[發明專利]一種非接觸式氣液固三相鼓泡床相含率測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710013579.9
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106872526B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 王保良;張凱;黃志堯;冀海峰;李海青
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種非接觸式氣液固三相鼓泡床相含率測量裝置的新型氣液固三相流相含率測量方法，所述非接觸式氣液固三相鼓泡床相含率測量裝置包括電阻測量傳感器(1)、聲波檢測探頭(2)、電阻信號采集處理模塊(3)、聲信號采集處理模塊(4)、微型計算機(5)；電阻測量傳感器(1)與電阻信號采集處理模塊(3)的一端相連，聲波檢測探頭(2)與聲信號采集處理模塊(4)的一端相連，電阻信號采集處理模塊(3)和聲信號采集處理模塊(4)分別與微型計算機(5)相連；

所述的電阻測量傳感器包括有12個矩形金屬電極(7)和絕緣管道(6)，12個矩形金屬電極(7)等間距地環繞在絕緣管道(6)外壁，電阻信號采集處理模塊與每個金屬電極(7)相連，依次對每個電極施加交流激勵信號，在剩余電極處接收檢測信號；

所述的聲波檢測探頭(2)表面涂抹絕緣膠，將其貼在所述的電阻測量傳感器的任意兩個金屬電極(7)之間的縫隙中部，用于檢測流體聲音信號；

方法步驟如下：

1)在絕緣管道內注入導電液體，放入已知體積大小的不導電固體，模擬靜態的兩相流，此時的不導電相相含率記為α_m，利用電阻信號采集處理模塊依次對每個金屬電極施加交流激勵信號，并在剩余電極處接收檢測信號，經過信號處理后傳輸到微型計算機中計算得到每對電極之間的電阻值信息，記為一組電阻值信息R*，多次改變不導電固體體積來改變相含率α_m，并采集對應的電阻值信息R*，利用偏最小二乘法建立不導電相相含率的回歸模型α_m＝f(R*)；

2)在絕緣管道內注入導電液體，底部通入已知流量的空氣，利用電阻信號采集處理模塊采集多相流的電阻值信息，利用聲信號采集處理模塊同步采集聲信號，利用上一步中建立好的不導電相相含率回歸模型計算得到此時的氣相含率值記為α_g，與此同時，將采集到的聲信號進行Daubechies二階小波分解，分解為不同頻段下的細節信號，將各個細節信號的能量值記為E*，多次改變氣體流量來改變氣相含率α_g，并采集對應聲信號的細節信號能量值E*，利用偏最小二乘法建立氣相含率的回歸模型α_g＝f(E*)；

3)在氣液固三相流體系中，液相為連續導電相，固相和氣相為不導電相，其相含率存在以下關系：

α_l+α_g+α_s＝1

α_m＝α_s+α_g

其中，α_l、α_g、α_s分別是液相、固相、氣相的相含率，α_m為不導電相的相含率；

利用電阻信號采集處理模塊采集多相流的電阻值信息，用已建立好的相含率測量模型計算得到不導電相的相含率α_m，利用聲信號采集處理模塊同步采集聲信號，用已建立好的相含率測量模型計算得到氣相的相含率α_g，從而計算得到三相流中的每一相相含率。