[發明專利]一種水力機械空化與氣液兩相流監測方法和裝置

在審

• 申請號: 201710216613.2
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN106990166A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 司喬瑞;盛國臣;袁壽其;唐苑峰;崔強磊
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所32253
• 代理人: 蔡棟

1.一種水力機械空化與氣液兩相流監測方法，其特征在于：采用發射超聲載波的方法完成對流場的實時監測，當發生空化或存在氣液兩相流時流場必然存在氣泡而影響流體的流動，該信息將調制到超聲載波上；通過對信號峭度的解調，進而進行特征分析、特征提取和特征選擇，最終基于支持向量機識別技術建立流態分類器完成流態的實時監測，具體包括以下步驟：

步驟一，放置超聲換能器：采用非介入方式將超聲換能器安裝在水力機械的出口，換能器與出口管道兩接觸面保持平行，目的是為了采用發射超聲載波，而空化或存在氣液兩相流時流場必然存在氣泡，同時會對流體運動產生影響，該信息可反映在超聲載波上；

步驟二，建立分類器：基于數據處理軟件平臺采用支持向量機(SVM)方法對無空化、空化發展的不同階段、不同進口含氣率時流場反應出的超聲載波信號進行解調，通過分類器的訓練過程建立各種存在空化或氣液兩相流現象的流態分類器；

步驟三，進行信號的采集：利用數據采集卡和相應的數據采集軟件編寫程序對不同流態下的超聲載波信號進行高速連續采集，目的是為了利用水力機械不同運行工況下超聲載波信號進行分析分析；

步驟四，數據分析：通過數據處理軟件平臺編寫程序完成對采集信號的幅度解調，并根據建立的不同空化或氣液兩相流現象時的流態分類器對實時采集的數據樣本進行分類，完成對其流動狀態的判斷，輸出監測結果。

2.根據權利要求1所述的一種水力機械空化與氣液兩相流監測方法，其特征在于：所述數據處理軟件是指Matlab、Mathmatica或Fortran，可通過編程語言對信號數據進行處理的軟件。

3.根據權利要求1所述的一種水力機械空化與氣液兩相流監測方法，其特征在于：所述數據采集卡和相應的數據采集軟件是指NI的聲學采集卡和Labview軟件、LMS數據采集前端和終端以及其他廠家生產的能對超聲載波數字信號進行采集的任何一種設備。

4.實施權利要求1~3所述一種水力機械空化與氣液兩相流監測方法的監測裝置，其特征在于包括：超聲換能器(1)、聲學采集卡(2)、計算機(3)、信號采集系統(4)和信號分析系統(5)；所述超聲換能器(1)安放在水力機械出口，并與管道兩接觸面保持平行；所述聲學采集卡(2)與超聲換能器(1)和計算機(3)相連接，通過裝在計算機中的數據采集程序完成不同流態下超聲載波信號的連續高速采集并直接在數據處理程序中進行狀態識別。