[發(fā)明專利]一種基于ERT傳感器的自適應(yīng)多相流測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710976992.5
• 申請(qǐng)日: 2017-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107764330B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王湃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明涉及多相流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ERT傳感器的自適應(yīng)多相流測(cè)量裝置，包括ERT傳感器、信號(hào)采集處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及圖像重建系統(tǒng)，ERT傳感器包括設(shè)置于導(dǎo)體管道內(nèi)壁的電極陣列以及多路選擇器，電極陣列為沿導(dǎo)體管道軸向均勻排列的M組電極，且每組電極為沿導(dǎo)體管道內(nèi)壁周向均勻排布的N個(gè)電極組成，多路選擇器與電極通過(guò)導(dǎo)電件實(shí)現(xiàn)電連接；電極與導(dǎo)體管道之間以及導(dǎo)電件與導(dǎo)體管道之間設(shè)置絕緣件。本發(fā)明的測(cè)量裝置運(yùn)用閉環(huán)控制，自適應(yīng)的調(diào)整ERT傳感器的結(jié)構(gòu)，減小測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)運(yùn)算壓力，增快數(shù)據(jù)處理速度，提高了測(cè)量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多相流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于導(dǎo)體管道的ERT傳感器以及自適應(yīng)多相流測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

“多相流”即為具有兩種或兩種以上的“相”物質(zhì)同時(shí)流動(dòng)的流體，“相”為物質(zhì)存在的形式，如氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。多相流現(xiàn)象廣泛存在于石油、化工、冶金等工業(yè)過(guò)程中，而對(duì)多相流的流動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)是在這些工業(yè)過(guò)程中存在的一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

多相流在時(shí)間空間上均隨機(jī)變化，故對(duì)多相流的流動(dòng)特性研究難度遠(yuǎn)高于對(duì)單相流的研究。現(xiàn)有的檢測(cè)方法大致可分為直接法與間接法，直接法是指對(duì)象參數(shù)能通過(guò)測(cè)量直接得出，而間接法是需要在測(cè)量值與被測(cè)參數(shù)建立關(guān)系式再通過(guò)計(jì)算得到。在多相流測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的是間接法，如電學(xué)法、超聲法、射線法等，其中電學(xué)法能夠提供豐富的物質(zhì)截面分布信息，并能將管道中的多相介質(zhì)分布進(jìn)行可視化重建，但現(xiàn)有技術(shù)中運(yùn)用電學(xué)法測(cè)量時(shí)，均將電學(xué)傳感器安裝在絕緣管道上。電學(xué)過(guò)程層析成像技術(shù)根據(jù)測(cè)量敏感原理不同又分為電容層析成像(ECT)、電阻層析成像(ERT)、阻抗層析成像(EIT)和電磁層析成像(EMT)等。

電阻層析成像(ERT)技術(shù)具有低成本、無(wú)放射性、非侵入、可視化等特點(diǎn)，近年隨著ERT技術(shù)在醫(yī)療、地質(zhì)勘探、工業(yè)過(guò)程、多相流檢測(cè)等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，它已成為可視化檢測(cè)領(lǐng)域的代表技術(shù)和研究熱點(diǎn)。

申請(qǐng)?zhí)?01410328267.3名稱為“基于超聲多普勒與電學(xué)多傳感器的多相流可視化測(cè)試方法”的發(fā)明專利中公開(kāi)了在管道上安裝電學(xué)傳感器與超聲傳感器對(duì)管道內(nèi)被測(cè)對(duì)象流動(dòng)特征實(shí)現(xiàn)流型識(shí)別，但其適用范圍僅針對(duì)絕緣材質(zhì)的管道，另外，在流型識(shí)別的步驟中，將采集的電學(xué)傳感器陣列信號(hào)與超聲傳感器陣列信號(hào)與預(yù)先提取的特征值進(jìn)行比對(duì)得出流型結(jié)論，但在整個(gè)流型識(shí)別的過(guò)程中，參與測(cè)試的傳感器數(shù)量以及分布位置始終不變，不能根據(jù)流型測(cè)量情況調(diào)整出更優(yōu)的測(cè)試方案，屬于開(kāi)環(huán)的控制系統(tǒng)，如此所得的流型重建結(jié)果的精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于導(dǎo)體管道的ERT傳感器以及自適應(yīng)多相流測(cè)量裝置。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于導(dǎo)體管道的ERT傳感器，包括：設(shè)置于導(dǎo)體管道內(nèi)壁的電極陣列，電極陣列為沿導(dǎo)體管道軸向均勻排列的M組電極，且每組電極為沿導(dǎo)體管道內(nèi)壁周向均勻排布的N個(gè)電極組成，其中，N與M為自然數(shù)，且N≥4，M≥2；與電極電連接的多路選擇器，多路選擇器與電極通過(guò)導(dǎo)電件實(shí)現(xiàn)電連接；電極與導(dǎo)體管道之間以及導(dǎo)電件與導(dǎo)體管道之間設(shè)置絕緣件。

進(jìn)一步的，導(dǎo)電件一端與電極連接，另一端穿過(guò)導(dǎo)體管道并延伸至導(dǎo)體管道管壁外，并與多路選擇器的任一激勵(lì)支路電連接；

絕緣件包括，位于電極與導(dǎo)體管道內(nèi)壁之間的第一絕緣部，和位于導(dǎo)電件與導(dǎo)體管道通孔壁之間的第二絕緣部。

進(jìn)一步的，多路選擇器至少包括N*M個(gè)激勵(lì)支路，每個(gè)激勵(lì)支路與電極分別電連接，為電極提供激勵(lì)電壓或激勵(lì)電流。

進(jìn)一步的，多路選擇器還包括至少一個(gè)接地支路，接地支路與導(dǎo)體管道電連接。

進(jìn)一步的，多路選擇器與導(dǎo)電件之間、多路選擇器與導(dǎo)體管道之間均通過(guò)雙屏蔽電纜實(shí)現(xiàn)電連接。

本發(fā)明的一種用于導(dǎo)體管道的ERT傳感器，具有以下有益效果：