關因子指數與互相關技術的栓塞流速度測量方法，其特征是：所述步驟2）中的小波降噪是指選用‘db4’基小波，分別對所述上、下游時間序列?進行三步小波分解，然后用得到的輪廓系數重建信號，得到降噪后的上、下游時間序列X'、Y'。?

所述步驟2）中的歸一化，計算方法如下：

其中x'(j)、y'(j)分別為所述X'、Y'的第j個元素，max(X')、min(X')分別代表所述X'中的最大、最小值，max(Y')、min(Y')分別代表所述Y'中的最大、最小值，x(j)、y(j)分別為所述歸一化的上、下游時間序列X、Y的第j個元素。