[發明專利]四探頭電導探針制作方法及其在兩相流參數測量中的應用

無效

• 申請號: 201410177777.5
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103954653A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 匡波;范云良;王凡;唐琪;劉鵬飛;唐超力;朱晨;黨春輝
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中;樊昕

1.一種四探頭電導探針制作方法，其特征在于，包括步驟如下：

1）、單探頭探針處理與導電性檢驗；

2）、銅線處理與纏繞；

3）、單探頭探針絕緣處理；

4）、四個單探頭探針裝入定位孔板；

5）、四個單探頭探針裝入套筒里；

6）、套筒內部注射絕緣漆；

7）、環氧樹脂固封；

8）、研磨探針尖部；

9）、后端電路連接。

2.根據權利要求1所述的四探頭電導探針制作方法，其特征在于，所述步驟1）中單探頭探針處理方法是：取一根直徑為0.1mm的不銹鋼絲做探針電極，將不銹鋼絲一端研磨成楔狀尖部，然后將該端浸入腐蝕液中，在顯微鏡下測量尖部的直徑尺寸，直至達到10～30μm。

3.根據權利要求1所述的四探頭電導探針制作方法，其特征在于，所述步驟3）中絕緣處理方法是：在單探頭探針的尖部涂覆采用Telfon制作的絕緣漆。

4.根據權利要求1所述的四探頭電導探針制作方法，其特征在于，所述步驟4）中定位孔板的尺寸和孔位排布根據四探頭探針的尺寸和幾何排布不同而不同。

5.根據權利要求1所述的四探頭電導探針制作方法，其特征在于，所述步驟5）中的套筒為不銹鋼套筒。

6.根據權利要求5所述的四探頭電導探針制作方法，其特征在于，所述不銹鋼套筒呈90°彎角，其外徑為2.5mm。

7.一種四探頭電導探針在兩相流參數測量中的應用，其特征在于，所述四探頭電導探針采用如權利要求1至6中任一所述的制作方法制作而成，具體如下：

1）、在電導探針的測量電路中，將套筒接正極，采用直流電路進行測量；

2）、為防止電導探頭上易產生的電化學反應，將電導探頭插入管道中心處作為一個電極，金屬管道內壁作為另一個電極，直流電源通過電阻R_s與兩個電極相連，其中電源正極與管道的內壁相連，以減少探頭處的電化學腐蝕；

3）、采集電阻R_s上的電壓信號，當探針接觸液相時探針與管壁接通，電阻R_s上出現高電平；當探針接觸氣相時，探針與管壁斷開，電阻R_s上出現低電平，根據探頭處液相和氣相的不斷交替產生與各種流型對應的不同的響應信號，經過濾波和信號處理，通過數據采集對電導探針上的相變信號進行提取與分析；

4）、當主探頭處于信號上升沿時，即處于液相，若輔助探頭處于液相，輔助探頭中相關上升信號向前移動，若輔助探頭處于氣相，輔助探頭中相關下降信號向后移動；當主探頭處于信號下降沿時，即處于氣相，若輔助探頭處于液相，輔助探頭中相關上升信號向后移動，若輔助探頭處于氣相，輔助探頭中相關下降信號向前移動；所有的探針摻入氣泡總是在一個固定的時間范圍的，三個輔助探頭的輸出信號上升或者下降總是非常接近主探頭信號的，則兩相流局部界面面積濃度a、空泡份額α和界面速度分別由式(1)、式(2)和式(3)得出：

其中：

這里，a表示界面面積濃度，T、Ω表示測量時間，表示界面速度，表示界面法向量，輔助探頭k的單位向量表示為(cosη_x0k,cosη_y0k,cosη_z0k)，其中是向量與x,y,z軸之間的夾角；Δt_kl=t_kl-t_0l表示第l個界面穿過主探針0與第k個輔助探頭的時間間隔；Δs_k=s_0-k表示主探頭0與輔助探頭k的距離；N表示在選取采集時間段內穿過主探針0的氣泡數；δt_0b表示單個氣泡穿過主探針0的時間，k=1，2，3。